臺灣博碩士論文加值系統

橋梁為公路系統中重要的環節，但同時也是最為脆弱的，台灣每年受季節性之颱風、豪雨侵襲，往往造成跨河橋梁橋基裸露嚴重、橋墩傾斜或交通中斷等事件屢見不鮮，目前對於橋基修繕之方式也有許多種，本研究探討之國道四號神岡高架橋係使用換底工法，在維持既有上部結構持續使用的狀況下更換裸露或受損之下部結構，接著建立符合防洪耐震需求之新橋基。換底工法的施作須先藉由千斤頂油壓系統將橋梁上構部分微幅頂升，使上部結構的載重轉移至臨時支撐構架承擔，此過程稱為頂升作業，並且於頂升時記錄千斤頂總頂升力和盤式支承的相對位移，作為盤式支承上下盤分離而可以拆除既有橋墩的依據。
本研究於Midas Civil建立此案例橋梁的模型，且針對想要討論的部分將模型分成三種，並模擬千斤頂頂升的過程，再將軟體分析完輸出之盤式支承位移量與千斤頂總頂升力繪製成頂升曲線，一方面和現場監測值做比較，另一方面三種模型互相比較，然後探討各種不同情況下會影響頂升曲線的因素，最後歸納分析結果並提出結論。另外針對模型模擬的真實性也做了幾項驗證，除了將兩個軟體的材料性質假設相同對上部結構的斷面幾何做驗算外，更在SAP 2000建立相同模型，比較兩個軟體在分別受到自重及預力載重下的彎矩圖和變位圖，結果得知同樣以2D frame建立模型的兩個軟體分析結果較一致。

The bridge is an important part in highway system. In Taiwan, bridges are frequently suffered from the foundation exposure due to the severe riverbed scour caused by flood. In order to repair the damaged foundation, this study investigated one of the substructure reconstruction method. The method use temporary supporting frame to support superstructure and replaced the substructure of the bridge. More specifically, the weight of the superstructure is transferred through the hydraulic jack to a temporary supporting frame and this process is called lifting method. During the lifting process, the displacement between the upper and lower portions of the pot bearing and the force of hydraulic jack is recorded during the lifting method. When the upper and lower portions of the pot bearing is fully detached, indicating the weight of the superstructure is fully transferred to the temporary supporting frame, the process of removing the existing foundation can started.
In this thesis, a specific case history of the superstructure lifting process of the National Highway 4 Shengang Viaduct is studied. The numerical model of the highway viaduct is constructed in structural analysis software Midas and SAP2000. The load displacement relation of the pot bearing is assumed and imported to the model to simulate the lifing process. The results of the simulation is compared with the data recorded during the lifting process. The influences of various factors, including the superstructure weight, magnitude of additional dead load and live load and vertival load-displacement relation of the pot bearing, are also discussed. In addition, we also create the same model in SAP 2000, in order to verify the authenticity of the simulation from Midas. Some suggestions are also made in the end of the thesis for future application.

誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章緒論 1
1-1研究背景 1
1-2研究目的 2
1-3論文架構 2
1-4研究流程 3
第二章文獻回顧 4
2-1橋梁基礎之補強對策 4
2-2換底工法介紹 5
2-2-1換底工法規劃之考量因素 5
2-2-2換底工法施工流程 6
2-2-3換底工法施工案例介紹(溪州大橋) 7
2-2-4換底工法施工案例介紹(烏溪橋) 8
2-2-5換底工法施工案例介紹(西螺大橋) 9
2-2-6換底工法相關研究 10
2-3頂升作業探討 10
2-4盤式支承墊構造說明 11
第三章研究內容與方法 16
3-1工程位置及工程內容簡介 16
3-2橋梁結構系統介紹 16
3-3分析軟體介紹與橋梁模型建立 17
3-3-1定義斷面性質及材料特性 18
3-3-2建立結構模型 18
3-3-3輸入載重 19
3-3-4定義盤式支承勁度 20
3-3-5定義邊界條件 21
3-3-6橋梁頂升之模擬與結果判讀 22
第四章研究結果與分析 46
4-1模型驗證 46
4-1-1軟體斷面性質及上部結構自重比較 46
4-1-2 Midas與SAP 2D frame比較 46
4-1-3 Midas與SAP 3D shell element比較 47
4-2頂升前之分析結果 47
4-3頂升後之分析結果 48
4-3-1上部結構載重不同 48
4-3-2盤式支承勁度不同 48
4-3-3千斤頂施力不均 49
4-3-4三種模型綜合比較 49
4-3-5盤式支承橡膠墊 50
第五章結論與建議 65
5.1結論 65
5.2建議 66
參考文獻 68
附錄1 70

[1]交通技術標準規範公路類公路工程部，2011，“橋基保護工設計規範”，交通部。
[2]張荻薇、王炤烈、林曜滄、游明益，2006，“換底工法於沖刷水害橋梁之應用-以台一線溪州大橋橋基加固工程為例”，中華技術No.71 P110~P121。
[3]交通部臺灣區國道高速公路局中區工程處，2012，“國道4號神岡高架橋A1橋台及P1~P5橋墩補強工程教育訓練簡報”。
[4]蔡世榮，2012，“國道4號神岡高架橋P1~P3橋墩換底工法補強工程(上)”，國道視窗4月刊。網址：
http://www.freeway.gov.tw/Upload/Html/201241753/page04.html
[5]交通部臺灣區國道高速公路局中區工程處，2009，“國道四號神岡高架橋A1橋台及P1~P5橋墩補強工程設計圖”。
[6]林明華、何泰源、吳文隆、蕭秋安、蔡立盛，2012，“河川公路橋梁基礎改善案例介紹”，中華技術No.93 P44~P59。
[7]郭庭佑，2010，“橋梁換底工法頂升過程中臨時支撐構架安全性監測”，逢甲大學土木工程學系碩士論文。
[8]吳江富、盧國樑、潘其良，2007，“145線西螺大橋橋墩換底工程施工案例簡介”，中華技術No.73 P64~P73。
[9]詹景量，2011，“橋梁基礎保護工法研究與探討”，逢甲大學土木工程學系碩士論文。
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[12]吳俊德，2013，“橋梁換底工法頂升過程階段千斤頂施力模式之探討-以國道4號神岡高架橋A1橋台及P1~P5橋墩補強工程為例”，國立高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所碩士論文。
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http://www.ctetc.com.tw/03professional/pro02main.php?bull_id=116
[15]李國禎、蔡世榮，2012，“國道4號神岡高架橋P1~P3橋墩換底工法補強工程(下)”，國道視窗5月刊。網址：
http://www.freeway.gov.tw/Upload/Html/201251854/page04.html
[16]台灣邁達斯股份有限公司，“Midas Civil使用者手冊”。
[17]交通部台灣區國道新建工程局，“第二高速公路後續計畫台中環線竣工圖”。