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論文中文名稱:近斷層與跨越斷層橋梁耐震行為之研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Study on Seismic Performance of Bridges Near-fault and Crossing Fault [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:土木工程系土木與防災碩士班
畢業學年度:105
畢業學期:第一學期
中文姓名:林宏軒
英文姓名:Hong-Syuan Lin
研究生學號:103428003
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2017/01/23
論文頁數:140
指導教授中文名:宋裕祺
口試委員中文名:張國鎮;洪曉慧
中文關鍵詞:近斷層地震擬動態試驗地表潛動位移跨越斷層橋梁
英文關鍵詞:Near-fault ground motionsPseudodynamic testCreep ground displacementCrossing fault bridges
論文中文摘要:近年來,世界各地接連發生嚴重的大地震,從美國Landers地震、美國Northridge地震、日本Kobe地震、台灣集集地震以及東日本大震災,發現鄰近斷層之地區,皆造成重大的人員傷亡與財產損失,有鑑於斷層地震對於結構物的破壞與生命財產的威脅,其相關研究近來廣泛受到國內外學者的注意與重視。而橋梁為防救災行動之重要環節,如橋梁發生嚴重損害造成交通中斷,將影響災後救災活動甚钜。
因此本研究分別進行玉里大橋跨越斷層潛變位移之模擬分析與單柱橋墩受近斷層地震作用之擬動態實驗,玉里大橋跨越斷層長期潛變位移對橋梁結構之影響,主要以有限元素軟體程式建立三維土壤與既有橋梁結構互制關係模型,給予強制錯動位移,進行斷層位移增量靜力分析,考量既有橋梁受斷層反應行為,並與長期監測數據驗證,研究跨越斷層之橋梁長期潛動位移特性。另於國家地震研究中心(NCREE)施作單柱試體,採用不同週期與韌性設計之橋柱試體,作為考量近斷層地震作用下橋柱動態行為探討之依據。希冀提供工程師在未來設計與維護上可獲得全面性的安全考量。
論文英文摘要:In recent years, serious earthquakes have occurred all around the world, such as the Landers Earthquake, and Northridge Earthquake in America, the Kobe Earthquake in Japan, the Chi-Chi Earthquake in Taiwan and the Great East Japan Earthquake which caused great casualties and property losses. In view of the damage of structures and the threat of life and property caused by Fault earthquakes, the related research has been paid more and more attention by domestic and abroad scholars. Bridge plays critical role in time of any disastrous event since it is a major part of transportation, any serious damaged done to it might hinder rescue and evacuation mission.
Therefore, in this study, the simulation analysis of the creep displacement of Yu-li Bridge and Pseudodynamic test of the near-fault motions of the single-column pier are carried out. A three - dimensional finite element software program was used to establish a model of interaction between soil and the bridge structure, which the displacement behaviour of the existing bridge is considered based on the static incremental displacement analysis of the fault displacement, then response behavior of the existing bridges and the long-term creep and displacement characteristics of cross-fault bridges are studied by the experimental long-term monitoring data. In addition, a bridge specimen with different period and ductility was used as a single column specimen at the National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE) to study the dynamic behaviors of the bridge under the near-fault earthquake. With the expectation that engineers will be provided with comprehensive safety considerations for future design and maintenance.
