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研究生:姚志銘
研究生(外文):Jhih-ming Yao
論文名稱:熱浸鍍鋅鋼橋生命週期成本模式建立之研究
論文名稱(外文):The Study on Hot-Dip Galvanized Steel Bridges for Life-Cycle Cost Model
指導教授:徐耀賜徐耀賜引用關係
指導教授(外文):Yao-tsz. Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:交通工程與管理所
學門:運輸服務學門
學類:運輸管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:熱浸鍍鋅生命週期成本鋼橋
外文關鍵詞:GalvanizationLife Cycle CostSteel Bridge
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鋼橋於公路系統中扮演著溝通二地之功能,也進而拓展人們可及之交通範圍。近年來,由於鋼構鋼橋具有單位利用性高外,亦包括了重量輕、強度高、製作加工容易、施工工期短、可用性與再生性高等優點,也因此成為各橋梁管理單位樂於採用之鋼橋型式之一。然而隨著橋齡持續上升,不但影響結構上之安全疑慮,並且也造成了養護單位之成本支出與人力資源之浪費。

一般鋼結構只進行定期性維護,相較之下,熱浸鍍鋅法會比塗裝法具有優勢,其原因為,一般鋼橋得施行每5年一次之塗裝工程;而熱浸鍍鋅鋼橋則是有50年免維護之合金層保護使然。綜觀而言,現今有許多鋼橋未達到設計年限,就必須耗費龐大之防蝕費用。主要原因為新建工程單位只考量初期之興建成本,並未導入生命週期成本之觀念,造成了政府後續財政上之負擔。

本研究旨在討論,熱浸鍍鋅防蝕法與油漆塗裝法應用在鋼橋之功能性與經濟效應。就短期觀點,油漆塗裝之成本低於熱浸鍍鋅,選擇塗裝可符合短期之經濟效益;但以生命週期觀點言之,在考慮維護成本後,熱浸鍍鋅之整體成本將低於塗裝。最後,本研究再加以計算並深入瞭解熱浸鍍鋅鋼橋於規劃、設計、養護乃至拆除期間之生命週期成本,藉以提供日後相關單位施工計劃之參考依據。
Bridges play a crucial role to communicate with two places and extend traffic scope of human. Thus, It''s an important subject for concerned agency to maintain bridges'' function and safety following its construction.

As we know, Steel bridges show the characteristics of the lightweight, high strength and high ductility. However, the corrosion problem caused by aging of the coating system of steel bridges will affect the structural safety and increase the cost of maintenance at operation stage. Nowadays, many bridges did not meet its design life yet, and had demolished to pay huge cost for repair and replenishment. This is owing to lack of technique or quality as its beginning.

This paper describes a hot dip galvanized steel bridge performing as a free maintenance and also discusses how to prevent the deformation of the galvanized fabrications during the period of the planning, design and maintenance of the galvanizing steel bridge. Moreover, offering a comfortable driving environment in the phase of maintenance. In the past, the bridge design unit only concerned what alternative is economic but neglected the after-cost in the bridge life cycle.

As mentioned above, Steel Bridges expected to apply life cycle concept in bridge engineering aiming to minimum bridges'' life cycle cost. Therefore, it''s a major subject to decrease bridges'' cost in its life cycle.
章節目錄
誌謝 I
中文摘要 I
Abstract III
章節目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究範圍 2
1.3研究方法 2
1.4 預期成果 4
1.5 章節架構 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 熱浸鍍鋅鋼橋之沿革 6
2.2 國內、外鋼橋生命週期成本評估之發展概況 14
2.2.1 國外鋼橋生命週期成本評估概況 18
2.2.2 國內鋼橋生命週期成本評估概況 23
第三章 熱浸鍍鋅法與塗裝法 25
3.1 前言 25
3.2 熱浸鍍鋅鋼橋之特性 25
3.2.1熱浸鍍鋅作業程序 28
3.2.2熱浸鍍鋅之耐蝕性質 33
3.2.3熱浸鍍鋅之使用限制 35
3.2.4 未靜鋼及鋁靜鋼 36
3.2.5 影響鋅層厚度之因素 36
3.3 塗裝法之特性及效益 37
3.3.1 塗裝系統之構成 37
3.3.2塗裝作業注意事項 40
3.4鍍鋅面塗裝系統(雙重方蝕) 41
3.4.1 鍍鋅塗裝之前處理 42
3.4.2前處理間之比較 43
3.5 小結 43
第四章 鋼梁生命週期成本評估模式 45
4.1 生命週期模式介紹 45
4.2 成本模式架構 46
4.2.1 可量化成本 46
4.2.2 不可量化成本 47
4.3 預防性定期維護成本 48
4.3.1 預防性定期維護事項 49
4.3.2 預防性定期維護執行率 50
4.4 可預期不確定性成本 52
4.4.1構件劣化之最小使用年限與最大使用年限(L0&L1) 53
4.4.2 可預期不確定性成本之計算 57
4.5 拆除成本與回收成本 60
4.6 計算流程與步驟 60
第五章 案例分析 62
5.1 方案分析 63
5.2 生命週期成本估算 65
5.2.1 興建成本 65
5.2.2預防性定期維護成本 66
5.2.3 拆除成本 66
5.2.4 可預期不確定成本 67
5.2.5回收效益 69
5.2.6 小結 69
第六章 統計分析 73
6.1 果變數 74
6.2 自變數 74
6.2.1.防蝕法 74
6.2.2.腐蝕指標 75
6.2.3.地震區帶 79
6.2.4.距海遠近 80
6.2.5.使用橋齡 82
6.3 統計分析之基本資料說明 82
6.4 多變量分析 83
6.5 小結 88
第七章 結論與建議 90
7.1 結論 90
7.2 建議 91
參考文獻 94
附錄一 97
附錄二 98
附錄三 99
附錄四 103

