世界木材材料資源狀況行業(yè)分析

1、壹、前言隨著世界木材資源減少，全球環(huán)保意識日增，各國相繼采取原木或木材出口限制措施。國內(nèi)目前所需之林業(yè)原料近99%仰賴進口，因此，如何開發(fā)國產(chǎn)造林木加工技術(shù)以提高國內(nèi)木材自給率，實為今后林產(chǎn)工業(yè)所面臨之重要課題(吳萬益等，1998)。根據(jù)林務局第三次臺灣森林資源及土地利用調(diào)查報高，目前臺灣森林地面積約占全島陸地面積約58.53%，而人工造林地面積約占森林地面積20%。其中，柳杉在臺灣人工林面積中僅次于松類造林木，蓄積量約777萬立方公尺，且大部分柳杉造林木已達間伐及主伐期，因此必須有效利用以增加其附加價值(王松永2002)。由于國產(chǎn)造林木多屬中小徑木，無法應用于大斷面實木的場合。因此，必須藉由

2、集成材之優(yōu)點以增加中小徑木利用范圍，并提高國產(chǎn)材的附加價值。國內(nèi)木材工業(yè)中已逐漸注重結(jié)構(gòu)用集成材之應用與開發(fā)，然而受限于結(jié)構(gòu)用集成材之制造技術(shù)與對于新訂定CNS11031結(jié)構(gòu)用集成材相關標準尚未應用于制程上之控管。因此，造成結(jié)構(gòu)用集成材制品不符結(jié)構(gòu)上設計需求與產(chǎn)品規(guī)定，使得在設計與應用上產(chǎn)生困難。另一方面，由于結(jié)構(gòu)用集成材能作有效之彎曲加工作業(yè)，可靈活應用在建筑空間內(nèi)，深受建筑設計者及民眾所接受。然而，在開發(fā)過程中，國內(nèi)相關結(jié)構(gòu)用彎曲集成材強度性能之研究并不多見。本研究目的的依據(jù)CCNS1110331之標標準，使使用國產(chǎn)產(chǎn)柳杉中中小徑木木開發(fā)66 m長長之結(jié)構(gòu)構(gòu)用彎曲曲集成材材，并以以三鉸徑徑

3、向拱型型集成材材進行靜靜曲試驗驗，評估估實大尺尺寸彎曲曲集成材材之強度度性能。另另外，并并搭建彎彎曲集成成材拱橋橋，以長長期監(jiān)測測木造橋橋梁之潛潛變及橋橋梁于自自然環(huán)境境下材料料含水率率之變化化與劈裂裂情形，用用以評估估中、小小徑木材材應用在在木質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)之可可行性，以以提供相相關業(yè)者者及建筑筑師設計計之參考考。貳、材料與與方法一、試驗材材料(一)、柳柳杉(Cryyptoomerria japponiica D. Donn) 采用南南投縣魚魚池鄉(xiāng)私私有林班班地300-400年生之之中小徑徑木。(二)、膠膠合劑：間苯二酚酚甲醛醛共縮合合樹脂 (Reesorrcinnol-pheenoll-foor

4、maaldeehydde aadheesivve，RPFF) 主主劑型號號為ADD- 5500，固固形份含含量522-588 。硬化化劑型號號為Haardeenerr-5001，固固形份含含量699-733 。膠合合劑外觀觀為紅褐褐色，常常溫硬化化時間約約3-44小時。使使用時主主劑與硬硬化劑之之比例為為1：1。(三)、HH型扣件件：鍍鋅鋅碳鋼材材。(四)、彎彎曲集成成材拱橋橋：型型扣件如如圖1所示，其其余詳細細材料項項目列于于表1圖1、 型扣件件(單位：)表1、 木木質(zhì)集成成彎曲拱拱橋材料料單名 稱*尺 寸寸（）數(shù) 量(支支)備 注集成梁集成柱扶手1扶手2扶手3裝飾拼花11裝飾拼花22裝飾拼

5、花33橋面板木釘補強材5931102251581101111001104410211044103110446110044710041910042410046010044710042310041810046310044710041710042210041161104451（）3.9118.55431288488888888444460804柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材柳杉防腐材材南方松防腐腐材螺栓螺帽墊片型扣件

6、錨栓13.51.5588（）23.51.5588（）1.55500.455102000.5301.5（）24242424636不銹鋼不銹鋼不銹鋼不銹鋼不銹鋼不銹鋼鍍鋅釘鍍鋅牙釘L型角鐵多功能角鐵鐵3.9(長長)5(長)7.7(長長)7.7(長長)2.5A34111 kg14048鍍鋅碳鋼鍍鋅碳鋼鍍鋅碳鋼鍍鋅碳鋼鍍鋅碳鋼鍍鋅碳鋼護木油Cobott306605加侖*尺寸為長長寬厚、()直直徑尺寸寸二、儀器及及設備(一)、分分等工具具與儀器器設備1、目視分分等工具具：游標標卡尺、直直尺、卷卷尺。2、位移計計：型號號30226F，精精密度為為0.001 mmm，非非破壞性性靜曲試試驗。(二)、實實大尺