論文目次:摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 vi
表目錄 x
圖目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究緣起與背景 1
1.2 研究目的與方法 4
1.3 論文組織與架構 5
第二章 文獻回顧 7
2.1 近斷層與跨越斷層地震 7
2.2 斷層地震特性與對結構之影響 8
2.2.1 上盤效應(Hanging Wall Effect) 8
2.2.2 速度脈衝(Velocity Pulse) 10
2.2.3 永久位移(Permanent Displacement) 14
2.3 國內外橋梁遭受斷層活動引致損害之案例 14
2.4 國內外橋梁遭受斷層之研究情況 19
2.4.1 瞬時反應 19
2.4.2 地表長期潛動位移 26
2.5 小結 30
第三章 有限元素基本理論與分析軟體介紹 31
3.1 前言 31
3.2 有限元素基本理論 31
3.2.1 有限元素分析之基本原理[15] 31
3.2.2 有限元素分析方法 33
3.3 Midas GTS NX分析程式 34
3.3.1 Midas GTS NX架構 34
3.3.1.1 Midas GTS NX前處理 35
3.3.1.2 Midas GTS NX求解分析 37
3.3.1.3 Midas GTS NX後處理 39
3.3.2 土壤組成律 39
3.4 小結 40
第四章 跨越斷層橋梁之模擬分析 41
4.1 前言 41
4.2 玉里大橋簡介[17] 41
4.3 有限元素分析模型 44
4.3.1 結構分析模型說明 46
4.3.2 地形資料匯入 53
4.3.3 土壤組成律及破壞準則 56
4.3.4 土壤參數設定 57
4.3.5 有限元素設定 60
4.3.6 邊界條件設定 61
4.3.7 外力條件設定 62
4.3.8 分析驗證流程說明 63
4.4 跨越斷層橋梁結構分析驗證 65
4.4.1 北上玉里大橋跨越池上斷層之分析驗證 65
4.4.2 南下玉里大橋跨越池上斷層之分析驗證 69
4.4.3 玉里大橋跨越池上斷層之結構行為探討 73
4.4.3.1 玉里大橋跨越池上斷層之縱坡坡度探討 73
4.4.3.2 玉里大橋跨越池上斷層之殘餘位移探討 74
4.5 跨越斷層橋梁迴歸分析與預測模式 78
4.6 小結 97
第五章 近斷層之擬動態試驗 98
5.1 前言 98
5.2 擬動態試驗簡介[22] 98
5.3 試體模型規劃與製作 100
5.4 試驗儀器與量測儀器介紹 106
5.5 擬動態試驗內容 109
5.6 近斷層橋柱之試驗成果 111
5.6.1 低單柱韌性設計橋柱試體RC01G 111
5.6.2 低單柱非韌性設計橋柱試體RC01P 113
5.6.3 高單柱韌性設計橋柱試體RC02G 115
5.6.4 高單柱非韌性設計橋柱試體RC02P 117
5.6.5 高單柱韌性設計橋柱試體RC02GN 120
5.7 RC橋柱在近斷層地震下的性能反應 122
5.7.1 能量法基本理論 122
5.7.2 RC橋柱受地震作用時之能量分布行為 123
5.7.2.1 低單柱韌性設計橋柱試體RC01G 123
5.7.2.2 低單柱非韌性設計橋柱試體RC01P 124
5.7.2.3 高單柱韌性設計橋柱試體RC02G 125
5.7.2.4 高單柱非韌性設計橋柱試體RC02P 126
5.7.2.5 高單柱韌性設計橋柱試體RC02GN 127
5.7.2.6 以能量觀點探討橋柱受地震作用時之結構行為 128
5.8 小結 129
第六章 結論與建議 133
6.1 結論 133
6.2 建議 134
參考文獻 136
論文參考文獻:1 經濟部中央地質調查所,臺灣活動斷層觀測系統及便民查詢服務-活動斷層分布及特性,取自http://fault.moeacgs.gov.tw/TaiwanFaults/。
2 葉超雄,日本阪神淡路地震引起阪神大震災之訪查與探討,國家地震工程研究中心,報告編號:NCREE-95-001,1995。
3 宋裕祺、李昭賢、林凡茹、林克強、林哲民、洪曉慧、柴駿甫、翁樸文、張毓文、張永叡、黃世建、黃郁婷、楊耀昇、劉光晏、郭耕杖、陳政宇、陳威中、陳緯蒼、簡文郁、蘇進國,0304高雄甲仙地震事件勘災報告,國家地震工程研究中心,報告編號:NCREE-10-010,2010。
4 Abrahamson, N. A. and Somerville,P. G., "Effects of the hanging wall and foot wall on ground motions recorded during the Northridge Earthquake," Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 86, 1996, p.p.S93-S99.
