隔震橋梁的設計，為利用延長系統周期以降低系統反應，然而在921地震中，由於其具有明顯的近斷層地震特性，對於中長周期的結構物將造成超出預期的地震力。本文透過 SAP2000 建立隔震橋模型，據以探討近斷層地震對隔震橋梁的影響。首先利用微震測試、強迫震動試驗數據檢驗模型的彈性行為，而由橋體上的感應器在大地震下量測的反應檢驗模型的非彈性行為。在確認模型的正確性後，分析921地震對隔震橋梁的影響，得到在921地震下某些測站加速度歷時對隔震橋梁將超出設計位移及設計地震力的情況，並探討諸如橋台背牆、剪力鋼棒等防落橋裝置對隔震橋梁的影響及其破壞機制。此外，並加入了其他防落橋裝置的配置與阻尼器的增設對隔震橋梁的作用，以做為隔震橋梁在近斷層地震下可行的因應措施。

The concept of seismic isolation design is to elongate the period of structure in order to reduce the response of whole system. In 921 Chi-chi earthquake, however, it exists so called near-fault earthquake characteristics which enlarge the response of middle to long period structures and may induce exceeding expectations of earthquake load. By using SAP 2000 program, this thesis constructed a seismic isolation designed bridge model to study the near-fault earthquake’s influence on seismically isolated bridge. The model is checked its linear behavior from ambient vibration test and force vibration test and non-linear behavior from log of earthquake data by set-up sensors. After ascertaining the accuracy of model, it was performed to simulated different site acceleration history, and had the results that near-fault earthquake can make seismically isolated bridge to over-loading. On the other hand, the thesis discussed the effect of shear key and abutment. Additional dampers and other unseating device are simulated to suggest some method for seismically isolated bridge under near-fault earthquake.

第 1 章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究內容 2
第 2 章 921近斷層地震特性簡介 3
2.1 921地震中橋梁破壞情形 3
2.2 近斷層地震簡介 7
2.3 921地震歷時記錄的特性 10
第 3 章 隔震橋梁分析模型之建立 17
3.1 白河隔震橋特性介紹 17
3.1.1 白河隔震橋簡介 17
3.1.2 橋梁隔減震系統 18
3.2 隔震橋模型之現地實驗 21
3.2.1 微震測試 21
3.2.2 強迫振動實驗 23
3.3 SAP2000中白河隔震橋模型彈性行為模擬與實驗數值比較 26
3.3.1 幾何形狀之模擬 26
3.3.2 重量分佈 26
3.3.3 構件斷面性質之模擬 26
3.3.4 隔震支承模擬 29
3.3.5 基礎土壤彈簧勁度 30
3.4 1022嘉義地震歷時記錄之比照 33
3.5 白河隔震橋非彈性行為模型 44
3.5.1 剪力鋼棒 44
3.5.2 橋台背牆 46
3.5.3 背牆後土壤彈簧模擬 48
第 4 章 近斷層地震對白河隔震橋的影響 53
4.1 只受LRB作用下的隔震橋梁於近斷層地震中的反應 53
4.1.1 能量的消散情形 54
4.1.2 橋梁上部結構位移反應 56
4.1.3 橋柱所受剪力及彎矩 57
4.2 橋台背牆之消能行為 58
4.3 近斷層地震下對隔震橋梁的影響 62
4.4 白河隔震橋梁各元件破壞機制 68
第 5 章 隔震橋梁在近斷層效應下的因應對策 70
5.1 橋台背牆及後方土壤對隔震橋梁的影響 71
5.1.1 橋台強度的加勁 71
5.1.2 伸縮縫寬度對橋梁反應的影響 74
5.2 剪力鋼棒、止震塊等對隔震橋梁的影響 76
5.3 防震拉桿對隔震橋梁的影響 76
5.4 黏滯性阻尼器 79
5.5 鉛心橡膠支承墊的影響 82
5.5.1 鉛心橡膠支承墊設計流程（一） 82
5.5.2 鉛心橡膠支承墊設計流程（二） 85
5.5.3 不同設計目的之鉛心橡膠支承墊 86
第 6 章 結論與展望 89
6.1 結論 89
6.2 未來展望 92
參考文獻 93
附錄 A、 921地震測站速度歷時圖 96
附錄 B、 921測站歷時之加速度反應譜 112
附錄 C、 921地震歷時對白河隔震橋輸入能量歷時圖 130
附錄 D、 921各測站歷時造成白河隔震橋中點位移圖 138

