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研究生:何仲康
研究生(外文):Chung-Con HO
論文名稱:台北地區橋樑結構物地震動態反應之研究
論文名稱(外文):台北地區橋樑結構物地震動態反應之研究
指導教授:蔡義本蔡義本引用關係
指導教授(外文):Yi-Ben Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:應用地質研究所
學門:自然科學學門
學類:地球科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:213
中文關鍵詞:橋樑反應譜地震
外文關鍵詞:bridgeearthquakeresponse
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台北都會區為全台之重要政經發展重鎮,公共工程建設比例也相當高,尤其在地狹人稠的都會區,橋樑絕對是城市裡交通的命脈。由1995年日本阪神大地震造成市區多處重要連絡橋樑倒塌,可以警惕相似地質條件的台灣必須做好橋樑防震的準備。
本研究使用中央氣象局TSMIP之強震紀錄資料,選用台北地區有架設強震儀的橋樑與2002年後台北市測到震度在二到五級的地震,並且以所收到的地震訊號加以分析,使用橋樑各頻道之反應譜相對於自由場的比值(反應譜比值法, Response Spectral Ratio),藉以了解不同震度、不同地區之橋樑結構物於水平與垂直地震力作用下,橋樑之震動型態與受震後結構是否有產生破壞的情況,提供未來在作為橋樑耐震設計時之依據。
由本研究結果可以得到以下各點結論:
一、 橋樑結構物平面形狀之短方向(垂直行車方向)因束制少於長方向(平行行車方向),故通常短方向於水平外力作用下之放大倍率大於長方向;而垂直方向(常為Z方向)的放大倍率又遠大於水平方向,故須注意垂直地震力對橋樑結構物的影響。
二、 橋樑結構物振動除主頻以外有時會出現第二個共振頻率或更高振態的頻率出現,常與地震訊號所帶來的訊號頻譜分布特性有關。這與建築結構物不同之處在於,地震波輸入建築結構物的高頻訊號越多出現第二頻率為高頻的情形就強烈,而橋樑結構物則是沒有固定規律。但主頻(Fundamental mode)則是不會因為地震訊號頻率分布的高低而有所改變,除非是橋樑內部或外部結構體產生因外力所造成的變化,才會有所改變。
三、 一般來說,放大效應應是地震所測到震度越大而放大倍率越小,經由實際反應譜比值觀察得知確實如此,例如TAPE有921集集大地震當對照組發現,部分方向多數頻道之放大倍率還比震度Ⅱ來的小,其結果與文慶霖(2002)之研究相符,結構物的高度放大現象反而在921集集大地震時較不明顯,這是因為結構物在強震時可能有產生非線性反應的結果。
台北都會區為全台之重要政經發展重鎮,公共工程建設比例也相當高,尤其在地狹人稠的都會區,橋樑絕對是城市裡交通的命脈。由1995年日本阪神大地震造成市區多處重要連絡橋樑倒塌,可以警惕相似地質條件的台灣必須做好橋樑防震的準備。
本研究使用中央氣象局TSMIP之強震紀錄資料,選用台北地區有架設強震儀的橋樑與2002年後台北市測到震度在二到五級的地震,並且以所收到的地震訊號加以分析,使用橋樑各頻道之反應譜相對於自由場的比值(反應譜比值法, Response Spectral Ratio),藉以了解不同震度、不同地區之橋樑結構物於水平與垂直地震力作用下,橋樑之震動型態與受震後結構是否有產生破壞的情況,提供未來在作為橋樑耐震設計時之依據。
由本研究結果可以得到以下各點結論:
一、 橋樑結構物平面形狀之短方向(垂直行車方向)因束制少於長方向(平行行車方向),故通常短方向於水平外力作用下之放大倍率大於長方向;而垂直方向(常為Z方向)的放大倍率又遠大於水平方向,故須注意垂直地震力對橋樑結構物的影響。
二、 橋樑結構物振動除主頻以外有時會出現第二個共振頻率或更高振態的頻率出現,常與地震訊號所帶來的訊號頻譜分布特性有關。這與建築結構物不同之處在於,地震波輸入建築結構物的高頻訊號越多出現第二頻率為高頻的情形就強烈,而橋樑結構物則是沒有固定規律。但主頻(Fundamental mode)則是不會因為地震訊號頻率分布的高低而有所改變,除非是橋樑內部或外部結構體產生因外力所造成的變化,才會有所改變。
三、 一般來說,放大效應應是地震所測到震度越大而放大倍率越小,經由實際反應譜比值觀察得知確實如此,例如TAPE有921集集大地震當對照組發現,部分方向多數頻道之放大倍率還比震度Ⅱ來的小,其結果與文慶霖(2002)之研究相符,結構物的高度放大現象反而在921集集大地震時較不明顯,這是因為結構物在強震時可能有產生非線性反應的結果。
目 錄
頁碼
論文提要………………………………………………………………….i
誌謝………………………………………………………………………ii
目錄……………………………………………………………………...iii
圖目……………………………………………………………...………vi
表目……………………………………………………………………...xi

第一章 緒論……………………………………………………………1
1.1 研究緣起與目的……………………………………………..1
1.2 研究內容……………………………………………………..2

第二章 橋樑震害與防災………………………………………………5
2.1 震害原因探討(以921集集大地震為例)……………………5
2.1.1 橋樑接近斷層線………………………………………6
2.1.2 震度超過橋樑耐震設計水準…………………………7
2.2 橋樑之防災觀念……………………………………………...9

第三章 結構物強震監測系統及各橋樑結構物簡介………………..11
3.1 中央氣象局結構物強震監測系統………………………….11
3.2 強震監測系統TAP8站橋樑結構物簡介..…………………16
3.2.1 橋樑結構物簡介及儀器安裝位置………………….16
3.2.2 站址地質狀況……………………………………….22

3.3 強震監測系統TAP9站橋樑結構物簡介…………………..22
3.3.1 橋樑結構物簡介及儀器安裝位置………………….22
3.3.2 站址地質狀況……………………………………….27
3.4 強震監測系統TAPA站橋樑結構物簡介.………………….28
3.4.1 橋樑結構物簡介及儀器安裝位置………………….28
3.4.2 站址地質狀況……………………………………….32
3.5 強震監測系統TAPB站橋樑結構物簡介…………………..33
3.5.1 橋樑結構物簡介及儀器安裝位置………………….33
3.5.2 站址地質狀況……………………………………….37
3.6 強震監測系統TAPE站橋樑結構物簡介……………….….38
3.6.1 橋樑結構物簡介及儀器安裝位置………………….38
3.6.2 站址地質狀況……………………………………….42

第四章 研究方法與資料處理步驟………………………………….43
4.1 地震反應譜……………………………………………….…43
4.2 正規加速度反應譜…………………………………….……49
4.3 反應譜比值…………………………….……………………50

第五章 研究結果與分析探討……………………………………….52
5.1 TAP8反應譜比值分析結果………….……………….…….52
5.2 TAP9反應譜比值分析結果………….…………….……….63
5.3 TAPA反應譜比值分析結果………………………………...75
5.4 TAPB反應譜比值分析結果……....………………………..85
5.5 TAPE反應譜比值分析結果……...…………….…………..96

第六章 結論與建議………………………………………………...107
參考文獻……………………………………………………………...110

附錄A…………………………………………………………………114
附錄B…………………………………………………………………116
附錄C…………………………………………………………………117
附錄D…………………………………………………………………203
參考文獻
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