7、寸寸集成材材靜曲破破壞試驗驗設備動態(tài)疲勞試試驗機最大載重550公噸噸，型號號WT-60440A11，最大大試驗跨跨距8000，試試材容許許高度1100，控制制系統(tǒng)由由萬匠企企業(yè)股份份公司設設計。(三)、指指接設備備1、指接作作榫機型號KMFFJ-4400，川川劦企業(yè)業(yè)有限公公司制造造。手動動進料，刀刀軸馬力力15HHP，切切斷馬力力5HPP。容許許切削寬寬35，加加工容許許高度115。2、指接機機型號KMFFJ-4400SS，川劦劦企業(yè)有有限公司司制造。手手動進料料，加壓壓時間可可設定延延遲至11小時以以上。指指接機容容許加工工長度6610，寬115，厚厚7.55。油油壓缸容容許壓力力10噸。

8、3、指刀規(guī)規(guī)格160 (直徑) 550 (軸) 6 (指距距) 222 mmm (指指刀長) 9片，如如圖2所示。圖2、指接接刀規(guī)格格及形狀狀(四)、集集成材層層積膠合合設備1、扭力板板手：容容許出力力27007 kkgf-cm。2、集成機機臺：工工作臺作作業(yè)長度度8000 cmm、寬度度3000 cmm、高度度1000 cmm，配有有15座活活動加壓壓夾具組組，本次次試驗使使用111組共222支水平平加壓螺螺桿，螺螺桿平均均直徑為為2.88，螺螺紋間距距0.333。由由光信公公司承制制。3、電子天天秤4、布膠滾滾輪(五)、拱拱橋監(jiān)測測儀器1、電阻式式含水率率測定儀儀：型號號Hyddromme

9、ttte HH 355，德國國制。2、位移計計：型號號BXLL-3002，精精度為00.011量測測范圍550，Miituttoyoo Coo.制造造。(六)、其其它加工工及施工工設備雙面刨、圓圓鋸機、水水平式鉆鉆孔機、手手提式鉆鉆孔機、手手提電刨刨、手提提圓鋸機機、花刨刨機、自自動縱切切機：作作為定長長、定寬寬、定厚厚、打花花邊、鉆鉆孔等木木材加工工及拱橋橋建造使使用。三、試驗材材料制造造方法(一)、集集成元分分等方法法1、非破壞壞靜曲試試驗目視分等方方法依據(jù)據(jù)CNSS110031集集成元之之品質(zhì)標標準規(guī)定定進行等等級區(qū)分分，依照照強度性性能項目目之檢測測標準，對對于對稱稱異等級級結(jié)構(gòu)用用集

10、成材材之最外外層用集集成元，長長度方向向未縱接接者需符符合CNNS1110311靜曲B試驗測測定合格格靜曲彈彈性系數(shù)數(shù)標準，依依測定結(jié)結(jié)果將集集成元區(qū)區(qū)分為33等，試試驗方法法如圖33所示，跨跨距采用用3300。測定加上適適當初期期載重與與最終載載重時之之撓曲差差，依下下式計算算出靜曲曲彈性系系數(shù) (MOEE)。L900以上為為1等、L880-LL90為為2等與L770-LL80為為3等。試試樣集成成元合格格標準須須符合表表2之平均均值以上上，且試試樣集成成元之995%以以上靜曲曲彈性系系數(shù)須符符合表22之下限限值所示示數(shù)值以以上，靜靜曲彈性性系數(shù)計計算如下下：MOE(kkgf/2) = P：

11、比例例限度內(nèi)內(nèi)上限載載重值與與下限載載重值之之差(kkgf)y：與P相對應應之撓曲曲差值()l：跨距()b：集成成元寬度度() h：集成成元厚度度()圖3、 柳柳杉集成成元三點點載重靜靜曲試驗驗B之試驗驗方法表2、依目目視區(qū)分分等級之之強度性性能標準準樹種群樹種名稱依目視區(qū)分分等級1等2等3等靜曲彈性系系數(shù)(103kkgf/cm22)靜曲彈性系系數(shù)(103kkgf/cm22)靜曲彈性系系數(shù)(103kkgf/cm22)平均值下限值平均值下限值平均值下限值F柳杉、臺灣灣杉、杉杉木、西西部側(cè)柏柏及具同同等強度度之樹種種9075806570602、目視區(qū)區(qū)分等級級方法經(jīng)強度性能能初步區(qū)區(qū)分等級級后，再

12、再進行集集成元外外觀缺點點之集中中節(jié)徑比比、材緣緣部徑比比、纖維維傾斜比比、端裂裂、腐朽朽、及平平均年輪輪寬之判判定，以以區(qū)分本本試驗集集成元試試材之等等級，其其判定標標準如下下：依CNS1110331結(jié)構(gòu)構(gòu)用集成成材，有有關柳杉杉集成元元以目視視區(qū)分等等級方法法說明如如下：(1)、集集中節(jié)徑徑比A、節(jié)之直直徑以節(jié)存在之之材面，與與材長方方向的棱棱線相平平行之節(jié)節(jié)的兩切切線間之之長度表表示之，當當直徑為為集成元元短邊之之2.55倍長度度以上之之節(jié)徑者者，視為為其實測測直徑之之1/22。B、節(jié)徑比比節(jié)之直徑對對于其所所存在材材面寬度度的百分分率表示示，本試試驗集成成元只以以寬面之之節(jié)為主主要判定