圖目錄
圖1.1 鋼橋�袘k照片 1
圖1.2 研究流程圖 3
圖2.1 鋼橋生命週期累計曲線圖 16
圖3.1 各種直徑未鍍鋅黑點腐蝕試驗圖 27
圖3.2 熱浸鍍鋅操作程序 28
圖3.3 鍍鋅前浸入助熔器 31
圖3.4 熱浸鍍鋅斷面顯微鏡組織 32
圖3.5 熱浸鍍鋅後 33
圖3.6 鋅與鋼鐵之腐蝕生成物比較 34
圖3.7 表面受損之鍍鋅層與塗裝表面之防蝕狀況 35
圖3.8 塗裝施工 39
圖3.9 塗裝脫落所引起之�袘k 41
圖3.10 RC陰極防蝕 43
圖4.1 鋼橋生命週期成本 48
圖4.2 鋼橋各項成本發生時間軸 48
圖4.3 定期維護之改善劣化曲線 49
圖4.4 構件執行率與生命週期曲線 51
圖4.5 決定L0與L1之示意圖 56
圖4.6 構件劣化與修補時間點 57
圖4.7 構件劣化與補強時間點 58
圖4.8 不同M值下之構件劣化圖 59
圖5.1 研究區段路線圖 63
圖5.2 油漆塗裝鋼梁之生命週期成本堆疊區堿圖 69
圖5.3 熱浸鍍鋅鋼梁之生命週期成本堆疊區堿圖 70
圖6.1 二十年間熱浸鍍鋅及塗裝費用比較表(單位噸) 73
圖6.2 近海橋群(左)與遠海橋群(右)的使用年限趨勢 80
圖6.3 離海岸25km 81
圖6.4 離海岸10km 81
圖6.5 西部海岸 81

表目錄
表2.1 日本熱浸鍍鋅使用實績 8
表2.2 國外研究之使用年限 17
表2.3 國內、外於生命週期成本評估模式之發展 19
表2.4 國內、外對於生命週期成本項目之說明 21
表3.1 Sa噴砂處理級數說明 29
表3.2 鋼橋外露表面塗裝系統 38
表4.1 鋼橋防蝕方案 45
表4.2 預防性定期維護成本 50
表4.3 預防性定期維護執行率 51
表4.4 鋼橋各構件最緩與最速劣化速率表 52
表4.5 部份構件維修成本 53
表4.6 DER&U等級區分表 54
表4.7 鋼橋檢測項目構件權重表 55
表4.8 鋼橋構件破壞年限 57
表4.9 鋼橋大梁之維修工法 58
表4.10 可預期不確定成本示意表 59
表5.1 熱浸鍍鋅鋼筋國內實例 62
表5.2 評選方案表 63
表5.3 區域分佈之腐蝕速度表 64
表5.4 鋼橋概況資料 65
表5.5 鋼橋各構件最緩與最速劣化速率表 67
表5.6 橋墩維修工法成本表 68
表5.7 推估至100年時之累積成本比較 70
表5.8 鋼結構熱浸鍍鋅與油漆塗裝之經濟效益比較 71
表5.9 只考慮防蝕因子之建造總成本 72
表6.1 防蝕法之變數代碼 75
表6.2 腐蝕指標 75
表6.3 I.C.I腐蝕指標分類 76
表6.4 西部海岸、離海10km、離海25km佈放點及腐蝕指標 77
表6.5 地震區帶之變數代碼 79
表6.6 地震甲區分佈圖 79
表6.7 距海遠近之變數代碼 80
表6.8 研究基本資料背景 83
表6.9 模式摘要 83
表6.10 迴歸係數表 84
表6.11 共線性診斷 85
表6.12 虛擬迴歸之參數估計值 85
表6.13 0年<橋齡≦5年之參數估計值 86
表6.14 5年<橋齡≦10年之參數估計值 87
表6.15 10年<橋齡≦15年之參數估計值 87
表6.16 15年<橋齡≦20年之參數估計值 88
表6.17 相對成本比較表 89
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