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研究生:沈威辰
研究生(外文):WEI-CHEN SHEN
論文名稱:鋼構吊橋疲勞自動監測與分析
論文名稱(外文):Automated monitoring and analysis for behavier of a steel drawbridge fatigue
指導教授:沈茂松沈茂松引用關係
指導教授(外文):Mau-Sonf Shen
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
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:100
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:389
中文關鍵詞:鋼構吊橋自動監測疲勞限
外文關鍵詞:steel drawbridgeAutomated monitoring
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本研究的目的在推算鋼構吊橋構件單元之發生疲勞破壞之時間。針對國立高雄應用科技大學-燕巢校區的景觀鋼構吊橋架設自動監測之應變計,以及室內模擬鋼構吊橋縮小尺寸之懸吊式單跨鋼桁架,黏貼應變計與振動計數器,利用鋼桁架模型之振動與鋼構桁架各單元之應變計應力變位情形,推估懸吊式鋼構桁架構件單元在振動中應力由壓力轉張力,或由張力轉壓力之應力反覆處之次數。
配合構造鋼室內疲勞限試驗曲線,利用能量損失相等之理念,推估模型鋼桁架單元構件之反覆應力累加至降伏強度之次數,定義為該單元之疲勞限,並推求其對應振動次數,建立反覆應力與振動次數之關係。
利用現場自動監測之應變計,自動傳輸之記錄,推算實際鋼吊橋構件單元之累加反覆應力及目前吊橋完工受力累加時間,用以推論現場鋼構吊橋構件單元發生疲勞限之時間。
本研究以 兩種方法來推算疲勞年限,第一種為構造鋼疲勞限與反覆受力曲線與實驗室鋼桁架模型單元之反覆應力受力次數與應力變化曲線做比對,利用兩者因疲勞能量損失相等之關係,求得實驗室鋼構模型發生疲勞破壞的振動次數,並推求現場鋼構吊橋發生疲勞限之可能年限。第二種為利用剩餘應力與天數關係來推算疲勞年限。
The purpose of this study is find the Steel drawbridge component unit of the fatigue failure of the time, in this study, the campus of National Kaohsiung University of Applied Sciences Yanchao landscape Steel drawbridge automatic transmission strain meter, and indoor simulation of suspended single-span steel truss of steel drawbridge to reduce the size, adhesive strain meter and vibration counter, used the model of the steel truss to vibration and the strain gauge stress deformation situations of the steel truss estimate unit, suspended steel structure truss component unit the number of stress repeatedly with pressure into a tension or the tension into a pressure in the vibration stress, fatigue limit of the test curve with the structural steel indoor, used the concept of energy loss equivalent, to estimate the number of repeated stress accumulate to yield strength of model steel truss element components, definition the fatigue limit of the unit, and calculate the corresponding number of vibrations, Establish the relationship between repeated stress and vibration frequency, and the use of the strain gauge of the site automatic monitoring, the record of automatic transmission, the calculation of cumulative repetitive stress and cumulative time of drawbridge completed in by the force of the steel drawbridge component unit, used to infer of the time of the fatigue limit of the site Steel drawbridge component unit.
In this study, the fatigue limit of structural steel and repeated by the number of repeated stress of the power curve with the laboratory model unit of steel trusses force and the stress curve, using the relationship of both equal to the fatigue and the energy loss, calculate laboratory steel model the occurrence of the vibration frequency of the fatigue failure, and calculate the site Steel drawbridge possible period of the fatigue limit.
目 錄
中文摘要 ------------------------------------------------------------------------- i
英文摘要 ------------------------------------------------------------------------- ii
誌謝 ------------------------------------------------------------------------- iv
目錄 ------------------------------------------------------------------------- v
表目錄 ------------------------------------------------------------------------- vii
圖目錄 ------------------------------------------------------------------------- xi
照片目錄 ------------------------------------------------------------------------- xvii
第一章 緒論------------------------------------------------------------------- 1
1.1 研究背景與動機---------------------------------------------------- 1
1.2 研究目的------------------------------------------------------------ 1
1.3 研究方法------------------------------------------------------------ 2
第二章 文獻回顧------------------------------------------------------------ 4
2.1 疲勞相關文獻------------------------------------------------------ 4
2.1.1 疲勞之定義--------------------------------------------------------- 4
2.1.2 疲勞之分類--------------------------------------------------------- 4
2.1.3 疲勞應力形式------------------------------------------------------ 6
2.1.4 疲勞破壞過程------------------------------------------------------ 7
2.2 橋梁監測之相關文獻--------------------------------------------- 8
2.2.1 橋梁監測系統------------------------------------------------------ 8
2.2.2 橋梁監測目的------------------------------------------------------ 9
2.2.3 橋梁監測系統簡介------------------------------------------------ 10
2.2.4 監測系統之應用--------------------------------------------------- 13
第三章 試驗規劃與儀器設置--------------------------------------------- 16
3.1 鋼結構特性---------------------------------------------------------- 16
3.2 橋梁監測儀器自動監測與設置--------------------------------- 16
3.2.1 儀器數量概述------------------------------------------------------ 16
3.2.2 設置地點------------------------------------------------------------ 17
3.3 監測儀器簡介------------------------------------------------------ 17
3.3.1 監測用途------------------------------------------------------------ 17
3.3.2 規格內容------------------------------------------------------------ 17
3.3.3 安裝方法------------------------------------------------------------ 17
3.3.4 支撐應變計材料內容-------------------------------------------- 18
3.3.5 資料擷取方式------------------------------------------------------ 18
3.3.6 儀器規格------------------------------------------------------------- 18
3.4 監測儀器安裝------------------------------------------------------- 18
3.5 現場自動監測站及電源線配置---------------------------------- 18
3.6 室內實驗室模型配置---------------------------------------------- 19
3.6.1 模型設計------------------------------------------------------------- 19
3.6.2 模型記錄過程------------------------------------------------------ 19
3.6.3 模型量測數據紀錄與輸出-------------------------------------- 20
3.7 試驗流程------------------------------------------------------------- 20
第四章 試驗結果與分析---------------------------------------------------- 21
4.1 燕巢校區監測與計算---------------------------------------------- 21
4.2 實驗室模型監測與計算------------------------------------------- 21
4.2.1 尺寸效應------------------------------------------------------------- 21
4.2.2 模型載重計算------------------------------------------------------- 22
4.3 能量面積(E) --------------------------------------------------------- 22
4.3.1 疲勞實驗的能量面積(E) ------------------------------------------ 23
4.3.2 模型能量面積與疲勞實驗能量面積---------------------------- 23
4.4 模型與現場橋梁能量面積關係圖------------------------------- 24
4.5 疲勞年限之計算---------------------------------------------------- 24
4.5.1 利用鋼構架模型推算現場疲勞年限---------------------------- 24
4.5.2 利用構造鋼與剩餘應力推算疲勞年限------------------------- 25
第五章 結論與建議---------------------------------------------------------- 27
5.1 結論------------------------------------------------------------------- 27
5.2 建議------------------------------------------------------------------- 27
第六章 參考文獻------------------------------------------------------------- 29
作者簡介 ------------------------------------------------------------------------- 389
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