13、定對象，分分別求出出寬材面面之兩材材面徑比比，以其其最大值值為徑比比。C、集中節(jié)節(jié)徑比系指在155長度度之材面面所存在在的節(jié)與與穴之徑徑對于其其所存在在之材面面寬度的的百分率率之合計計。集中節(jié)徑比比N ()= Di：存在在于材長長15范范圍內(nèi)，且且與材長長方向的的棱線相相平行之之兩切線線間之長長度為其其節(jié)徑( i = 11.nn)。W：材寬(2)、寬寬面之材材緣部徑徑比從棱線至材材面寬度度的1/4距離離作為材材緣，該該范圍內(nèi)內(nèi)節(jié)及穴穴之徑對對于其所所存在之之材面寬寬度的百百分率。(3)、平平均年輪輪寬在橫斷面上上年輪寬寬完全者者之平均均年輪寬寬表示之之。(4)、纖纖維走向向之傾斜斜比纖維走向之

14、之傾斜比比系指纖纖維走向向之傾斜斜高度對對于集成成元長度度方向之之比。依照CNSS110031與與CNSS146630中中目視區(qū)區(qū)分之集集成元測測定方法法進行分分等，依依節(jié)之集集中徑比比、寬面面之材緣緣部徑比比、纖維維走向傾傾斜比、腐腐朽、割割裂以及及平均年年輪寬，將將試材區(qū)區(qū)分成四四個等級級。如表表3所示。表3集成成元目視視區(qū)分之之標準項目等級1等2等3等4等節(jié)及穴集中徑比20%以下下30%以下下40%以下下50%以下下寬面之材緣緣部之徑徑比17%以下下25%以下下35%以下下50%以下下纖維走向傾傾斜比1/16以以下1/14以以下1/12以以下1/8以下下腐朽無無無無割裂極輕微極輕微極輕微

15、輕微變色輕微輕微輕微輕微逆木理輕微輕微輕微輕微平均年輪寬寬6mm以下下6mm以下下(二)、結(jié)結(jié)構(gòu)用彎彎曲集成成材制造造方法：1、試驗設設計：本研究開發(fā)發(fā)之結(jié)構(gòu)構(gòu)用彎曲曲集成材材，依照照CNSS110031結(jié)結(jié)構(gòu)用集集成材之之規(guī)定設設計制造造：(1)、拱拱橋主構(gòu)構(gòu)材之制制造：以二鉸徑向向拱型集集成材方方式制作作，該集集成材由由12支6000 cmm長 110 ccm 寬寬2 cm厚厚之集成成元，膠膠合層積積成3支弧度度為/6曲率率半徑為為11446，斷斷面尺寸寸為100寬 2440厚厚之中斷斷面對稱稱異等級級結(jié)構(gòu)用用集成材材，其集集成元之之排列方方式為11、2、3、3、4、4、4、4、3、3、2

16、、1，如圖圖4所示。(2)、結(jié)結(jié)構(gòu)用三三鉸拱之之彎曲集集成材制制造制作弧度為為/66之三鉸鉸徑向拱拱型集成成材，每每支彎曲曲集成材材由2支3000長10寬寬25.2厚厚之中斷斷面對稱稱異等級級結(jié)構(gòu)用用集成材材組合構(gòu)構(gòu)成，試試驗彎曲曲集成材材共由112支3600 cmm(長) 10 cm(寬)22.1 cm(厚)之集成成元膠合合層積而而成，經(jīng)經(jīng)解壓后后定長為為3000之集集成材，再再由H型扣件件接合而而成。其其集成元元排列方方式分為為兩種類類型，每每種類型型各重復復3次。一一為1、2、3、3、4、4、4、4、3、3、2、1，另一一為1、1、2、2、3、3、3、3、2、2、1、1，如圖圖4所示。拱

17、橋集成材1233拱橋集成材1233444433211 12 13 23 24 34 34 34 33 23 22 11 1三鉸拱型集成材圖4、對稱稱異等級級結(jié)構(gòu)用用彎曲集集成材之之集成元元等級配配置斷面面圖2、曲率之之計算方方法彎曲集成材材品質(zhì)之之優(yōu)劣，除除取決于于材料強強度性質(zhì)質(zhì)外，成成品曲率率之精度度亦相當當重要，因因曲率會會直接影影響結(jié)構(gòu)構(gòu)體之組組裝及外外觀，曲曲率之偏偏誤過大大甚至可可能導致致該批集集成材無無法組裝裝使用，因因此于加加工前與與加工過過程中需需將影響響曲率之之因子降降至最低低。本試試驗曲率率半徑之之計算方方法如圖圖5，并依依下列各各式計算算：h = RR dd =R -

18、hhS = RRd = RR coos= coot= EMBED Equation.3 C=2 RR siin=22 d tann=2=C：跨距或或弦長S：弧長R：曲率半半徑：角度h：弦高d：曲率半半徑與弦弦高之差差本研究采用用S = 6000；弧弧度為時時；則 =330可得圓周長長為6000 122 = 72000；則2R=772000/3.14116=222922；R =11146C = 22R siin = 22292 siin155= 5593d = RR coos = 11146 coos155=11107h = RR d =339RCSRCS圖5、曲率率計算方方法3、集成元元之縱向

19、向接合方方法(1)、指指形指形規(guī)格：指長LL為18 mm，指指距P為6 mmm，指指端寬為1.5 mmm。(2)、指指榫制作作將窯干后集集成元試試材刨光光至厚度度為211后進進行指榫榫切削，切切削前需需將端部部切削范范圍內(nèi)之之缺點去去除，以以避免缺缺點于指指榫部位位影響指指接膠合合的效果果，然后后進行指指榫切削削作業(yè)。(3)、集集成元之之縱向接接合作業(yè)業(yè)指榫接合以以間苯二二酚酚酚甲醛樹樹脂膠合合劑進行行膠合，木木材之布布膠量約約為2550 gg/m22，主劑劑與硬化化劑之比比例為11：1，榫接接布膠后后進行指指接端部部縱向加加壓接合合，加壓壓壓力為為10 kgff/cmm2，儀表表壓力控控制在

