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研究生:吳佳貞
研究生(外文):Wu, Jia-Jhen
論文名稱:斜張橋鋼纜安全監測
論文名稱(外文):Monitoring on the stayed Cable of Cable-Stayed Bridge
指導教授:陳振華陳振華引用關係
指導教授(外文):Chen,Chern-Hwa
口試委員:葉錦波林堉溢
口試委員(外文):Yeh,Jiin-PoLIN, YU-YI
口試日期:2017-06-16
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄大學
系所名稱:土木與環境工程學系碩士班
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:249
中文關鍵詞:斜張橋索力監測斜拉索
外文關鍵詞:Cable-stayed bridgeCable forceMonitoringStayed cable
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斜張橋橋具有長跨與柔軟等特性,此一特性使得斜張橋在地震、車流與風力作用時,其振動行為遠比其他型式橋梁敏感許多,而這些大幅度的振動常常會造成鋼纜疲勞或主梁大變形等現象,亦可能會引起結構損傷甚至破壞倒塌之虞。因此,本研究主要是利用高屏溪斜張橋現有的橋梁監測系統進行長期監測鋼纜動力特性行為之變化,並以2016年期間發生的第105006號地震、尼伯特颱風和莫蘭蒂颱風等三個事件為例,探討在各種事件過程中,對鋼纜造成的變化情形。
在本文中,首先利用監測系統集錄到的鋼纜歷時資料,經由適當的傅立葉轉換方式,獲得鋼纜局部振動頻率,再利用三種常用的索力計算公式,計算鋼纜在各事件前、中與後時段的索力變化情形。由研究結果顯示,各監測鋼纜在事件中索力雖有變化,有些索力增加呈現繃緊狀態;有些索力則減少而呈現鬆弛狀態,但這些現象皆維持在合理範圍內,而且在事件過後,各監測鋼纜索力皆可回復到常時狀況,顯示斜張橋雖受到這三個事件攻擊,並未有明顯受損情形。而此一結果可作為後續制定損傷指標,進行長期監測高屏溪斜張橋之安全性。
Due to their special properties of great flexibility, structural behaviors such as vibrations in cable-stayed bridges under influences of seismic, traffic and wind loads are more remarkable than those of other types of bridges. For that, occurrences of fatigue in stay cables, large deflection in main girder or damages in other elements have become an inescapable consequence.
The objective of this paper is to investigate the dynamic characteristics of the stayed cable of Kao Ping Hsi cable-stayed bridge subjected to different natural disaster events by using a bridge health monitoring system (BHMS).First, the data obtained by BHMS from past events were transformed to cable frequency through Fourier. Second, the cable forces were determined by three theoretical methods. Finally, the analytic results and the results obtained from past were compared. The comparison indicates a reasonable match for each cable force monitored.
Moreover, the monitored cable forces of Kao Ping Hsi cable-stayed bridge indicated that small variations occurred during attacks in the year of 2016 by No.105006 Earthquake, Nepartak Typhoon and Meranti Typhoon and the cable forces regained shortly after these natural disasters.
Additionally, the rational alarm index of Kao Ping Hsi cable-stayed bridge can be established. The results obtained herein will be used as the damage index for monitoring the long-term safety of the Kao Ping Hsi cable-stayed bridge in the future.
目錄 II
表目錄 I
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究範圍 1
1.3 論文編排與架構 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 斜張橋與鋼纜系統 3
2.2 橋梁結構健康監測 4
第三章 高屏溪斜張橋監測系統 7
3.1 高屏溪斜張橋介紹 7
3.2 自動化監測系統架構 8
3.2.1 監測系統功能 9
3.2.2 監測系統傳輸 10
3.2.3 監測預警系統 10
3.3 監測系統感應器配置 11
3.4 現有監測資料 13
3.4.1 常時監測資料 13
3.4.2 地震監測資料 14
3.4.3 颱風監測資料 14
第四章 鋼纜索力 16
4.1 前言 16
4.2 弦理論 16
4.3 梁理論 17
4.4 頻率差公式 17
4.5自然頻率相差值與頻率變化值值 18
4.6索力相差值與索力變化值值 18
第五章 事件監測與分析 19
5.1 第105006號地震監測資料分析與評估 19
5.1.1 地震前監測資料分析與評估 19
5.1.2 地震期間監測資料分析與評估 25
5.1.3 地震後監測資料分析與評估 30
5.1.4 地震監測資料小結 36
5.2尼伯特颱風監測資料分析與評估 38
5.2.1 颱風前監測資料分析與評估 39
5.2.2 颱風期間監測資料分析與評估 44
5.2.3 颱風後監測資料分析與評估 50
5.2.4 颱風監測資料小結 55
5.3 莫蘭蒂颱風監測資料分析與評估 58
5.3.1 颱風前監測資料分析與評估 58
5.3.2 颱風期間監測資料分析與評估 64
5.3.3颱風後監測資料分析與評估 69
5.3.4颱風監測資料小結 74
第六章 結論與建議 78
6.1 結論 78
6.2 建議 79
參考文獻 81
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