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論文中文名稱:樁基礎橋梁耐洪與耐震防災管理機制之訂定與探討 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Establishment of Management System on Disaster Prevention for Pile-bridge Subjected to Flood and Earthquake [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:101
出版年度:102
中文姓名:張達新
英文姓名:Ta-Hsin Chang
研究生學號:100428005
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2013-07-10
論文頁數:163
指導教授中文名:宋裕祺
口試委員中文名:張國鎮;蔡益超
中文關鍵詞:側推分析基礎裸露基樁塑鉸修正
英文關鍵詞:PushoverExpose-foundationPile
論文中文摘要:台灣位於歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊交界處,又屬海島型氣候,國內多數橋梁飽受地震及颱風威脅,本文考慮橋梁受洪水、地震多重災害進行研究。每當梅雨、颱風季節,豪雨夾帶大量洪水造成橋基沖刷,橋梁基礎裸露事件時有所聞,情況嚴重時造成橋梁直接崩塌,輕微時則使橋基受損。颱風侵襲過後耐震能力損失之分析與探討,係本研究之研究重點。
本研究主要針對樁基礎橋梁在洪水造成橋基裸露後,耐震能力之變化進行討論。本文首先將基礎裸露深度與水位高度視為定數,並逐步放大洪水側推力至橋梁破壞狀態,以獲得洪水力對橋梁位移之關係圖。之後,再重新修訂基礎裸露深度與水位高度值,重複洪水力之側推分析,最終可以建立裸露深度、水位高、位移量之三維曲面圖,作為災後橋梁在洪水侵襲下是否達到降伏狀態與破壞狀態等之判別依據。
此三維曲面圖之應用層面有:(1)藉由現地監測資料得到此三種參數,判別橋梁安全性,達到封橋機制之功能;(2)颱風過後則以橋梁受洪水狀態下最大位移判別樁基礎是否已達降伏,作為樁塑鉸修正之依據,並重新進行耐震能力評估,瞭解颱風造成橋梁耐震能力損失後,其耐震能力是否符合規範要求。本文所得結果可供為颱洪時封橋決策判斷之依據以及颱洪過後橋梁耐震能力快速評估之用。
論文英文摘要:This thesis intends to study the seismic capacity left of the existing bridges subjected to attack of flood. The pushover analyses considering the flood action on bridge pile were carried out to have relationships between lateral displacements at top of pile, high water level, flood speed and scouring depth of pile. The relationships obtained can be expressed as a management surface serving as estimation of disaster based on the predicted data from Central Weather Bureau before a specific typhoon visit.
In addition, the lateral displacements at top of pile excited by flood can be explored by monitoring instruments on bridge in flood and served as the justification of if the pile body reaches structural inelastic behavior. In case of inelastic behavior, the plastic hing properties of pile body have to be modified because structural unloading caused by release of flood should change original characteristics defined for undamaged member. Therefore, the seismic capacity of the bridge suffered is little than the original one and can be obtained through the pushover analysis on the damaged structure with modified plastic hing.
Through the process proposed, the deterioration of seismic capacity of bridge subjected to different levels of flood attack can be shown and is important to making policy on repairing or retrofitting of the bridges with insufficient seismic capacity for the administrations of bridge management.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vii
表目錄 xi
圖目錄 xv
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究內容 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 前言 5
2.2 沖刷機制之文獻回顧 5
2.2.1 橋墩沖刷 5
2.2.2 沖刷深度估算 8
2.2.3 橋梁基礎沖刷 15
2.2.4 橋梁樁基礎與沉箱基礎耐洪能力分析之研究 21
2.3 耐震能力評估之文獻回顧 22
2.3.1 ATC-40 22
2.3.2 側推分析 23
2.3.3 容量震譜法 25
2.3.4 耐震能力評估 27
2.4 小結 30
第三章 鋼筋混凝土橋梁耐震能力評估之研究 31
3.1 前言 31
3.2 橋梁結構非線性行為之分析方法 32
3.2.1 地震需求等級 32
3.2.2 耐震性能要求 32
3.2.3 靜態側推分析 34
3.3 鋼筋混凝土柱之破壞模式 34
3.3.1 撓曲行為之分析 35
3.3.2 剪力行為之分析 38
3.3.3 鋼筋混凝土柱破壞模式之判別 42
3.3.4 鋼筋混凝土柱塑性鉸之設定 43
3.4 小結 47
第四章 樁基礎簡介、分析參數推估及檢核要點 49
4.1 前言 49
4.2 基樁之功能與限制 50
4.2.1 基樁功能 50
4.2.2 基樁之間距 50
4.2.3 基樁之最小樁帽厚度 52
4.2.4 樁基礎種類及傳遞荷重之機理 52
4.3 樁基礎承載力及其他參數推估 53
4.3.1 樁基礎承載力推估 53
4.3.2 樁基礎土壤彈簧推估 57
4.3.3 各種載重推估 60
4.4 樁基礎穩定性判別之關鍵因子 61
4.4.1 樁體承載力 61
4.4.2 基樁軀體強度 61
4.5 小結 62
第五章 樁基礎橋梁耐洪與耐震防災管理之機制與案例分析 63
5.1 樁基礎橋梁防災策略之制定 63
5.1.1 洪災前防範 64
5.1.2 洪災時立即評估 70
5.1.3 洪災後評估 73
5.2 案例介紹與分析 77
5.2.1 洪災前防範案例分析 87
5.2.2 洪災時立即評估案例分析 98
5.2.3 災後評估案例分析 102
5.3 小結 155
第六章 結論與建議 157
6.1 結論 157
6.2 建議 158
參考文獻 161
論文參考文獻:[1] Aschheim, M., and Moehle, J.P., “Shear and Deformability of Reinforced Concrete Bridge Column Subjected to Inelastic Cyclic Displacement”, Report No.USB/EERC-92/04, Earthquake Engineering Research Center, University of California at Berkeley,1992.