20、220 kkgf/cm22以下，加加壓時間間為5分鐘，置置于常溫溫硬化時時間為44小時。所所加壓之之儀表壓壓力計算算方式如如下：R PA W式中，R：氣壓缸缸之斷面面積 (cm22)P：儀表壓壓力 (kgff/cmm2)A：集成元元材料斷斷面積 (cmm2)W：縱接膠膠合壓力力 (kkgf/cm22)2.5 22.5 3.114166 P10 2.11 10 kgff/2P11kkgf/24、結(jié)構(gòu)用用集成材材層積加加壓膠合合方法先以雙面刨刨將指接接作業(yè)后后之柳杉杉集成元元刨光至至厚度22 cmm，以刨刨除指接接部位之之滲膠保保持接合合處之平平整，然然后進行行布膠，布布膠量為為2500 g/m2

21、，再以以水平加加壓夾具具臺進行行集成材材膠合作作業(yè)，每每支集成成材采用用12支集集成元膠膠合層積積而成，相相鄰集成成元之指指接位置置間距需需錯開115 ccm以上上，加壓壓至緊密密后以扭扭力板手手進行壓壓力之檢檢測。加加壓膠合合時間為為4小時，其其用膠量量與壓力力之計算算如下：(1)、每每支集成成材總布布膠量：(6000 110 )/1100000 2550 gg/m22 111=116500 g(2)、集集成壓力力為6000 110 110 kkgf/2600000 kgff，利用用螺桿加加壓，加加壓螺桿桿總數(shù)222支計計算扭力力扳手載載重，扭扭力扳手手載重計計算公式式如下：FLW RR (

22、 33.14416 FF DK ) / ( 33.14416 DDF K )D(d11d2 ) / 2，R=DD / 2，F(xiàn)L：扭力力扳手施施力作功功 (kkgf-cm)；K：螺紋紋間距 (cmm)W：單一螺螺桿所需需負載之之力6000000/222=27727 (kgg)R：螺桿之之半徑 (cmm)F：摩擦系系數(shù) (0.22)；d1：螺螺桿外徑徑 (ccm)；d2：螺螺桿內(nèi)徑徑 (ccm)D：螺桿平平均直徑徑 = (螺桿桿外徑+螺桿內(nèi)內(nèi)徑)/2 (cm)；FL =227277 1.448 (33.14416 00.2 22.8 +0.33)/(88.79965 -0.2 0.333)FL =

23、9966 (kggf-ccm)四、三鉸徑徑向拱型型結(jié)構(gòu)用用集成材材性質(zhì)試試驗(一)、集集成元之之基本性性質(zhì)測定定1、柳杉集集成元基基本性質(zhì)質(zhì)試驗方方法(1)、密密度試驗驗，根據(jù)據(jù)CNSS 4551，測測量柳杉杉氣干體體積(VV)，稱稱取試材材質(zhì)量(m)，依依下式計計算其氣氣干密度度(D；g/ccm3)：D = (2)、含含水率試試驗，根根據(jù)CNNS 4452，測測量柳杉杉干燥前前之質(zhì)量量(m1)，將試試材置于于1033 22 烘箱中中，直到到質(zhì)量恒恒重，即即為試材材絕干質(zhì)質(zhì)量(mm2)，依下下式計算算其含水水率：MC(%)=(3)、柳柳杉之實實木剪斷斷試驗，根根據(jù)CNNS 4455，柳柳杉以徑

24、徑切面及及弦切面面兩種型型式進行行試驗，重重復次數(shù)數(shù)各為112次，依依下式計計算其剪剪斷強度度()： = (kggf/ccm2)式中，：剪斷強強度 P：最大載載重 (kgff)A：剪斷面面積 (cm22)2、指接性性質(zhì)試驗驗方法柳杉集成元元之四點點載重靜靜力彎曲曲試驗，依依據(jù)CNNS1110311中靜曲曲C試驗，如如圖6所示，制制作寬度度及厚度度與試樣樣集成元元相同，長長度為集集成元厚厚度之225倍以以上之試試材。柳柳杉集成成元試材材區(qū)分為為有指接接與無指指接兩種種，長度度方向有有縱接膠膠合集成成元，制制作試材材時，該該指接膠膠合部位位應置于于試材中中央。指指接膠合合集成元元試材規(guī)規(guī)格為772

25、(長) 10.1(寬) 2.11(厚)，其試試驗重復復14次。其其靜曲強強度依表表4區(qū)分為為3等，依依目視區(qū)區(qū)分集成成元，試試片靜曲曲強度之之平均值值及下限限值需符符合表所所示數(shù)值值以上。圖6、柳杉集成元經(jīng)縱向接合後進行四點載重靜力彎曲試驗(單位：) 表4、依依目視區(qū)區(qū)分集成成元之靜靜曲強度度等級區(qū)區(qū)分標圖6、柳杉集成元經(jīng)縱向接合後進行四點載重靜力彎曲試驗(單位：)樹種群1等2等3等靜曲強度( kggf/ccm2)靜曲強度( kggf/ccm2)靜曲強度( kggf/ccm2)平均值下限值平均值下限值平均值下限值A630475540405485365B540405485365450340C48

