臺灣博碩士論文加值系統

石灼巷跨越橋是國道6號南投雙冬路段橋樑工程，此橋為預力橋樑屬於三跨連續樑，其跨距分別為14、29、14公尺，全長57公尺，寬距為10.7公尺，橋樑上部結構為輕質粒料混凝土預力中空版樑，是台灣第一座輕質混凝土預力橋樑。
利用SAP2000軟體分析方法探討石灼巷輕質混凝土預力橋樑造成之橋樑預力損失及變形量，分析結果將與現地監測所獲得之數據資料進行比較，期能發展出較適用於台灣環境之輕質混凝土預力橋樑模擬方式。
分析模型乃&;#21442;照施工設計單位所提供之橋樑線型量測資料、斷面設計圖、預力座標值等建立，輸入系統所需各項係數，如混凝土設計強度、熱膨脹係數、預力損失係數、當天溫度、以及混凝土乾縮與潛變係數等。利用SAP2000執行分析模擬，探討預力施拉前一天、預力施拉後5天、32天等時間點橋樑變形與預力損失量，分析結果顯示橋樑中間變位最大，靠近支承處點位變位不大，預力施拉前一天與施拉後5天橋樑中間點位與現地監測撓度數據差值6.21%，預力施拉後5天與32天橋樑中間點位與現地監測撓度數據差值1.76%，分析結果時間-預力損失曲線、預力未施拉當天與施拉後5天、32天撓度變形曲線趨勢相符。此外由模擬結果顯示預力值的高低會隨著溫度高低變化，撓度變形量多寡也會受預力值高低影響，此分析得結果趨勢與現場監測結果相近。

Shizhou-Lane Overpass is located in Shuang-Dung section of National Highway 6. The bridge a 3-span prestressed concrete bridge, with a total length of 57 meters. The superstructure is voided concrete plate constructed by lightweight aggregate concrete. It is first prestressed lightweight aggregate concrete bridge.

This thesis presents a study of the prestress loss and long-term deformation of Shizhou-Lane Overpass predicted by computer software, SAP 2000. Material properties of the lightweight concrete superstructure as well as the time dependent parameters are carefully assessed for the analysis. Parameters considered include the modulus of elasticity and strength concrete, thermal expansion coefficients, shrinkage and creep properties of lightweight concrete, etc. Results given by the computer analysis is then compared with the on-site monitoring data.

The comparison indicates that the computer model gives a good prediction of the trend of prestress loss. However, the outcome of the computer analysis indicates that the level of prestress loss is very sensitive to the level of temperature change. The model is also able to assess the long-term deflection of the bridge, with an error less that 7%. The estimation of prestress loss. The goal of this study is to develop the concept of modeling prestressed lightweight aggregate concrete bridges, particularly for bridges constructed in the environment similar to Taiwan.

目錄
摘要 II
Abstract III
誌謝 IV
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章緒論 1
1-1研究背景 1
1-2研究動機目的 2
1-3研究流程 5
1-4 研究內容大綱 7
第二章文獻回顧 預力輕質混擬土與分析軟體 8
2-1輕質混擬土運用在橋樑上 8
2-2影響輕質混凝土材料性質 9
2-3預力混凝土撓度影響 10
2-4混凝土對預力損失影響 12
2-5規範預力損失計算法 13
2-5-1 ACI規範瞬時損失 14
2-5-2 ACI規範長期損失 17
2-5-3 CEB-FIP1990 Model-乾縮與潛變 24
2-6 SAP2000分析軟體介紹 26
2-7 SAP2000結構模型 27
2-7-1定義桿件斷面 27
2-7-2定義薄殼斷面 29
2-7-3邊界條件 31
2-7-4施加預力 32
2-7-5載重型式 33
2-7-6分析橋樑的薄殼(shell)與構件(frame element) 元素差別 35
第三章 研究方法與建立石灼巷橋樑模型 39
3-1石灼巷橋樑研究方法 39
3-2建立橋樑線形 41
3-3建立節塊斷面 42
3-4 模型上輕質混凝土材料配比設定相關係數 45
3-5 預力相關設定 51
3-5-1建立預力線型 51
3-5-2預力性質 52
3-6柱板元素設定與柱板鋼筋放置 58
3-7支承放置 61
3-8溫度效應設定 65
3-9分析載重與組合 66
3-10建立完成後模型整體形式 68
第四章試驗結果分析與討論 69
4-1模擬整體預力預拱值與監測值結果比較: 69
4-2溫度-預力施拉損失與現地監測值比較 77
第5章 結論與建議 83
5-1結論 83
5-2建議 84
參考文獻 85
附錄 87


表目錄
表1-1 石灼巷跨越橋之基本資料【1】 2
表2-1 構材最小厚度對混凝土乾縮量之修正係數 18
表2-2 構材最小厚度對混凝土潛變量之修正係數 21
表3-1 輕質混凝土配比【1】 46
表3-2 現地數據抗壓強度與彈性模數表【2】 48
表4-1 SAP2000模型沉陷值與預拱值 72
表4-2 分析比較變形量與紀錄值 73
表4-3 記錄當天溫度-預力值【2】 79
表4-4 模型溫度預力值-日期 81


