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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡政芳
研究生(外文):Cheng-Fang Tsai
論文名稱:垂直地震分量對橋樑受震反應之影響
論文名稱(外文):Effect of Vertical Earthquake Components on Bridge Responses
指導教授:余志鵬余志鵬引用關係
指導教授(外文):CHIH-PENG YU
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽大學
系所名稱:營建工程系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:垂直地震力預力混凝土橋樑垂直橋面加速度
外文關鍵詞:Vertical component of earthquakePrestressed concrete bridgeVertical deck accelerations
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一般而言,垂直方向地震力較水平方向地震力小。因此,建築物和橋樑結構之耐震設計通常忽略垂直方向之振動對結構所造成的影響。當結構物位於震央附近時,垂直方向之振動則變得重要。特別是當主要之地震能量所具有之頻率與結構之自然頻率接近時,垂直地震力之影響的重要性亦形顯著。
本研究主要在探討垂直方向地震力對預力混凝土橋樑影響的重要性。所探討的潛在因素,包括垂直地震力對橋面加速度及結構桿件受力之影響。由於預力設計概念係以預力來平衡約2/3樑本身的重力效應,因此顯著的垂直橋面加速度對採用後拉預力混凝土橋樑可能有不可忽視的影響。本計劃首先以1994年北嶺(Northridge) 地震,1995年阪神(Kobe) 地震和1998年嘉義瑞里地震之地震資料,研究顯著之垂直加速度是否存在。其次,選擇台灣地區具代表性之預力橋樑,分析其所受應力情形,進而了解顯著垂直地震加速度分量對橋樑之潛在影響及其嚴重性。
The vertical components of the ground motion are rarely taken into account in the seismic design of regular buildings or highway bridges. It is commonly felt and widely accepted that vertical vibrations are much less important than the horizontal ones and that they can be neglected without impairing the safety of the structures. This is because vertical accelerations decay rapidly with distance and are normally smaller than the horizontal ones, unless one is close to the causative fault. On the other hand, for structures located in the epicentral region, the effect of the vertical acceleration component may not be negligible and may contribute to the premature failure of structures with a small margin of safety. This would be more so if the vertical component had a significant amount of energy in the high frequency range.
In this work, the effect of the vertical component of motion on the seismic response of prestressed concrete bridge structures was evaluated. The study was carried out simulating one typical post tensioning highway bridge subjected to ground motions recorded during 1994 Northridge, 1995 Kobe and 1998 Ruili earthquakes. The effects examined are the vertical accelerations of the deck and the forces in the piers and girders.
目錄
第一章 研究動機與目的…………………………………….… 1
1.1研究動機………………………………………………….. 1
1.2研究目的………………………………………………….. 2
第二章 文獻回顧…………………………………………….…. 4
第三章 結構性質與數值模式說明…………………………….. 7
3.1結構性質介紹……………………………………………… 7
3.2 程式介紹………………………………………………….. 8
3.2.1 連續解程式……………………………………………. 8
3.2.2 SAP2000程式…………………………………………. 11
3.3專有名詞定義…………………………………………….. 11
3.4土壤與結構互制行為……………………………………… 15
第四章 地震特性……………………………………………..… 17
4.1地震介紹……………………………………………….…. 17
4.2 地動特性分析………………………………………..…… 18
4.2.1地震之歷時反應………………………………….…… 18
4.2.2地震之反應譜…………………………………….…… 19
4.2.3地震之頻率內涵………………………………….…… 20
第五章 參數研究………………………………………….…… 33
5.1地震之水平及垂直分量對橋樑加速度反應之影響.……. 33
5.2不同橋樑跨長之轉換函數研究………………….………. 36
5.3橋樑跨數對轉換函數之影響…………………….………. 41
第六章 橋面垂直加速度反應……………………….………… 48
6.1橋樑形式介紹………………………………….…………. 48
6.2實際尺寸橋樑結構之數值模擬………………….………. 48
6.3橋面加速度反應分析結果……………………………….. 49
6.3.1橋樑之轉換函數……………………………………… 49
6.3.2橋樑之最大加速度反應……………………………… 53
6.4預力混凝土橋樑之應力分析…………………………….. 55
第七章 結構桿件受力分析……………………………………. 58
7.1加入垂直地震力後上部結構之受力增加情形………….. 58
7.2下部結構(橋柱)之受力分析……………………………… 59
第八章 不同數值模式之影響…………………………………. 61
8.1 SAP2000與連續解程式分析結果之比較……………….. 61
8.2 土壤結構互制行為之考慮………………………………. 64
8.3 非線性行為之考慮………………………………….…… 65
第九章 結論與建議……………………………………….…… 67
9.1 結論………………………………………………………. 67
9.2 建議………………………………………………………. 68
參考文獻…………………………………………………………. 69
參考文獻
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2. 阪神地震地表加速度,1995,盧煉元博士提供,國家地震工程研究中心
3. 瑞里地震地表加速度,1998,洪李陵教授提供,土木工程系,國立成功大學
4. 楊永斌,王文泓,1995,結構物受水平與垂直地震作用下之反應,台灣大學土木工程系
5. Nigel Priestley M.J, et all, Damage Analysis of Selected Freeway Bridges, Department of Applied Mechanics and Engineering Sciences, UCSD, Report no. SSRP-94/06, 1994.
6. Broekhuizen, D. S., Effect of Vertical Accelerations on Prestressed Concrete Bridges, Master'' a Thesis, The University of Texas at Austin, May. 1996.
7. Saadeghvaziri, M.A.and Foutch, D.A., Inelastic Response of R/C Bridges Under Horizontal and Vertical Earthquake Motions, Civil Engineering Studies, SRS No.540, University of Illinois at Urbana-Champaign, June 1988.
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10. Saadeghvaziri and Foutch (1991)
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13. 吳坤儒,1996,垂直地震對三維結構影響之研究,成功大學土木系
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17. 交通部台灣區國道新建工程局,第二高速公路後續計畫高雄環線大中路銜接段,1995
18. Building Code Requirements For Structural Concrete (ACI318-95) And Commentary (ACI 318R-95),American Concrete Institute,1995
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