26、5365450340420315D450340420315390295E420315390295360270F390295360270330250(二)、結(jié)結(jié)構(gòu)用彎彎曲集成成材強度度試驗：1、集成材材強度性性能之試試驗方法法(1)、四四點載重重靜力彎彎曲試驗驗根據(jù)CNSS 1110311靜曲A試驗，如如圖7所示，測測定在破破壞時之之靜曲強強度(MMOR)，依比比例限度度內(nèi)之上上限載重重及下限限載重及及其相對對應之撓撓曲差，求求出靜曲曲彈性系系數(shù)(MMOE)。試材尺寸為為5933(長) 10(寬) 25.2(厚)，跨距距5933(為集成成材實大大材厚度度之188倍以上上)。由下下式計算算出靜曲曲

27、彈性系系數(shù)及靜靜曲強度度。MOE ( kggf/ccm2 ) = MOR ( kggf/ccm2 ) = 式中，PP：比例例限度內(nèi)內(nèi)上限載載重與下下限載重重值之差差 (kkgf)y：與P相對應應之撓曲曲差 (cm)l：跨距 (cmm) Pb：最大大載重 (kggf)s：兩載重重點間距距 (ccm)b：實大集集成材試試材寬度度 (ccm)h：實大集集成材試試材厚度度 (ccm)圖7、三鉸鉸徑向拱拱形結(jié)構(gòu)構(gòu)用彎曲曲集成材材四點載載重靜力力彎曲試試驗(三)、煮煮沸剝離離試驗1、試材制制作:從試驗集成成材之兩兩端各截截取長度度為755 mmm之試材材，本試試驗共制制取122片試材材。2、試驗方方法:將

28、試片浸漬漬在煮沸沸水中44小時，更更在室溫溫(100255 )之水中中浸漬11小時后后，從水水中取出出將試片片放入770 3 之烘箱箱中，干干燥244小時以以上，干干燥后試試片之含含水率應應較試驗驗前之含含水率為為低。但但標示第第類使用用環(huán)境目目的時，需需進行上上述處理理反復兩兩次，之之后計算算試片剝剝離率，測測定剝離離長度時時，干裂裂、節(jié)所所引起木木材之破破壞不視視為剝離離。3、試片合合格標準準:將試材兩橫橫斷面之之剝離長長度達33 mmm以上者者進行測測定并合合計之。再再求出各各集成材材剝離率率之平均均值，當當兩橫斷斷面之剝剝離率在在5以下下，且同同一膠合合層剝離離長度為為各試材材長度之之

29、1/44以下者者為合格格。由下下式計算算出剝離離率：剝離率() = (兩兩橫斷面面剝離長長度之合合計/兩橫斷斷面膠合合層長度度之合計計) 1000 (四)、木木塊剪斷斷試驗:1、試片制制作:依CNS1110331膠合合剪斷試試驗之規(guī)規(guī)定，將將膠合試試材制取取35片規(guī)規(guī)格如圖圖6之試片片，進行行膠合剪剪斷強度度之預備備試驗。另外，于實實大尺寸寸集成材材靜曲AA試驗后后，再從從試驗集集成材之之兩端各各取一個個試片，對對于全部部膠合層層制作成成如圖88所示規(guī)規(guī)格之試試片，本本試驗共共需制取取1322片膠合合剪斷試試材。2、試驗方方法:試驗時，試試片之剪剪斷面與與載重軸軸成平行行，載重重速度為為約10

30、000 kgff/miin，直直至試片片破壞為為止。 圖8、膠合合剪斷試試片制作作規(guī)格(單位：)3、試片合合格標準準:試片之剪斷斷強度及及木破率率如表55所示，柳柳杉剪斷斷強度應應為544 kggf/ccm，木木破率為為70 %以上上。 表5、柳柳杉結(jié)構(gòu)構(gòu)用集成成材剪斷斷強度及及木破率率標準樹種區(qū)分編編號樹 種 區(qū) 分剪斷強度(kgf/cm22)木破率(%)6柳杉、臺灣灣杉、杉杉木、西西部側(cè)柏柏及具同同等強度度之樹種種5470 五、兩鉸徑徑向拱型型結(jié)構(gòu)用用集成材材制作拱拱橋之作作業(yè)流程程拱形集成材材歩道橋橋之制造造，橋身身總長5593 cm，寬寬1166 cmm，扶手手型式設設計為中中國式拼拼

31、花，橋橋面板至至扶手高高度依公公路橋梁梁設計規(guī)規(guī)范，規(guī)規(guī)定需為為1055 cmm高，且且所有木木材均經(jīng)經(jīng)CCAA防腐處處理。 (圖9)圖9、彎曲曲集成橋橋梁之俯俯視圖(單位：)(一)、基基礎橋墩墩施工依設計以混混凝土鋪鋪設橋梁梁基礎，混混凝土之之規(guī)格為為1600 長 45 寬 60 厚。首首先進行行模板作作業(yè)，基基礎臺面面離地表表約300，需需視施工工現(xiàn)場之之斜坡，經(jīng)經(jīng)水平儀儀量側(cè)后后之高度度為基準準?；炷林?、細細沙及卵卵石，其其比例為為1：2：4，模板板拆除時時間為灌灌漿后33天。(圖10)圖10、基基座尺寸寸與扣件件之距離離(單位：)(二)、錨錨栓安置置錨栓總長330 ccm，直

