臺灣博碩士論文加值系統

台灣橋梁經常跨過具有不同地質條件之河床或河谷，然而不同地質條件的影響在傳統橋梁分析中總是被忽略；在這種條件下，橋墩底部因此被設定為固定端後，在橋墩下方之樁帽、樁及基礎土壤等之影響即不能被探討。為了研究不同地質條件對橋梁模態分析的影響，論文作者採用一種包含完整前文所述之模態。基於比較起見，本文作者選用疏鬆的、中等緊密的、及緊密的基礎土壤，之後藉由有限元素法程式SAP2000進行模態分析。當基礎土壤由疏鬆變化至緊密時，由模態參與質量比與模態數之變化關係曲線、最大模態參與質量比對應之模態數、及最大模態參與質量比對應之週期等分析結果顯示地質條件不同將使橋梁模態相關分析結果產生明顯差異。

The bridges in Taiwan are used to crossing riverbeds or valleys with different geologic conditions. However, their influences were overlooked when traditional analyses were performed. Under such conditions, the bottoms of the piers were set up to be fixed and thereafter behaviors of pile caps, piles, and foundation soils located underneath the piers cannot be studied. To investigate the effects of different geologic conditions on the results from modal analyses of a bridge, the authors of this paper adopted a complete model which includes all of the parts mentioned above. For the purpose of comparison, foundation soils of loose, median dense, dense conditions were selected for a cable-stayed bridge. Then, modal analyses were performed by adopting the finite element program SAP2000. Results from this paper indicate that the variations of the modal participation mass ratio versus modal number, the modal number for the largest modal participation mass ratio, the period corresponding to the largest modal participation mass ratio are quite different when foundation soils are changed from loose to dense.

目 錄
中文摘要................................................ I
英文摘要................................................ II
目錄.................................................... III
表目錄.................................................. VIII

圖目錄.................................................. XIV


第一章 緒論............................................. 1
1.1 研究動機........................................ 1
1.2 研究目的........................................ 3
1.3論文構架......................................... 3
第二章 文獻回顧......................................... 6
2.1 橋梁模型........................................ 5
2.1.1台三線石圍橋................................ 5
2.1.2南投縣集鹿大橋. ............................. 5
2.1.3 台一線溪州大橋.............................. 6
2.2 SAP2000結構設計分析程式之簡介................. 7
2.3 模態分析....................................... 11
2.3.1 週期和頻率.................................. 11
2.3.2 參與係數.................................... 11
2.3.3 模態參與質量比.............................. 12
2.3.3.1 靜力載重參與係數...................... 13
2.3.3.2 動力載重參與係數...................... 14
2.4 橋梁基礎地盤反力係數評估方法.................... 16
2.4.1 建築技術規則建築構造編基礎構造設計規範...... 19
2.4.2基樁土壤彈簧常數之計算...................... 20
2.5 日本「公路橋規範及解說 V 耐震設計編」........... 11
第三章 研究內容與方法................................... 24
3.1 基礎土壤及等值彈性係數........................... 24
3.1.1較鬆的(第一類)基礎土壤....................... 24
3.1.2 居中的(第二類)基礎土壤...................... 26
3.1.3 較緊密的(第三類)基礎土壤.................... 28
3.2 各橋梁主要構件之選用的有限元素................... 29
3.2.1 大梁、格梁、帽梁、斜撐、橋墩、主塔及群樁......... 29
3.2.2 橋面版及樁帽................................ 30
3.2.3 橋台及橋台下之排樁.......................... 31
3.2.4 高阻尼橡膠支承(HDR) ....................... 31
3.2.5 吊索........................................ 32
3.3 台三線石圍橋各構件設定........................... 32
3.3.1 石圍橋有限元素法整體分析模型................ 32
3.3.2 石圍橋各主要構件之幾何條件.................. 33
3.3.2.1主梁....................................... 33
3.3.2.2橋面版................................. 33
3.3.2.3橋墩................................... 34
3.3.2.4 樁帽.................................. 34
3.3.2.5 群樁.................................. 34
3.3.3 石圍橋各主要構件之材料性質.................. 34
3.3.4 石圍橋邊界條件.............................. 35
3.4 集鹿斜張橋各構件設定............................. 36
3.4.1 集鹿斜張橋有限元素法整體分析模型............ 36
3.4.2 各主要構件之幾何條件........................ 37
3.4.2.1主塔................................... 37
3.4.2.2 主梁.................................. 37
3.4.2.3 橋面版................................ 38
3.4.2.4 橋墩.................................. 38
3.4.2.5 樁帽.................................. 38
3.4.2.6 群樁.................................. 38
3.4.2.7 吊索.................................. 38
3.4.3 集鹿斜張橋各主要構件之材料性質.............. 39
3.4.3.1 主塔.................................. 39
3.4.3.2 主梁.................................. 40
3.4.3.3 橋面版................................ 40
3.4.3.4 橋墩.................................. 40
3.4.3.5 樁帽.................................. 40
3.4.3.6 群樁.................................. 40
3.4.3.7 吊索.................................. 41
3.4.4 集鹿斜張橋邊界條件.......................... 41
3.5 台一線溪州大橋各構件設定......................... 42
3 5.1 溪州大橋有限元素法整體分析模型.............. 42
3.5.2 溪州大橋各主要構件之幾何條件................ 43
3.5.2.1 橋面版................................ 43
3.5.2.2 預力I型梁............................. 43
3.5.2.3 帽梁.................................. 44
3.5.2.4 橋墩.................................. 44
3.5.2.5 樁帽.................................. 44
3.5.2.6 群樁.................................. 44
3.5.3 溪州大橋各主要構件之材料性質................ 45
3.5.3.1橋面版................................. 45
3.5.3.2 預力I型梁............................. 45
3.5.3.3 帽梁.................................. 45
3.5.3.4 橋墩.................................. 46
3.5.3.5 樁帽.................................. 46
3.5.3.6 群樁.................................. 46
3.5.4 溪州大橋邊界條件............................ 47
3.6 台三線石圍橋之模態分析........................... 48
3.7 集鹿斜張橋之模態分析............................. 48
3.8 台一線溪州大橋之模態分析......................... 48
第四章 研究結果之比較與討論............................. 49
4.1 台三線石圍橋相關之研究結果....................... 49
4.1.1 較鬆的基礎土壤.............................. 49
4.1.2 居中的基礎土壤.............................. 56
4.1.3 較緊密的基礎土壤............................ 63
4.1.4 石圍橋於不同基礎土壤之研究結果之比較........ 70
4.1.5 石圍橋於不同基礎土壤之累積模態參與質量比與模 態數關係曲線之比較 78
4.2 集鹿斜張橋相關之研究結果......................... 83
4.2.1 較鬆的基礎土壤.............................. 83
4.2.2 居中的基礎土壤.............................. 90
4.2.3 較緊密的基礎土壤............................ 97
4.2.4 集鹿斜張橋於不同基礎土壤之研究結果之比較.... 104
4.2.5 集鹿斜張橋於不同基礎土壤之累積模態參與質量比與模態數關係曲線之比較 112
4.3 台一線溪州大橋相關之研究結果..................... 117
4.3.1 較鬆的基礎土壤.............................. 117
4.3.2 居中的基礎土壤.............................. 124
4.3.3 較緊密的基礎土壤............................ 131
4.3.4 溪州大橋不同基礎土壤之研究結果之比較........ 138
4.3.5 溪州大橋不同基礎土壤之累積模態參與質量比與模態數關係曲線之比較 146
第五章 結論與建議....................................... 151

參考文獻

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