圖目錄
圖1-1石灼巷跨越橋之立面【1】 3
圖1-2石灼巷跨越橋之平面【1】 4
圖1-3 研究流程圖 6
圖2-1受撓曲作用之混凝土梁斷面曲率關係圖 11
圖2-2 SAP2000使用的建議規範 13
圖2-3套管波浪狀所產生的摩擦損失平衡 15
圖2-4鋼腱曲率所造成的磨擦力 16
圖2-5定義桿件斷面 28
圖2-6 設定斷面幾何形狀 28
圖2-7定義薄殼形式 30
圖2-8 定義薄殼斷面 30
圖2-9支承條件 31
圖2-10六個自由度示意圖 31
圖2-11 定義預力線型 32
圖2-12 設定預力損失值 33
圖2-13 各種載重形式 34
圖2-14於載重組合 34
圖2-15 板箱型斷面模擬石灼港斷面 36
圖2-16板元素模擬模型 37
圖2-17板元素模型側向 37
圖2-18板元素形成橋樑模型 38
圖2-19板元素施拉後起始預力值 38
圖3-1 預力撓度示意圖 40
圖3-2 整跨線型總長57m 41
圖3-3 無曲率彎度 41
圖3-4節塊斷面立面【1】 42
圖3-5 模擬實際斷面 42
圖3-6斷面性質 43
圖3-7 橋柱上方以及模擬實際斷面(實心斷面) 43
圖3-8斷面性質 44
圖3-9 Span設定 44
圖3-10 Span3與Span5、Span8、Span1、Span6、End Span為實心斷面 45
圖3-11 混凝土強度設定 47
圖3-12混凝土材料性質考慮因素 48
圖3-13現地監測(抗壓強度-天數) 49
圖3-14設定的輕質混凝土性質(抗壓強度-天數) 49
圖3-15設定的輕質混凝土性質(勁度-天數) 50
圖3-16鋼腱配置立面【1】 51
圖3-17 單根預力設定顯示X、Y、Z座標值 51
圖3-18 整體預力線形 52
圖3-19預力性質設定 53
圖3-20不同鋼腱類別 54
圖3-21預力損失設定 54
圖3-22 鋼套管波浪效應所造成的預力損失 55
圖3-23 預力性質設定 56
圖3-24 顯示設定的預力性質(鬆弛係數-時間) 57
圖3-25 柱板分析採用Shell 58
圖3-26 薄殼元素各結點自由度 58
圖3-27 Shell設定介面 59
圖3-28 板鋼筋放置設定。 60
圖3-29柱版厚度形式 60
圖3-30兩端支承形式 61
圖3-31支承圖 62
圖3-32 兩端點100公分處支承 63
圖3-33 橋兩端支承 63
圖3-34 柱支承形式 64
圖3-35橋柱下支承 64
圖3-36 桿件上載重溫度 65
圖3-37 5天當天溫度效應 65
圖3-38 桿件上溫度載重 66
圖3-39 載重組合 66
圖3-40 施拉後第五天預力設定組合 67
圖3-41 整跨橋樑右側 68
圖3-42 整跨橋樑側面圖 68
圖4-1 點位顯示 71
圖4-2 施拉後5天與施拉前一天變位 74
圖4-3 施拉後32天與施拉後5天變位 74
圖4-4 預力施拉前變形 75
圖4-5 預力施拉後變形 76
圖4-6預力鋼腱位置圖 76
圖4-7施拉後第5天預力溫度23.7。C 80
圖4-8錨端觀測點 80
圖4-9 預力損失-日期 82
圖4-10 溫度-日期 82

參考文獻
【1】國道六號南投石灼巷工程段工程細部設計，雙冬路段工程，交通部台灣區國道新建工程局。
【2】蔡文博 (2008) ┌行政院國家科學委員會補助提升產業技術及人才培育研究計畫成果報告┘場鑄輕質粒料混凝土橋版之施作及其經濟潛力。
【3】潘小珍(2009) “高性能輕質粒料混凝土土污工單元之產製技術研究”，碩士論文，中興大學土木工程研究所。
【4】蔡侑良 (2006) “輕質預力混凝土樑之力學行為研究”。 中興大學土工程研究所，碩士論文。
【5】內政部建築研究所(2006)，┌輕質粒料混凝土參考使用準則暨施工技術規範┘。
【6】CEB-FIP MC 90 (1993): Design of concrete structures. CEB-FIP-Model-Code 1990. Thomas Telford,1993。
【7】駱國富 (1995) “高性能混凝土預力樑預力損失與長期變位之研究”。台灣大學工程土木系，碩士論文。
【8】許資生 (1995) “潛變、乾縮、溫度對預力混凝土結構之影響研究”， 國立台灣大學，博士論文。
【9】黃偉哲 (1995) “物件導向技術在預力混凝土樑撓曲變形之研究”，中華大學，碩士論文。
【10】陳凌傑 (2000) “以低潛變應變計來長期監測預力鋼腱之預力損失”， 雲林科技大學，碩士論文。
【11】ACI (2002). Building code requirements for structural concrete (ACI 318-02) and commentary (ACI 318R-02). American Concrete Institute, Farminton Hills, Michigan。
【12】吳樺一 (2005) “懸臂式橋樑預力損失評估模式之建立”，逢甲大學土木工程學系，碩士論文。
【13】許宏祺 (2005) “預力混凝土梁鋼腱起始預力之分析”，逢甲大學土木工程學系，碩士論文。
【14】姚之中(2008) “鋼骨結構包覆鋼筋混凝土外牆之結構分析與建造成本評估”，碩士論文，中興大學土工程研究所。
【15】林正穆 (2003) “既有鋼筋混凝土結構功能設計法耐震能力評估之探討”，碩士論文，中原大學土木系。
【16】李森枂(2002)，┌SAP2000入門與工程上之應用┘，科技圖書公司。
【17】林樹柱 (1988) ┌預力混凝土設計及施工┘，大中國圖書公司。