32、直徑1.5 ccm，一一端加工工折彎如如錨狀，材材質(zhì)為不不銹鋼螺螺桿，其其用途是是作為基基礎與彎彎曲集成成梁端部部扣件之之連結(jié)，同同時于混混凝土硬硬化后可可加強牢牢固作用用，于灌灌漿過程程中每一一型扣扣件與66支錨栓栓套入后后埋進混混凝土基基礎中，位位置分別別在距基基座長邊邊約9 cm，離離寬邊約約25 cm處處，錨栓栓露出基基礎外22.53 ccm長，埋埋入深度度1720 cm。(三)、護護欄施工工1、裝飾拼拼花首先制作拼拼花之矩矩形內(nèi)框框，框體體四角以以45接合，其其接合部部以木釘釘及涂布布環(huán)氧膠膠接合，周周圍4支連結(jié)結(jié)材同樣樣以木釘釘接合。2、護欄柱柱、扶手手及拼花花之連結(jié)結(jié)拼花、護欄欄

33、柱及扶扶手以LL型角鐵鐵接合，柱柱與扶手手使用AA34多多功能角角鐵接合合，拼花花及扶手手與護欄欄柱接合合位置依依據(jù)橋梁梁曲率為為基準。(圖11)圖11、彎彎曲集成成橋之側(cè)側(cè)視圖 (四)、護護欄與彎彎曲集成成梁之接接合以兩支直徑徑1.5588ccm不銹銹鋼螺栓栓進行接接合，螺螺栓之端端距及間間距依規(guī)規(guī)范分別別為螺栓栓直徑之之4倍 (77cm) 及 7倍 (111cmm )以以上(圖12) 。 圖圖12、集集成梁與與護欄柱柱之組合合詳圖(五)、結(jié)結(jié)構(gòu)用彎彎曲集成成材之安安裝三支結(jié)構(gòu)用用彎曲集集成材作作為拱橋橋主梁，兩兩側(cè)端部部安裝時時，置入入于事先先固定于于混凝土土橋墩上上之型型扣件內(nèi)內(nèi)，再以以

34、4支13.5 1.5888 () 之之螺栓接接合固定定于基座座上，相相鄰集成成材之間間距為440 ccm，施施工時應應注意維維持三支支主梁上上緣在同同一高度度，以利利于橋面面板材之之鋪設與與橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)之完完整。(六)、補補強材施施工分別在距離離結(jié)構(gòu)用用彎曲集集成材兩兩端部1150 cm位位置，以以2 8規(guī)規(guī)格之南南方松防防腐材作作為側(cè)向向支撐。(七)、橋橋面板鋪鋪設橋面板尺寸寸為2 44之柳杉杉防腐材材，長度度1166 cmm，以7.7 ccm長之之鍍鋅牙牙釘，由由橋梁之之一端開開始鋪設設于彎曲曲集成梁梁材面上上，每一一支橋面面板材間間距為00.4 cm。 (八)、護木木油涂裝裝以Caboot

35、水性性透明耐耐候漆(水性油油脂、水水性壓克克力樹脂脂)涂刷木木材表面面，干燥燥時間為為24小時時，涂刷刷次數(shù)為為2次，在在第一次次涂刷后后之155分鐘內(nèi)內(nèi)，于漆漆面仍處處于濕潤潤狀態(tài)下下復刷。六、彎曲集集成拱橋橋之測試試(一)、潛潛變測試試：橋梁建造完完成之后后依公路路橋梁施施工規(guī)范范，人行行步道橋橋應用場場合之活活載重設設計以4400 kgff/m計算，將將水泥柱柱平均放放置于橋橋面上，以以位移計計量測于于橋梁中中心，以以監(jiān)測梁梁中央位位置之彎彎曲變位位量，最最初兩星星期每天天量測一一次，接接著每三三天量測測一次，持持續(xù)三星星期，最最后每一一星期量量測一次次，預計計量測三三個月的的時間。記記

36、錄每一一次量測測之變位位量，繪繪制彎曲曲變形-時間關關系曲線線，其最最后結(jié)果果不得超超過公路路橋梁設設計規(guī)范范L/3300。(二)、含含水率監(jiān)監(jiān)控:施工完成后后彎曲集集成梁之之含水率率為300%以上上，定期期每個月月測量一一次彎曲曲集成梁梁含水率率，量側(cè)側(cè)部位在在彎曲集集成梁之之下弦桿桿材外側(cè)側(cè)。(三)、耐耐久性檢檢測:經(jīng)CCA防防腐處理理后之柳柳杉造林林木，于于長期暴暴露天候候之試驗驗條件下下，觀察察其腐朽朽、白蟻蟻、蛀蟲蟲、變色色以及涂涂裝效果果等現(xiàn)象象并進行行紀錄。七、彎曲集集成材設設計與規(guī)規(guī)范 生生田晴家家(19983, 19984)指出以以不同曲曲率對針針葉樹與與闊葉樹樹進行應應力分

37、析析，得到到彎曲集集成材對對壓縮應應力及引引張應力力的耐力力具有隨隨著彎曲曲度的增增加而降降低的情情形，因因此對于于彎曲集集成材之之設計必必須對曲曲率因素素與徑向向應力兩兩個主要要因子來來調(diào)整設設計值。(一)、彎彎曲應力力：木構(gòu)造建筑筑物設計計與施工工技術(shù)規(guī)規(guī)范對彎彎曲集成成材之規(guī)規(guī)定，彎彎曲部分分之容許許彎曲應應力依下下式計算算；且彎彎曲集成成材之容容許彎曲曲應力必必須乘以以曲率因因素(內(nèi)政部部建筑研研究所 20003) 。容許彎曲應應力集成材之彎彎曲應力力()依AITTC(119844)規(guī)定定如下式式：彎曲應力 =斷面模數(shù)SS=k=1-220000()2A式中k為曲曲率因素素t為集成元元厚

