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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳弘章
研究生(外文):HUNG-CHANG CHEN
論文名稱:應用慣性式平坦儀量測數據於道路整建平坦度驗收之研究
論文名稱(外文):Using Inertial Profiler Data to Evaluate the Smoothness Specification of Road Construction
指導教授:周家蓓周家蓓引用關係
指導教授(外文):Chia-pei Chou
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
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:2006
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:平坦度國際糙度指標(IRI)慣性式平坦儀三米直規
外文關鍵詞:Smoothness specification3-meter straight edgeinertial profilersimulation model
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國內道路整建後平坦度驗收規範多採三米直規進行檢測,但其檢測效率不佳,且費時費力;本研究採用台灣大學研製之慣性式雷射平坦度檢測設備,於全國實測新建完成與大型整修前、後道路之平坦度,分析是否通過營建署訂立之市區道路平坦度驗收規範草案門檻值,與現行之三米直規驗收標準。
經電腦程式模擬三米直規量測值顯示,國內大多數新建路段可通過單點高低差驗收,但約39%路段之標準差值超過驗收門檻2.6公釐。若以重鋪道路之平坦度檢測資料代入模擬,則約有7%之路段無法通過單點高低差檢驗,但卻有高達73%之路段,其連續性三米直規檢測之標準差高於驗收門檻值。研究並顯示,新建路段平坦度值大多優於重鋪路段,若以營建署之市區道路平坦度驗收規範草案標準觀之,約七成路段可通過IRI≦350cm/km之要求;而重鋪路段之平坦度表現不甚理想,通過依道路等級差異訂立之不同要求門檻的比率僅四成。多數路段外車道較內車道有較高之IRI值,但研究發現部份新建道路內車道IRI值較外車道來得高,其原因多為該路段人(手)孔蓋設置於內車道而非外車道,故證實人(手)孔蓋對平坦度有明顯負面影響。
The smoothness specification of roadway construction is specified for using 3-meter straightedge in Taiwan. The acceptance criteria vary depending on the categories of roadway classes. Two parameters, maximum heave and dip of each measurement and standard deviation of one measured section, are used to determine the level of acceptance. For construction’s quality assurance, data are collected for every 1.5 meter interval at sample sub-sections by using the 3-meter straightedge. It is a very time consuming process for data acquisition and analysis. The objective of this research study is to develop a simulation model for analyzing the 3-meter straightedge result based on the continuous data collected from inertial profiler. Comparison of analyzed results between the current process and the simulation model is presented. In this study two types of roadway construction are evaluated. They are new pavement sections and mill/ overlay pavement sections. A total length of 89000 meter of urban street is surveyed by inertial profiler and computer software is developed for the simulation purpose. It is found that 39% of the new pavement sections and 73% of the mill/ overlay pavement sections do not meet the smoothness specification even though they were accepted by the agents utilizing the current sampling measurement method. It is concluded that the developed simulation model can provide an efficient and accurate evaluation of smoothness for pavement construction. Moreover, based on the current specification used by the Construction and Housing Bureau, about 70% of the newly constructed city roadway passes the threshold of IRI≦350 cm/ km while only 40% of the mill/ overlay city roadway meets the standard. From the analyzed data it is also found that the manholes affect the smoothness significantly.
第一章 緒論
1.1 研究動機與背景 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍與對象 3
1.4 研究內容與方法 3
1.5 研究流程 4

第二章 文獻回顧
2.1 平坦度儀器介紹 7
2.1.1 剖面式平坦儀 7
2.1.2 反應式平坦儀 10
2.1.3 慣性式平坦儀 12
2.1.4 行走式平坦儀[3] 18
2.1.5 各式平坦儀功能比較與建議 18
2.2 國際慣用平坦度指標 21
2.2.1 早期使用指標 21
2.2.2 均方垂直加速指標[3] 23
2.2.3 梅式指標[3] 25
2.2.4 縱剖面指標[4] 26
2.2.5 現況服務能力指標[3] 30
2.2.6 ASTM行駛指數[3] 32
2.2.7 國際糙度指標[4] 33
2.2.8 小結 37
2.3 指標間轉換關係式 39
2.4 國內外鋪面平坦度相關研究 40
2.4.1 國內外平坦度研究成果 40
2.4.2 小結 47