5 劉聰桂、陳文山,變臉的大地-921集集大地震,台北:龍騰文化公司,1999。
6 黃慶東,「近斷層地動特性與震譜特性之探討」,結構工程,第十五卷,2006,第91-133頁。
7 林樹柱、陳正興、張荻薇,1994年元月17日美國洛杉磯北嶺地震震災訪查報告書,國家地震工程研究中心,報告編號:NCREE-94-001,1994。
8 台灣新聞社,昭和10年台灣大震災記念畫報,1935,第72頁。
9 張荻薇、王炤烈、宋裕祺,「橋梁劣化與災害損傷之現況及原因探討」,橋梁安全維護與管理研討會,台北,1999。
10 高橋良和,「新幹線の被害(主に岩手県内の被害を中心として)」,東日本大震災被害調査団 (地震工學委員會)緊急地震被害調査報告會,日本土木学会,2011。
11 Phan, V., Saiid Saiidi, M., Anderson, J., Ghasemi, H., "Near-Fault Ground Motion Effects on Reinforced Concrete Bridge Columns," Journal of Structural Engineering, Vol. 133, No. 7, 2007, p.p.982-989.
12 Su, C.K., Sung, Y.C., Chang, S.Y. and Huang, C.H. , "Analytical Investigations of Seismic Responses for Reinforced Concrete Bridge Columns Subjected to Strong Near-fault Ground motion," Earthquake Engineering and Engineering Vibration, Vol.6, No.2, 2007, pp. 237-244.
13 吉川卓、大木太、浦川洋介、角本周,「PC連続ラーメン橋の境界条件が面内断層変位に対する耐震性能に与える影響」,Proc. 28th JSCE Earthquake Engineering Symposium,京都,2005。
14 成富勝、武林和彦、管谷晃彦、大塚久哲,「断層変位を受けるコンクリート連続桁橋の耐震対策案について」,コンクリート工学年次論文集,Vol.25,No.2,福岡,2003。
15 宋裕祺,林正偉,王傅輝,「有限元素法在鋼橋局部應力分析之應用與探討」,中華技術,第71期,2006,第62-73頁。
16 台灣邁達斯股份有限公司,Midas GTS NX 使用手冊,2016。
17 陳忠誠,「因應斷層帶上橋面版抬升-會長高的玉里大橋補強大作戰」,營建知訊,第361期,2013,第56至66頁。
18 交通部公路總局第四區養護工程處,花蓮、玉里工務段轄區橋梁耐震補強評估報告書,中興工程顧問股份有限公司,2010。
19 葛岳淵、李彪、李思霖、張運鴻,「池上斷層在玉里地區之電阻率構造」,地工技術,第131期,2012,第97-104頁。
20 廖南華,土壤經驗參數於數值分析之應用,碩士論文,國立成功大學土木工程研究所,台南,2003。
21 日本道路協會,道路橋示方書‧同解說V耐震設計編,東京:丸善株式會社,2012。
22 王孔君,即時擬動態試驗研究,碩士論文,國立台灣大學土木工程學研究所,台北,1997。
23 許茂雄、廖文義、杜怡萱、許士昱,三分之一縮尺二層樓RC校舍模型振動台試驗,國家地震工程研究中心,報告編號:NCREE-02-001,2002。
24 AASHTO, Standard Specifications for Highway Bridges 17th Ed, 2002.
25 Alavi, B., Krwinkler, H. "Consideration of Near-Fault Ground Motion Effects in Seismic Design," Proc 12th World Conference on Earthquake Engineering, Auckland, New Zealand.,2000.
26 Aschheim, M. and Moehle, J.P., "Shear strength and deformability of reinforced concrete bridge columns subjected to inelastic cyclic displacement, "Report No. UCB/EERC-92/04, Earthquake Engineering Research Center, University of California at Berkeley,1992.
27 ATC-32, Improved Seismic Design Criteria for California Bridges: Provisional recommendations, California: Applied Technology Council, 1996.