[2] ATC-40, “Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building”, Applied Technology Council, Redwood City, California,1996.
[3] Breusers, H. N. C. and Raudkivi, A. J., “Scouring”, IAHR, Hydraulic Structure Design Manual, Vol.2, Belkema,1991.
[4] Naeim F., Director of Research and Development, ph.D., John A. Martin & Associates, Inc. Los Angeles, California.
[5] Melville, B., and Coleman, S., “Bridge Scour”, Water Resources Publications, LLC. ,2000.
[6] Newmark, N.M., and Hall, W.J., “Earthquake Spectra and Design. Illinois: Earthquake Engineering Research Institute”, Department of Civil Engineering, University of Illinois,1982.
[7] Priestley, M.J.N., Verma, R., and Xiao, Y., “Seismic Shear Strengh of Reinforced Concrete Columns”, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol.120, no.8, 1994, pp.2310-2329.
[8] Park, Y.J., and Ang, A.H.S., “Mechanistic seismic damage model for reinforced concrete”, ASCE Journal of Structural Engineering,Vol.111, no.4, 1985, pp.722-739.
[9] U.S. Department of Transportation, “Stream Stability at Highway Structures”, FHWA, Hydraulic Engineering Circular, No.23, 2001.
[10] U.S. Department of Transportation, “Evaluating Scour at Bridges”, FHWA, Hydraulic Engineering Circular, No.18, 2001.
[11] Chang, Y.L., Discussion on “Lateral Pile loading Tests”, by Lawrence B. Feagin, Trans ASCE, Paper No. 1959, 1937, pp.272-278.
[12] Yu B., and Yu X., “Real-Time Bridge Scour Monitoring: Recent Technological Development”, Ohio Transportation Engineering Conference, OH, U.S.A ,2007.
[13] Structural Engineers Association of California(SEAOC), “Performance Based Seismic Engineering of Building”, Vision 2000 Committee,Vol. 1 and 2,1995.
[14] International Conference of Building Officials, Uniform Building Code, Whitter, California, 1997.
[15] Freeman, S.A., “Development and Use of Capacity Spectrum Method”, Proceedings of 6th U.S. National Conference on Earthquake Engineering, Seattle, EERI, Oakland, California, 1998.
[16] Mahaney J.A., Freeman, S.A., Paret, T.F., and Kehoe, B.E., “The Capacity Spectrum Mwthod of Evaluation Structural Response During the Loma Prieta Earthquake”, Proc. National Earthquake Conference, Memphis, 1993, pp.501-510.
[17] 內政部,建築物基礎構造設計規範,2001。
[18] 內政部,鋼筋混凝土建築物耐震能力評估手冊,2012。
[19] 交通部,交通技術標準規範公路類公路工程部,公路橋梁設計規範,2000。
[20] 交通部,鐵路橋梁設計規範,2006。
[21] 交通部,公路橋梁耐震設計規範,2008。
[22] 交通部,公路橋梁耐震設計性能規範草案,2012。
[23] 交通部,公路橋梁耐震設計規範複審成果報告書,中華顧問工程司,台北,2002。
[24] 陳清泉,蔡益超等,河川橋梁沖刷並補強後之安全評估,交通部公路總局委託研究計畫,2005。
[25] 陳晨,橋梁樁基礎與沉箱基礎耐洪能力分析之研究,國立台北科技大學碩士論文,2010。
[26] 蕭文華,鋼筋混凝土構造建築物之耐震性能評估與現行耐震評估方法比較,私立中原大學碩士論文,2002。
[27] 宋裕祺,以結構性能為目標的橋梁耐震設計與耐震能力評估,國立台灣大學博士論文,2003。
[28] 宋裕祺、劉光晏、蘇進國、蔡益超、張國鎮,鋼筋混凝土柱側推分析之研究與探討,中華民國建築學會-建築學報第46期,2004,pp.47~65。
[29] 宋裕祺、蘇進國,鋼筋混凝土構材非線性行為分析程式(Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Member, NARC-2004),國立台北科技大學土木與防災所,台北,2004。
[30] 歐陽毅,功能設計法之層間變位檢核需求探討,私立中原大學碩士論文,2001。
[31] 蘇進國,以結構性能為基準之房屋建築耐震能力評估,國立臺北科技大學博士論文。
[32] 中國土木水利工程學會,混凝土工程設計規範與解說(401-96),2007。
[33] 林呈,施邦築等,跨河橋梁訂定封橋水位,交通部公路總局委託研究計畫,2004。
[34] 張國鎮,宋裕祺等,高科技橋梁檢測系統建置試辦計畫,交通部台灣區國道高速公路局委託研究計畫,2009。
[35] 張天雄,雙園大橋斷橋,聯合晚報,
http://crazeroost.pixnet.net/blog/post/25643821-%e8%8e%ab%e6%8b%89%e5%85%8b%e9%a2%b1%e9%a2%a8-%e6%b0%b4%e6%b7%b9%e5%8d%97%e5%8f%b0-50%e5%b9%b4%e6%9c%80%e6%85%98,2009。
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