38、度為集成材材中心線線之曲率率半徑(二)、徑徑向應力力 梁梁深固定定之矩形形斷面受受彎構(gòu)材材承受彎彎矩時，在在半徑方方向所發(fā)發(fā)生之最最大應力力依下式式計算：(內(nèi)政部部建筑研研究所 20003;日日本建筑筑協(xié)會220022)半徑方向應應力R= (kkgf/cm22)式中R為為徑向應應力M彎曲力距距為集成材材中心線線之曲率率半徑b為試材斷斷面寬度度d為試材斷斷面深度度。(三)、木木材集成成梁之最最大水平平剪應力力(b)(王松松永 119933)：最大水平剪剪應力(b)=Pb為最大大載重(kgff) 。內(nèi)政部建筑筑研究所所(20003)在設計計規(guī)范中中對于彎彎曲集成成材之容容許徑向向應力尚尚有下述述歸

39、定:1、彎曲力力矩使梁梁彎曲度度減少時時，(增加曲曲率半徑徑)，徑向向應力為為受拉，其其值應為為集成材材容許剪剪應力三三分之一一以下。2、彎曲力力矩使梁梁彎曲度度增大時時，(減少曲曲率半徑徑)，徑向向應力為為受壓，其其值應為為集成材材纖維垂垂直方向向之容許許壓縮應應力值以以下。參、結(jié)果與與討論一、柳杉集集成元之之基本性性質(zhì)(一)、靜靜曲性質(zhì)質(zhì)柳杉集成元元以非破破壞性靜靜曲試驗驗求得之之靜曲彈彈性系數(shù)數(shù)平均值值為1443 455 1003kgff/cmm2。符合合CNSS110031(20002)對對于F樹種群群1等集成成元靜曲曲彈性系系數(shù)之標標準900 kggf/ccm2高出588.8，且能能

40、達D樹種群群如鐵杉杉，阿拉拉斯加扁扁柏之要要求(平均值值1100 kggf/ccm2，下限限值955 kggf/ccm2)。(二)、膠膠合性質(zhì)質(zhì)1、柳杉實實木之膠膠合剪斷斷強度為為99.6218.79 kgff/cmm2，符合合柳杉剪剪斷強度度應為554 kkgf/cm22以上，合合格率為為1000達標標準955以上上之條件件，且木木破率在在70%以上亦亦符合標標準。此此結(jié)果亦亦能符合合對鐵杉杉、阿拉拉斯加扁扁柏之要要求，甚甚至可達達南方松松、花旗旗松等之之要求(72 kgff/cmm2)。2、實際制制造成集集成材后后，經(jīng)取取樣其膠膠合層之之膠合剪剪斷強度度平均為為1066.423.9 kkg

41、f/cm22，木破破率為887。(三)、指指接性質(zhì)質(zhì)經(jīng)指接后之之集成元元試材，其其靜曲強強度平均均值為449380 kgff/cmm2，最小小值為3333 kgff/cmm2，在合合格率須須達955以上上之條件件下，對對于CNNS1110311(20002)中F樹種群群1等集成成元靜曲曲強度之之標準3390 kgff/cmm2，尚高高出266.4，顯示示指接部部位強度度并不影影響集成成元等級級區(qū)分。二、目視分分等結(jié)果果柳杉集成元元試材于于非破壞壞試驗后后，經(jīng)目目視區(qū)分分法判定定集成元元等級發(fā)發(fā)現(xiàn)，目目視1等集成成元占總總集成元元數(shù)量之之15，2等集成成元占220，3等集成成元占117，4等集成

42、成元占112，而而以等級級外集成成元占336為為最高，如如圖133所示。其其中判定定因子以以集中節(jié)節(jié)徑比為為主，其其次為寬寬面之材材緣部徑徑比、端端裂、腐腐朽及相相異樹種種，而平平均年輪輪寬與纖纖維傾斜斜比并不不影響等等級之判判定。顯顯示該批批柳杉集集成元可可能多取取自于小小徑原木木，使得得制材品品存在有有較多之之節(jié)，而而影響集集成元等等級導致致利用率率較低。 圖13、目目視區(qū)分分等級集集成元之之數(shù)量分分布三、三鉸徑徑向拱型型集成材材之強度度性能根據(jù)目視區(qū)區(qū)分之集集成元，經(jīng)經(jīng)適當組組合后所所制作成成2組不同同類型之之對稱異異等級集集成材，經(jīng)經(jīng)CNSS 1110311 (220022)寬度度調(diào)整

43、因因子求出出其靜曲曲強度。由由表6可知，對對稱異等等級結(jié)構(gòu)構(gòu)用集成成材第11類型(11122233)及第2類型(11233344)之MOEE分別為為3566 1103kgff/cmm2與3166 1103kgff/cmm2，MORR分別為為7033 kggf/ccm2與8966 kggf/ccm2，有關關靜曲載載重變位位關系如如圖144199。當集成材最最外層用用集成元元皆采用用1等集成成元時，皆皆符合對對稱異等等級集成成材E995-FF2700之等級級。由于于是三鉸鉸拱之靜靜曲測試試，其相相對應之之性能更更能進一一步符合合E1770-FF4955強度等等級之標標準，其其中第22類型之之靜曲強