28 ATC-40, Seismic evaluation and retrofit of concrete building, Applied Technology Council, California,1996.
29 Bertero, V.V., Mahin, S.A. and Herrera, R.A., "Aseismic design implications of near-fault San Fernando earthquake records, "Earthquake Engineering and Structural Dynamics, vol. 6, 1978, pp. 31-42.
30 Malhotra, P.K., "Response of buildings to near-field pulse-like ground motions," Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 28, 1999, pp. 1309-1326.
31 山口柴輝,AASHTOの道路橋設計示方書,橋梁と基礎,第34卷,第8期,第87至88頁,東京,2000。
32 山花豊、大塚久哲、小川富士夫、山口佳起,「断層変位を模擬したPC斜張橋の動的解析」,プレストレストコンクリート技術協会 第17回シンポジウム論文集,福岡,2008。
33 中野友裕,福島康宏,藤田亮一,「非線形動的解析に基づく断層変位作用下のRCアーチ橋の損傷評価」,コンクリート工学年次論文集,Vol.30,No.3,福岡,2008。
34 中野友裕,福島康宏,藤田亮一,「非線形動的解析に基づく断層変位作用下のRCアーチ橋の損傷評価」,コンクリート工学年次論文集,Vol.30,No.3,神奈川,2008。
35 日本土木學会,土木学会東日本大震災被害調査団緊急地震被害調査報告書(暫定版) ,2011。
36 交通部,公路橋梁設計規範,台北:幼獅出版社,2009。
37 交通部,公路橋梁耐震設計規範,台北:幼獅出版社,2009。
38 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,2003。
39 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,博士論文,國立台灣大學土木工程研究所,台北,2003。
40 宋裕祺,張國鎮,劉光晏,蘇進國,賴明俊,「既有混凝土橋梁結構耐震性能與生命週期之研究」,台灣混凝土學會2007年混凝土工程研討會,台北,2007。
41 宋裕祺,蔡益超,以結構性能為目標的鋼橋耐震能力評估法,中國土木水利工程學刊,第十四卷,第四期,第603至615頁,2002。
42 宋裕祺,蔡益超,「以結構性能為目標的鋼筋混凝土橋耐震能力評估」,中華技術,第58期,2003。
43 松永昭吾,大塚久哲,「道路橋における活断層変位対策の検討」,第30 回土木学会地震工学研究発表会論文集,福岡,2009。
44 國道新建工程局,公路橋梁耐震性能設計規範草案,台北市,交通部,2012。
45 常田賢一,渡邉武,平石浩光,「道路橋における活断層変位対策の検討」,Proc. 28th JSCE Earthquake Engineering Symposium,大阪,2005。
46 許家銓,宋裕祺,「考量橋梁結構耐久性能之耐震性能特性探討」,第十屆中華民國結構工程研討會,桃園,2010。
47 許家銓,賴明俊,張永叡,宋裕祺,蔡益超,鄭明源,「台灣地區既有橋梁快速地震風險評估系統之建立」,中華民國第九屆結構工程研討會論文,台北,2008。
48 許銘仁,近斷層人造地震波與設計反應譜相符地表運動歷時之製作,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,台北,2007。
49 鄭錦桐、林柏伸、江憲宗、李錫堤,「台灣的地震危害度分析」,海峽兩岸地質災害研討會,中壢,2011。
50 蘇進國,模糊遺傳演算法在橋梁耐震性能設計之應用與耐震維修補強生命週期成本最小化之研究,博士論文,國立台北科技大學工程科技研究所,台北,2008。
51 蔡雨呈,砂箱實驗模擬基樁裸露動力行為分析與探討,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,台北,2011。
52 邱毅宗,以長期監測資料為基準的橋梁最佳化結構識別及其在安全評估之應用,博士論文,國立台北科技大學工程學院工程科技博士班,台北,2016。
53 張國鎮、蔡益超、宋裕祺、廖文義、柴駿甫、洪曉慧、劉光晏、吳弘明、戚樹人、陳彥豪,公路橋梁耐震能力評估及補強準則之研究,國家地震工程研究中心,報告編號:NCREE-09-028,2009。
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