鋼纜的種類和用途

●鋼纜種類

鋼纜亦稱鋼索、鋼繩，在軍事工程中較常用"鋼纜"品名，民間一般工地則習慣稱之鋼索。鋼纜是由數條至數十條鋼線(絲)或稱素線，纏繞組織成一股(strand)，再由數股纏繞成一條鋼纜。

鋼絲與每股間因纏繞方式不同，會表現出各種不同的特性。鋼絲與鋼絲間是以點狀接觸者稱為交叉撚，呈面狀接觸者稱為平行撚。交叉撚伸長率較低，平行撚耐磨損；以逆時針方向撚成者稱為S撚，反之則為Z撚。不同的撚線方式是為因應不同環境所需，例如橫向牽索在中段會承受到最大重力，當拉伸力度傳導到中段前，交叉撚會在每一個撚結中大量吸收到下墜的重力，強化了鋼纜的橫向支撐。

複合式絞索
鋼線採S撚結合後，再以相反方向的Z撚；纏繞成一股纜線，用6股合一心(6X7)方式扭結成一條鋼索，這種稱為"蘭氏撚"的方式較為緊密，強度較一般鋼纜為高。

以緊密度而言
緊密型(SEAL TYPE)︰分別用不同線徑來做各層的纏繞時，可得較密貼的效果。
華氏型(WARRINGTON TYPE)︰同層間，以不同線徑的鋼絲纏繞，來達到密實效果者。
填充型(FILLER TYPE)︰將同層間較小線徑的鋼絲，改以纖維索(麻芯)填充。
＊若將華氏型與緊密型合併，則成為「華氏緊密型」。

●鋼纜結構

鋼絲大都經過熱處理冷加工的方法，來達到較高強度。但鋼纜表現出的卻是柔韌且可彎曲性質。主要原因在於鋼絲與鋼絲間，以及每股間的伸縮滑動，所以鋼絲數越多或股數越多者越柔軟，但相對磨損也越快。滑動造成的摩擦會導致鋼纜磨耗，再加上鋼絲間與鋼股間的縫隙，容易造成外界有害物質的滲入，所以鋼絲與鋼股間的潤滑與保護就相當重要。

鋼纜中間並非空心，而是纖維芯或稱麻芯，作為各股線纏繞的中心。一般常見的鋼纜外圍纏繞的股線均為雙數，目的在使組成的鋼纜較接近圓形。麻芯除了保持各股的相對位置外，還充滿了具潤滑和保護作用的油脂。潤滑方面一般是使用石蠟油(紅色)或瀝青(黑色)一類的物質。在鋼纜彎曲或受力伸長時，這些油脂就會因擠壓而向外滲出發揮保護作用。

●負載強度

重負載經驗公式︰
斷裂負載=鋼纜直徑的平方/20

例如，20mm直徑的鋼纜，斷裂負載=20*20/20=20噸 也就是大約可以承受到20噸的力量。但要注意的這只是斷裂負載量，一般實務運用時還要再乘上0.5~0.8的安全係數。也就是說20mm直徑的鋼纜 ，一條正常吊掛負荷約 5 噸左右。
 
一條12mm的鋼纜，可以負擔的吊掛荷重大約為1.2噸。檢測時，一條鋼纜只要有5條鋼絲斷掉，這條鋼纜就應該要廢棄了。直徑10mm的鋼纜，以游標卡尺量測時，如果減縮成只有9.3mm的話，這條鋼纜就不能再使用了。如有嚴重鏽蝕或變形等情形更會產生較嚴重的安全顧慮。

●不同鋼纜的用途

鋼纜結構包括了中芯、股數、細絲。
01、中芯麻線材富彈性可用以製作一般吊具。鋼芯拉力強，可用在起重吊掛機台。
02、一般不及噸重的吊掛作業，例如洗窗機，使用4股鋼纜是可以承載的。6股鋼纜是一般情況最常用的。電梯起重至少要用到8股鋼纜。
03、鋼線細絲是組成每個股數的最小單位，細絲越多鋼纜會相對較軟，利於機台捲動，例如吊磚機、貨櫃天車等。