44、強度高于于第1類型277 ，且靜靜曲彈性性系數(shù)亦亦高于第第1類型200。依依集成元元之排列列組合形形式，第第1類型之之強度性性能于理理論上應應優(yōu)于第第2類型，然然而實驗驗結(jié)果并并未如預預期之原原因，可可能與重重復次數(shù)數(shù)僅為33次，易易受實驗驗變因之之影響。然然而，本本試驗結(jié)結(jié)果顯示示以三鉸鉸徑向拱拱型集成成材運用用時，其其靜曲承承載性能能遠高于于標準，因因而增廣廣其未來來可能應應用之場場合。表6、三鉸鉸徑向拱拱型集成成材之靜靜曲性能能集成材類型型破壞載重(kgff)破壞載重下下之彎曲曲力矩(1033 kggf-ccm)靜曲強度(kgff/cmm2)靜曲彈性系系數(shù)(1103 kgff/cmm2)

45、第一類型對對稱異等等級集成成材(11122233)5925(32)683 (32)645 (32)328 (55)第二類型對對稱異等等級集成成材(11233344)7497(10)864 (10)816 (10)393 (1)()為變變異系數(shù)數(shù)值圖14、第第1類型結(jié)結(jié)構(gòu)用彎彎曲集成成材之靜靜曲載重重變位圖圖(試材NOO.1)圖15、第第1類型結(jié)結(jié)構(gòu)用彎彎曲集成成材之靜靜曲載重重變位圖圖(試材NOO.2)圖16、第第1類型結(jié)結(jié)構(gòu)用彎彎曲集成成材之靜靜曲載重重變位圖圖(試材NOO.3) 圖117、第第2類型結(jié)結(jié)構(gòu)用彎彎曲集成成材之靜靜曲載重重變位圖圖(試材NOO.1)圖18、第第2類型結(jié)結(jié)構(gòu)用彎彎

46、曲集成成材之靜靜曲載重重變位圖圖(試材NOO.2)圖19、第第2類型結(jié)結(jié)構(gòu)用彎彎曲集成成材之靜靜曲載重重變位圖圖(試材NOO.3)(三)、設設計規(guī)范范下之靜靜曲性質(zhì)質(zhì)1、設計撓撓度限制制下之彎彎曲力距距依內(nèi)政部營營建署之之設計及及施工規(guī)規(guī)范之規(guī)規(guī)定，受受彎構(gòu)材材剛性之之彈性變變形范圍圍內(nèi)之最最大撓度度為L/3000，且不不得大于于2 ccm。本本試驗之之實大尺尺寸集成成材梁高高為255 cmm，依本本試驗試試材之跨跨距為5593 cm可可知，最最大變位位量不得得超過11.966，根根據(jù)此變變位量探探討各試試材相對對應之靜靜曲載重重值。由由表7所示，在在達到最最大靜曲曲撓度限限制之設設計規(guī)定定值

47、時，各各不同組組合之集集成材試試材的相相對應彎彎曲力矩矩值，約約為最大大靜曲破破壞時之之彎曲力力矩值的的1129 %。其其中第一一類型所所能承載載之撓度度限制下下彎曲力力距1997 103kgff-cmm則大于于第二類類型1116 %。2、均布載載重之評評估對稱異等級級結(jié)構(gòu)用用集成材材在設計計撓度限限制下之之等效均均布載重重值，以以1等為最最外層及及次外層層集成元元與2等為內(nèi)內(nèi)層及33等為中中間層用用集成元元，所組組成之對對稱異等等級集成成材，其其設計撓撓度限制制下等效效均布載載重平均均值為4448 kgff/m，另另外以11等為最最外層、2等為次外層、3等為內(nèi)層及4等為中間層用集成元之對稱異

48、等級集成材，其設計撓度限制下等效均布載重平均值為207 kgf/m，較第1類型低116 %。在受拉狀態(tài)態(tài)下，彎彎曲集成成材容許許徑向應應力為集集成材容容許剪應應力之11/3，柳柳杉為BB2類樹樹種，LLfsx-x9 kkgf/cm22，因此此彎曲集集成材容容許徑向向應力ffRu應為3 kgff/cmm2，從表表7可知，第第1類型及及第2類型集集成材其其設計變變位量之之徑向應應力皆低低于容許許徑向應應力值，且且僅為容容許徑向向應力值值的344及166，足足見曲率率半徑為為11446之之彎曲集集成材在在靜曲載載重條件件下，其其所產(chǎn)生生之徑向向應力并并非破壞壞之關鍵鍵因素，因因此本試試驗材料料斷面尺

49、尺寸為110 255 之柳杉杉彎曲集集成材，于于等效均均布載重重為4448 kkgf/m及2077 kggf/mm之條件件下，可可應用于于跨距5593之場合合。表7、設計計規(guī)范下下之結(jié)構(gòu)構(gòu)用集成成材靜曲曲性質(zhì)集成材類型型設計變位量量之載重重值破壞時等效效均布載重(kgf/m)破壞載重下下之徑向向應力(kgff/cmm2)彎曲力矩(103kkgf-)等效均布載載重(kgf/m)徑向應力(kgff/cmm2)第一類型對對稱異等等級集成成材(11122233)197 (49)448 (49)1.03(49)1554 (322)3.55(32)第二類型對對稱異等等級集成成材(11233344)91 (225)207 (25)0.48(25)1966 (100)4.49(10)()為變變異系數(shù)數(shù)值四、二鉸徑徑向拱型型集成材材橋梁之之強度性性能評估估(一)、理理論設計計值橋面寬1110，大大梁由33支2鉸徑向向拱