臺灣博碩士論文加值系統

斜張鋼纜乃是斜張橋整體結構系統中傳遞力量之主要構件，因此通常能藉以直接反映整體橋梁系統的動力特性與健康狀態。換句話說，斜張鋼纜之振動量測與後續的動力參數識別，乃是對整體斜張橋進行健康監測的最佳捷徑。微振量測由於其機動性及設置簡易，常被應用於斜張鋼纜之現地動態量測。不過若希望進一步將微振量測應用至斜張橋之長期監測，則仍存在不少問題需要克服。所以本研究之重點，首先放在發展一套應用光纖感測器而適於長期監測的精確鋼纜振動量測系統。藉由這套系統輕薄短小的特性，我們將振動量測之目標由整股鋼纜更進一步細緻化到單根鋼鍵的層次。如此，斜張鋼纜以及整體斜張橋的監測，自然能夠從以往完工通車後才開始進行的限制，進而向前追溯至施工預拉索力的階段。
光纖布拉格光柵感測器系統結合了單線多點、質輕體積小、光學訊號不易遭電磁波與其他雜訊干擾以及對風雨諸環境因素不敏感等優點，對於需要暴露於不穩定外在環境的土木結構之監測系統是最佳的選擇。本研究嘗試將此感測系統應用於斜張鋼纜之現地微振量測，除了逐步解決各項實測上的問題外，並透過量測資料的分析，驗證這套新系統的可行性及開發與應用於更全面性監測的潛能。一方面我們經由配合速度計同步量測集鹿斜張橋之鋼纜振動來進行比對，從而證實了光纖布拉格光柵系統量測結果的準確性。其次，我們更進一步利用光纖布拉格光柵系統短小輕便的特性，針對施工階段的媽祖大橋進行單根鋼鍵的量測，由其結果發現訊號中竟可同時追索出整股鋼纜與單根鋼鍵的振態頻率。並且由於細長的單根鋼鍵幾乎完全符合弦理論的假設，因此其量測結果所對應的各振態頻率呈現完美的等差數列，方便進一步精確的索力計算。另外，從單根鋼鍵訊號中也同時展露的整股鋼纜頻率亦可反過來推估整股鋼纜的有效振動長度。最後，我們再透過SAP2000軟體進行數值模擬，從而證實了上述在實測中的全新發現。

Primary force-transmitting members of the whole cable-stayed bridge , it can directly reflecting the dynamic characteristics and health condition of the total bridge system. vibration measurements site easy and maneuverability so usually to used Ambient cable vibration measurements , but it can’t using to long-time measurements. So we are using the optical fiber sensors to measurements cable-stayed bridges vibration. It has single point joint two or more sensor , we measurement Chi-Lue Cable-Stayed Bridges with velocity sensor to prove optical sensor can used to measurements Cable-Stayed Bridges. So we go to Ma-Zu Cable-Stayed Bridges measurement single tendon , find different phenomenon with Chi-Lue Cable-Stayed Bridges , Single tendon we can see two different frequency , another one same the velocity sensors , it’s whole cable frequency. Another one is single tendon’s frequency. We used SAP2000 software analysis find the result can prove the measurements phenomenon. Prove before measurements new discovery.

中文摘要..........................................i
英文摘要..........................................iii
誌謝..............................................iv
目錄..............................................v
表目錄............................................viii
圖目錄............................................xi
符號說明..........................................xvii
第一章 緒論....... ................................1
1.1研究目的與動機.................................1
1.2文獻回顧.......................................2
1.3本文內容與架構.................................4
第二章 光纖傳輸原理及其在感測之應用...............5
2.1光纖發展之歷史沿革.............................5
2.2光纖構造與傳輸原理.............................7
2.2.1 光纖構造.................................7
2.2.2 全反射之概念.............................7
2.3光纖感測器之簡介...............................8
2.4光纖光柵感測原理...............................11
2.4.1 布拉格條件...............................12
2.4.2 波長飄移與應變和溫度之關係...............13
第三章 光纖布拉格光柵感測器應用於鋼纜之振動量測...16
3.1 FBG量測系統介紹...............................15
3.1.1 光纖感側掃描儀操作說明...................17
3.2 FBG感測器應用於鋼纜側向振動量測之設置.........18
3.2.1 鋼纜振動量與FBG感測器之波長飄移..........19
3.2.2 量測方法與流程...........................20
3.3寬頻伺服速度計之鋼纜對照振動量測...............22
第四章 集鹿斜張橋之整股鋼纜振動量測...............24
4.1集鹿斜張橋簡介.................................24
4.2各次量測說明...................................25
4.3傅立葉振幅譜...................................26
4.4量測結果與討論.................................27
第五章 媽祖大橋之單根鋼鍵振動量測.................31
5.1媽祖大橋簡介...................................31
5.2各次量測說明...................................32
5.3量測結果與討論.................................33
5.4鋼纜索力及有效振動長度之計算...................36
第六章 應用SAP2000程式模擬鋼纜振動................38
6.1使用SAP2000模擬單根鋼鍵........................38
6.2使用SAP2000模擬多根鋼鍵之複合振動..............39
第七章 結論與建議.................................38
參考文獻..........................................43

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