臺灣博碩士論文加值系統

因台灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊交界處，地勢起伏大且險峻，河川川陡流急，且全島位於季風亞洲，雨季、颱風頻繁，河流變化量大，公路跨河橋梁易受河流淘刷侵蝕，導致橋墩基礎裸露，橋梁承載力不足而倒塌。然而當跨河橋梁在颱洪期間水位淹沒基礎時，難以採用目視方式進行觀察。因此需利用儀器直接對河床沖刷程度進行接觸性之量測。
本研究於高雄市六龜區新發大橋安裝監測系統，以長期觀察橋梁振動特性來評估橋梁穩定。進行長期監測前，必須充分了解結構物初始狀態，包括橋梁幾何條件，調查河床情況以及利用現地進行振動量測求取橋梁本身振動特性，作為長期監測指標。
接著以有限元素軟體建立橋梁模型，模擬樁土互制系統，進行橋梁模態分析，並以現地振動資料校正模型，最後以極限平衡法探討橋梁基礎破壞模式，分別為傾覆、滑移及承載力不足破壞，考慮在不同水流速度、水位高度及淘刷深度之下基礎之穩定性，並以數值模型做側推分析，了解橋墩抗彎矩能力，藉此建立適用於該監測橋梁於颱洪期間發生水位高漲及淘刷時的預警機制，提供橋梁管理單位是否封橋之參考依據。

Due to the special geologically conditions, rivers in Taiwan are relatively short and steep. Therefore the foundations of the cross-river bridge are common suffered from scouring; foundations would be exposed and lose their bearing capacity; even collapse. Therefore, it is necessary to prevent the erosion of the foundation of the river in advance. However, the erosion usually occurred during typhoon attacked, it is difficult to observe the erosion condition under the condition of rainstorm just by visual eyes. Therefore, it is necessary to develop the instrument to measure the scouring and erosion condition during under the condition of rainstorm.
In this study, the instruments were installed at the Shin-Fa bridge that located in Kaohsiung Liou-geui Distinct. The instruments were proposed to be monitored the long term characteristics of vibration and to evaluate stability of the bridge. Before long term monitoring, the initial conditions of the structures of the bridge which including geometric conditions, characteristics of bridge vibration obtained from field test were collected.
Then the bridge model was established by the software that formulated by finite element method. Simulation of soil-structure interaction system was conducted by bridge modal analysis. Then calibration of the modal shape of the bridge by measuring the field vibration test. Finally three failure modes of the bridge foundation which including overturning, sliding and bearing capacity were checked by using limit equilibrium method. For considering the stability of the moment-resisting of bridge foundation under different flow velocities, water levels and the depths of scouring, the pushover analysis by using numerical model was performed. Based on the results of those analyses, an early warning system can be established and provide the reference as a policy for bridge closing during rainstorm and typhoon season.

摘要 I
Abstract III
誌謝 V
目錄 VII
表目錄 XI
圖目錄 XIII
照片目錄 XVII
符號對照表 2
第一章 緒論 4
1.1 前言 4
1.2 研究內容 4
1.3 研究流程 6
第二章 文獻回顧 8
2.1 橋梁基礎沖刷裸露之振動檢測技術 8
2.1.1 振動量測方法 9
2.1.2橋梁振動量測方法及原理 10
2.2 振動量測訊號分析 12
2.2.1 傅立葉變換理論基礎 12
2.2.2 離散傅立葉變換及快速傅立葉變換 14
2.2.3 FFT 基本假設 15
2.2.4 FFT運算速度 16
2.2.5 快速傅立葉轉換條件限制 16
2.3 研究區域新發大橋簡介 17
2.3.1 橋梁結構 21
2.3.2 地層鑽探調查 26
2.3.3 橋墩環境情況 32
2.4 舊新發大橋災害歷史 33
第三章 研究方法 38
3.1 新發大橋振動量測 38
3.1.1 量測儀器介紹 38
3.1.2 振動量測儀器配置 42
3.1.3 振動量測分析方法及結果 45
3.2 橋梁監測系統 67
3.2.1儀器裝置 67
3.3橋梁數值模型建置 70
3.3.1有限元素法分析軟體SAP2000簡介 70
3.3.2 模型建置流程 72
3.3.3 樁-土互制彈簧模擬 73
3.4數值模態分析 82
3.4.1模態分析結果 83
3.4.2 不同沖刷深度模態分析 89
第四章 分析結果與討論 92
4.1 監測訊號分析 92
4.1.1 監測成果分析 93
4.2基礎沖刷裸露穩定分析 101
4.2.1基礎承載力分析 102
4.2.2 基礎傾覆分析 103
4.2.3 基礎滑移破壞 107
4.2.4 橋墩耐洪能力分析 110
第五章 結論與建議 114
5.1 結論 114
5.2 建議 115
參考文獻 116

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