●材質

鋼索是由退火鋼線製造，鋼纜的整體叫做鋼索，其中心的麻繩稱為麻心，麻心周圍的六股鋼繩叫做鋼股。有些特殊鋼股的鋼芯中心還有麻繩，此麻繩稱為鋼股麻心，組成鋼股的鋼線叫做鋼絲或素線。鋼纜心是合成鋼股的中心位置，其材質普通有麻心、鋼股心及鋼絲繩心三種。

鋼索材質包括了不鏽鋼(白鐵)、鍍鋅、鑄鐵、披覆鋼索( 鋼索外包覆了 PVC , PE , NYLON等塑料材質)。

鍍鋅鋼是在鋼表面電鍍或熱浸鍍上一層鋅，藉由氧化還原電位的方式以鋅來防止鐵的銹蝕。鍍層不會很緻密，空氣和水氣在時間較長後滲入，仍會生鏽。保養時需要刷漆或塗敷油脂。

■台灣橋樑工程的管見︰

2019年10月1日，位於宜蘭蘇澳的「南方澳跨港大橋」忽然崩塌。該橋於1999年興建完成，橋長140公尺，是亞洲第一座雙叉式單拱橋，這種橋全世界只有兩座，其中一座位於西班牙馬德里市、另一座就是南方澳的這一座。

當日新聞一出現，我的直覺"是否吊索出了問題？"，我非專業人員，但可用一般粗淺的結構方式和環境因素來看待原因。
首先我們先檢視台灣斷橋事件，30年來已有五件大型橋梁崩塌的驚人事實！

▲1986年11月，台北中興大橋斷裂。
原因︰基樁深度不足，橋墩遭到沖刷而裸露。

▲2000年8月，高屏大橋中段崩塌
原因︰一般認為是因橋墩被暴雨後的溪水沖毀。但據我先前的現地所見，其實是挖砂掏空了橋基，出事前，其中一座橋基已完全裸空，甚至整個橋墩是懸吊在河床上。

▲台中后豐大橋
原因︰2008年9月，橋墩被沖斷。

▲雙園大橋
原因︰2009年8月，被洪水沖毀而崩塌。

▲南方澳大橋
目前正在調查原因。
前四件的狀況都出在橋墩或基樁，除了高屏橋崩塌前的情況；是我親眼所見外，其他三件是否涉及河床採砂問題？較難置評。

至於最近南方澳的斷橋事件，則讓我心中浮起另一層的隱憂觀感，近年來各地競相引進世界最新式的建築工法，有這個必要嗎？或許少不了有點「標新立異，譁眾取寵」的心態吧？政治人物可以藉此一舉打響政績和知名度，但相關技術都已成熟了嗎？

在懸吊式橋梁中，雙叉式單拱橋的穩定度風險；較之"斜張橋"又大了很多。台灣目前已有好幾座斜張橋，斜張橋在計算預力上已夠費事；鋼索與鋼樑或橋塔的連接構造比較複雜；施工中高空作業較多，技術要求較橋墩支撐的橋樑嚴格很多。

單拱橋的整體強度差，抗風穩定性也欠佳。需要極大的兩端錨錠，費用更高，難度更大。當初南方澳決定採行單拱橋方式興建；個人認為本就是個嚴重的錯誤！懸吊式橋樑大多是使用在地形和高度有障礙之處，例如高山河谷，所需橋墩或橋塔立面過高，施工太困難，所需費用過高，才不得已採用懸吊方式。

單拱橋的所有支撐來源都由懸吊的鋼纜完全承載，橋面下的兩端又沒有角拱可以分擔支撐。南方澳在海邊，海風對鋼材的腐蝕性特別顯著，鋼纜如果不是防鏽材質，在保養功夫上是非常費事的。海邊風大對懸吊式橋梁本就是常在的威脅，橋兩頭常有車輛來往，當初設計時不知是否有將車流量預估進去？重型載重車根本就不宜在這種橋梁上行駛，橋下缺乏另外支撐，那些懸垂的鋼纜怎能承受得住？如果檢測保養再馬虎行事，不出狀況都難！

目前幾乎所有新聞都指向"檢測保養"的疏漏，個人以為，從當初興建的觀點到採用的材質恐怕都是問題？！檢討問題須從關鍵處去找出癥結。至於有些人拿倫敦大橋的使用資歷，來和南方澳大橋比較，兩者無論從技術面或結構面看；都完全風馬牛不相干，當個笑話看就行了。