1.張國鎮，“九二一集集大地震全面勘災報告－橋梁震害調查”，國家地
震工程研究中心，NCREE-99-055。
2.王逸塵，“近斷層地震非線性反應譜反析”，國立台灣大學土木工程研
究所碩士論文，2000。
3.田堯彰，“隨機過程理論在建立地震設計反應譜的應用”，行政院國家
科學委員會專題研究計劃成果報告，1994年。
4.饒書安，“隔震橋梁地震行為之探討：遠近域地震之考慮”，國立台灣
大學土木工程學研究所碩士論文，2001。
5.C. H. Loh，T. C. Wu and Norden E. Huang，“Application of
EMD+HHT Method to Identify Near-Fault Ground Characteristics
and Structural Response”，Bulletin of Seismological Society
of American（Special Issue on the 1999 Chi-Chi Taiwan
Earthquake），2001，April。
6.葉錦動，“臺灣地區設計反應譜之檢討：考慮土壤類別及近斷層地震效
應”，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告，1999年。
7.黃震興、張國鎮、葉銘煌、陳建州，“國內首座隔震橋設計之探討”，
結構工程第九卷第二期，1994年6月
8.陳建州、葉銘煌、黃震興、張國鎮、方文志，“國內首座隔震橋之設計
與分析”，第二結構工程研討會，1994年11月4-6日。
9.張釗熙、陳建州、葉銘煌，“國內隔震橋梁設計之發展及隔震方向探
討”，中華技術第二十八期，1995年。
10.張國鎮、黃震興，“嘉南大圳北幹線一號排水橋隔震支承系統現地試
驗”報告，1999年。
11.張國鎮、危仕修、陳鴻文、蔡孟豪，“隔震橋梁之現試驗與分析”，
國立台灣大學地震工程研究中心研究報告，R88-07，1999。
12.國家地震工程研究中心，“公路橋梁耐震設計規範研討會研討資
料”，國家地震工程研究中心，1993。
13.文通部，“公路橋梁耐震設計規範”，1995年1月。
14.蔡益超、張荻薇、黃震興，“公路橋梁耐震設計規範之補充研究”，
交通部台灣區國道新建工程局研究報告087。
15.Nicos Marks and Shih-Po-Chang, “Effect of Damping
Mechanisms on the Response of Seismically Isolated
Structures”, PEER report, 1998。
16.J.S. Hwang et. al, “Composite damping ration of seismically
isolated regular bridges”, Engineering Structures, 1997。
17.AASHTO “Standard Specifications for Highway Bridgees” 1996
18.Caltrans “Memo to Designers”, Aug. 9, 2000,
19.張國鎮，“橋梁之隔震、消能技術”，中國土木水利工學會84年論文
集。
20.羅俊雄，”公路橋梁耐震設計規範修訂草案之研究”，2001年11月。
21.Anil K. Chopra, M. EERI, and Chatpan Chintanapakdee, “Drift
Spectrum vs. Modal Analysis of Structural Response to Near-
Fault Ground Motions”, Earthquake Spectra, Volume 17, No. 2
, May 2001.
22.Brad T. Aagaard et al. “Characterization of Near-source
Ground Motions with Earthquake Simulations”, Earthquake
Spectra, Volume 17, No. 2, May 2001.
23.黃慶東，“近斷層地震地動特性與震譜特性之探討”，結構工程第十
五卷第二期，2000年6月。
24.黃慶東、李明利，“近斷層非彈性耐震需求及變異性之探討”，國家
地震工程研究中心，2001年地震災害境況模擬研討會論文。
25.AASHTO “Guide Specifications for Seismic Isolation
Design”, 2000.
26.Joseph Penzien, “Earthquake Engineering for Transportation
Structures — Past, Present and Future”, Earthquake
Spectra, Volume 17, No.1 Feb. 2001.
27.M.C. Constantinou, M.D. Symans, P. Tsopelas, “Fluid Viscous
Dampers in Applications of Seismic Energy Dissipation and
Seismic Isolation”
28.營建雜誌社，“建築物隔震設計規範”，1992年4月。