第三章 道路整建平坦度驗收規範回顧
3.1 國外道路整建平坦度規範回顧 49
3.1.1 美國平坦度相關規定[29,38] 49
3.1.2 加拿大平坦度相關規定[14,29] 50
3.1.3 中國大陸平坦度相關規定[39] 50
3.1.4 日本平坦度相關規定[29] 51
3.1.5 歐洲國家平坦度相關規定[14] 52
3.2 國內道路整建平坦度規範回顧 52
3.2.1 交通部「公路工程施工規範」平坦度相關規定 53
3.2.2 國工局「施工技術規範」平坦度相關規定 54
3.2.3 公路總局「施工說明書-技術規定」平坦度相關規定 54
3.2.4 公共工程委員會「公共工程施工綱要規範」相關規定 55
3.2.5 營建署「市區道路平坦度驗收規範草案」相關規定 56
3.2.6 台北市新工處「路面平坦度檢測規範」相關規定 58
3.2.7 台北市養工處「道路平坦度檢測處理規定」相關規定 59
3.2.8 高雄市新工處「道路工程施工說明書彙編」相關規定 60
3.2.9 台南市工務局「台南市道路養護工程規範」相關規定 60
3.3 國內外規範之比較 60

第四章 檢測程序與平坦度指標計算
4.1 實驗儀器 63
4.2 檢測作業程序 65
4.3 計算縱剖面指標 66
4.4 計算單點高低差與平坦度標準差 68
4.4.1 單點高低差 68
4.4.2 平坦度標準差 69

第五章 道路整建平坦度資料分析
5.1 實測道路概況 71
5.2 檢測道路國際糙度指標資料分析 71
5.2.1 全體檢測路段 72
5.2.2 新建路段 77
5.2.3 大型整修路段 80
5.2.4 驗收門檻 87
5.3 電腦模擬資料分析 90
5.3.1 模擬現行規範檢測 90
5.3.2 取樣頻率造成之差異 92
5.3.3 檢測起始點之差異 93
5.3.4 電腦模擬計算縱剖面指標 94

