臺灣博碩士論文加值系統

九二一大地震震央地點在南投集集，地震規模達芮氏7.3級（ML），造成中部大批建物的倒塌、龜裂，各地都是傷亡慘重，不忍卒睹。台中港之北碼頭區1~4A號五座沉箱碼頭及後線運轉儲運區等倉儲設施亦遭受嚴重破壞。該五座沉箱碼頭往海側的最大偏移量為168cm，最大沉陷量為57cm，除無法營運外，台中港務局尚需籌資十二億餘元辦理修復，造成雙重損失影響重大。
地震後由台中港務局召開災後原因探討及復建研討會，廣邀國內外港灣專家及學者齊聚一堂，與會專家學者，對造成災損及碼頭沉箱滑動原因諸多探討，部份專家建議，可在沉箱基腳打設止滑樁，另有專家學者建議應提昇沉箱底部與塊石基礎面間之摩擦力，以使沉箱沉放後更加穩固，增加抗震性。
為此筆者希望藉本文進行不同種類（包括混凝土面、橡膠面、止滑墊面及鋼筋棒面）試體模型試驗，求得摩擦係數及抗摩擦角之大小，並與原型混凝土面之抗摩擦角相互比較。
從本文試驗的數據發現沉箱底為鋼筋棒面者可提供最大之摩擦力，使沉箱安放後更趨穩定，可避免在強烈地震發生時，造成沉箱及護基方塊發生滑動、沉陷的損害，茲將該結論提供給從事港灣工程設計者參考，希望藉此設計對沉箱碼頭及護基方塊之穩定有所幫助。

The devastating 921 earthquake registered magnitude 7.3 with its epicenter in Chi Chi, Nantou, seriously damaged the north pier of the port of Taichung, Taiwan on September 21, 1999. As a result of this event, the port experienced over a double-folded loss which include operation suspension and a huge amount of rebuild cost of over 1.2 billion N.T. dollars. There were some suggestions mentioned in a seminar that the wharves which constructed of caissons of north pier could be more stable if using a more frictional interface between the caisson’s bottom and the rock mounted foundation.

This study was to find out the friction coefficient, angles and the forces among different material surfaces such as rubber, concrete, non-sliding pad and steel bars as well, via a series of model tests. The result of the study led to suggestions of how to adopt a proper material for caisson’s bottom that can increase the friction between the caisson and the rock mounted foundation in order to prevent the caisson and its protection blocks from sliding, sinking and even submerging during a major earthquake. The result of the study from different material used for testing revealed that the caisson’s bottom with steel bar surface exhibit the highest stability for the wharves. In addition, a detailed flow chart for future caisson design and construction is provided for practical application.

第一章 前言 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
第二章 施工用料與重力式碼頭之構造 3
2.1石料 3
2.1.1火成岩 3
2.1.2水成岩 3
2.1.3變質岩 4
2.2塊石料開採 4
2.3卵石料開採 5
2.4石料分類與規範 5
2.5碼頭背填料 7
2.6碼頭之規模與佈置 8
2.6.1碼頭規模 8
2.6.2碼頭佈置 8
2.7碼頭結構型式 9
2.8重力式碼頭 11
2.9傳統施工工法 13
第三章 地震對沉箱穩定之影響 15
3.1沉箱兩側無水及無背填土 15
3.2沉箱兩側有水及無背填土 16
3.3沉箱兩側有水一側有背填土 18
3.3.1沉箱背填土未液化 18
3.3.2沉箱背填土液化 20
3.3.3沉箱背填土部分液化 21
3.4台中港1~4A號碼頭沉箱穩定性分析 22
3.5九二一地震台中港附近PGA值 24
3.6港區災損情形 25
3.7災損原因研究分析 25
3.7.1地表沉陷量分析 26
3.7.2沉箱位移分析 28
3.8復建計畫與期限 29
3.8.1復建計畫斷面研擬 30
3.8.2復建期限 33
第四章 試驗準備工作與試體製作 34
4.1土壤直剪機 34
4.2剪力試驗分類 34
4.3木模製作與試驗盒下盤訂製 35
4.4預備試驗準備工作 35
4.4.1預備試驗之試體模型分類 36
4.4.2預備試驗方法 36
4.5預備試驗結果檢討 37
4.6正式試驗試體型號及編碼 38
4.7試體製作流程 39
4.8正式試驗試體分類及型式 43
4.9模型尺寸及受力計算 44
4.9.1模型尺寸原理 44
4.9.2模型受力計算 46
4.10儀器設備 46
第五章 試驗及結果分析 47
5.1試驗步驟 47
5.2混凝土面試體之試驗 47
5.3橡膠面試體之試驗 50
5.4止滑墊面試體之試驗 55
5.5鋼筋棒面試體之試驗 57
第六章 結論與建議 60
6.1結論 60
6.2建議 62
參考文獻
附錄A
附錄B
個人簡歷

【1】蘇吉立，「港灣報導季刊第51期」，交通部運輸研究所港灣技術研究中心，2000
【2】李延恭，謝明志，蘇吉立，陳圭璋，「高雄港區老舊碼頭安全調查及評估研究」，交 通處港灣技術研究所，第121~124頁，1998
【3】「九二一地震台中港北碼頭區港埠設施災損勘查成果」，宇泰工程顧問有限公司，1999
【4】吳文隆，「大地工程學」，九樺出版社，台北，第179~185頁，1996
【5】台灣省交通處台中港務局，「台中港第一期工程完工報告（下冊）」，第17~28頁，1976
【6】台灣省政府交通處，「港灣工程施工說明書（標準規範）南投」，1982
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交通部運輸研究所港灣技術研究中心，89年港灣工程耐震安全評估與災害防治研討會，第5-9頁，2000
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