第六章 結論與建議
6.1 結論 97
6.2 建議 99
[1] M. S. Janoff, J. B. Nick, and P. S. Davit Ketron, “Pavement Roughness and Rideability”, NCHRP Report 275, TRB, 1985
[2] Mark Swanlund, “Enhancing Pavement Smoothness”, Public Roads, FHWA, U.S. Department of Transportation, Sep.-Oct., 2000.
[3] 中國生產力中心,國立台灣大學、嚴慶齡工業發展基金會合設工業研究中心,「市區道路管理維護與技術規範手冊研究-鋪面平坦度檢測與調查(第二期)」,內政部營建署委託研究計畫,民國92年6月
[4] 呂佳玲,「市區道路平坦度評估準則之探討」,國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文,民國92年6月
[5] 吳宜叡,「智慧型鋪面檢測車認證及鋪面平坦度之研究」,國立中央大學土木工程學研究所碩士論文,民國94年6月
[6] Thomas D. Gillespie, “Everything You Always Wanted to Know about the IRI But Were Afraid to Ask”, Road Profile Users Group Meeting, September 22-24, 1992
[7] 國立台灣大學,「市區道路平坦度檢測實施計劃之研究-服務建議書」,內政部營建署委託研究計畫,民國94年8月
[8] 吳政隆,「柔性鋪面現況服務力指標之研究」,國立台灣大學土木所交通組碩士論文,民國84年6月
[9] “Standard Terminology Relating to Traveled Surface Characteristics”, ASTM E867-95a, ASTM International, 1995
[10]Paterson, W. D. O., “A Transferable Causal Model for Predicting Roughness Progression in Flexible Pavements”, Transportation Research Record 1215, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D. C., 1990
[11]劉明仁、林志棟,「鋪面平坦度及其服務能力之研究(II)」,行政院國家科學委員會專題研究計劃成果報告,民國86年1月
[12]“Standard Test Method for Measuring Pavement Roughness Using a Profilograph”, ASTM E1274-88(1993)e1, ASTM International, 1993
[13]California Department of Transportation, “Operation of California Profilograph and Evaluation of Profiles”, California Test 526, April 2002
[14]Canadian Strategic Highway Research Program (C-SHRP), “Summary of Pavement Smoothness Specifications in Canada and Around the World”, Technical Brief # 16
[15]周家蓓、沈育仁,「剛性鋪面糙度之研究」,研究報告062,交通部台灣區國道新建工程局,民國84年6月
[16]“Standard Practice for Computing Ride Number of Roads from Longitudinal Profile Measurements Made by an Inertial Profile Measuring Device”, ASTM E1489-96, 1996.
[17]M. W. Sayers, T. D. Gillespie, and C. A. V. Queiroz “The International Road Roughness Experiment: A Basis for Establishing a Standard Scale for Road Roughness Measurement”, Transportation Research Record 1084, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D. C., 1986
[18]“Standard Practice for Computing International Roughness Index of Roads from Longitudinal Profile Measurements”, ASTM E1926-98, 1998
[19]劉明仁、林志棟,「鋪面平坦度及其服務能力之研究(I)」,行政院國家科學委員會專題研究計劃成果報告,民國84年6月
[20]Sayers, M. W. & Steven M. Karamihas, “The Little Book of Profiling-Basic Information about Measuring and Interpreting Road Profiles”, 1998/9.
[21]Sayers, M. W., “On the Calculation of International Roughness Index from Longitudinal Road Profile”, Transportation Research Record 1501, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D.C., 1995.
[22]Gillespie, T. D., M. W. Sayers, and L. Segel, “Calibration of Response–Type Road Roughness Measuring Systems”, NCHRP Report 228, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D. C., 1980
[23]黃世英,「鋪面破壞與糙度指標關係之建立」,國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文,民國83年6月
[24]邱垂德、鄭明淵,「路面平坦度驗收規範之檢討研究」,交通部台灣區國道新建工程局委託研究計畫,民國89年12月
[25]姚志廷,「以國際糙度指標分析網級柔性鋪面養護最適化之研究」,國立中央大學土木工程學研究所碩士論文,民國90年5月
[26]吳惠正,「自動化路面分析儀糙度與車轍子系統之評估研究」,國立中央大學土木工程學研究所碩士論文,民國91年
[27]周進發,「市區道路平坦度調查分析及劣化模式構建-以台北市為例」,國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文,民國92年6月
[28]傅介元,「市區道路鋪面維護管理之研究(以台北市主次要道路為例)」,國立中央大學土木工程學研究所碩士論文,民國92年6月
[29]李怡萱,「市區道路平坦度檢測標準及其於養護排序模式整合之應用」,國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文,民國93年6月
[30]林元生,「智慧型鋪面檢測車應用於鋪面平坦度之研究」,國立中央大學土木工程學研究所碩士論文,民國93年6月
[31]蔣子平,「台灣區國道鋪面績效指標及平坦度預測模式之研究」,國立中央大學土木工程學研究所博士論文,民國93年7月
[32]許自儀,「市區道路挖掘對服務品質影響之研究」,國立台灣大學土木工程研究所碩士論文,民國94年6月
[33]溫建龍,「維生管線孔蓋對道路平坦度影響之研究」,國立中央大學土木工程學研究所碩士論文,民國94年1月
[34]國立台灣大學、嚴慶齡工業發展基金會合設工業研究中心,「路面品質績效量測設備開發先導計畫」,交通部運輸研究所委託計畫,民國94年9月
[35]陳文德,「台灣地區道路管理維護精進策略之研究(以桃園縣為例)」,國立中央大學土木工程學研究所碩士論文,民國94年7月
[36]陳建達,「智慧型鋪面檢測車系統改良與整合」,國立中央大學土木工程學研究所碩士論文,民國95年6月
[37]Dr. khaled Ksaibati and Shahriar Al Mahmood:「Utilizing the Long-Term Pavement Performance Database in Evaluating the Effectiveness of Pavement Smoothness」,march 2002
[38]http://www.smoothroad.com/smoothness/
[39]公路工程質量檢驗評定標準,中華人民共和國規範 JTGF80-2004,Jan 2005
[40]日本道路協會,「瀝青鋪裝綱要」,1987
[41]交通部,「公路工程施工規範」,民國90年
[42]交通部台灣區國道新建工程局,「施工技術規範」,民國91年
[43]交通部台灣區國道高速公路局,「施工技術規範」,民國76年
[44]交通部公路總局,「施工說明書-技術規定」,民國94年7月
[45]行政院公共工程委員會,「公共工程施工綱要規範」,民國92年
[46]內政部營建署,「市區道路平坦度驗收規範草案」,民國93年
[47]台北市政府新工處,「路面平坦度檢測規範」,民國92年12月
[48]台北市政府養工處,「道路平坦度檢測處理規定」,民國95年1月
[49]高雄市政府新工處,「道路工程施工說明書彙編」,民國90年5月
[50]內政部營建署,「市區道路鋪面養護作業手冊」,民國91年
[51]台南市政府工務局,「台南市道路養護工程規範」,民國93年2月
[52]張孟孔、陳建旭、陳逢源、林永順,「以統計方法建立鋪面平坦度驗收水準」,中國土木水利工程學刊第17卷第3期,p481~490,民國94年
[53]陳逢源、陳建旭、陳仙州、張孟孔,「新規格瀝青混凝土工程實務探討」,臺灣公路工程第32卷第4期,p19~40,民國94年10月
[54]“Computation of Profile Index from CA Profilograph Model for ProFAA”, Federal Aviation Administration website, 2005
[55]國立台灣大學,「市區道路平坦度檢測實施計劃之研究」,內政部營建署委託研究計畫,民國95年10月
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