蔡益超臺灣大學：土木工程學研究所林高玄2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50062摘 要 台灣的河川大都有坡陡流急之特性，再加上砂石被大量盜採與超採，使得台灣橋梁基礎裸露情形甚為嚴重。在基礎裸露如此嚴重之情形下，如果碰上颱風及大洪水，那其後果是非常嚴重的，而且其災害是立即發生的，沒有反應時間。民國八十九年八月，碧利斯颱風過境後，橫跨高雄、屏東兩縣的高屏大橋“突然＂斷裂，有五部車掉入溪中，十六部車卡在斷掉的橋面上，有二十多人受傷送醫。由此可見其嚴重性。 有鑒於此，本研究以公路局以及相關單位提供之四十七座橋梁資料，進行結構分析。本文的目的是要分析評估台灣基礎裸露之橋梁其安全性如何，並計算安全係數提供工程界參考。 分析中是以“彈性”分析為主，另外並選取兩座橋作“非線性彈塑性”分析以及“P-Δ效應”分析，並提供一個“快速計算法”替代繁覆之彈性的結構分析模擬過程。Abstract Steep riverbed and rapid flow are the common characteristics in Tai wan’s rivers. In addition to this, there are large amount of soil and rock h ave been illegally or over digged. It causes that bridge foundation out of the riverbed seriously. In this situation, we could’t imagine how serious disaster it would be and neither have time to do something with it when ty phoon or flood encounter. In august 2000, typhoon BILIS came to us and cause the Kau-pin Bridge broken unwarned, there are five cars drop in the water, sixteen stock on the broken bridge, and more then twenty pe ople get injured. Respecting to the huge damage of this serious problem, the present study use large amount information of forty-seven individual bridges pro vide by Directorate General of Highways,MOTC and relevant authority to do structure analysis. The purposes of this paper are to assess and eva luate the safeties of expose-foundation bridges in Taiwan, and to find out the safety numbers of those bridges to offer engineering reference. The main analytics is “Linear elastic” approach, except that, use “Non-linear plastic” approach and “P-M effect” on two bridges and deve lop a “fast analysis ”approach to substitute complicate structure analysis modeling process.目錄 誌謝 一 摘 要 三 Abstract 四 目錄 七 表目錄 一一 圖目錄 一三 第一章 導論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 文獻回顧 3 1.3 本文內容 4 第二章　洪水深度下局部沖刷深度計算 7 2.1 前言 7 2.2 理論 7 2.3 瞬時沖刷深度計算例 11 2.3.1 沉箱式基礎瞬時沖刷深度計算例 11 2.3.2 群樁式基礎瞬時沖刷深度計算例 14 2.4 結果討論 16 第三章　詳細分析計算 18 3.1理論 18 3.1.1 靜載重 18 3.1.2 活載重 19 3.1.3 風力 19 3.1.4 水流力 20 3.1.5 土壤彈簧常數 21 3.1.6 結構分析模式 23 3.1.7 極限承載力之計算 24 3.1.8 穩定性 27 3.2 沉箱式基礎計算例 28 3.2.1 沉箱式基礎非線性分析之所有性質計算 28 3.2.2 沉箱式基礎非線性ｐ-Δ效應 35 3.2.3 沉箱式基礎分析之迭代步驟 36 3.3 群樁式基礎計算例 39 3.3.1 群樁式基礎非線性分析之所有性質計算 39 3.3.2 群樁式基礎非線性ｐ-Δ效應 49 3.3.3 群樁式基礎分析之迭代步驟 50 3.4 結果討論 51 第四章　快速計算分析法 53 4.1 理論 53 4.1.1 沉箱式基礎 53 4.1.2 群樁式基礎 59 4.2 沉箱式基礎計算例 62 4.2.1 case1 62 4.2.2 case2 66 4.2.3 case3 70 4.3 群樁式基礎計算例 73 4.4 結果與討論 77 第五章　結論與未來展望 79 5.1 結論 79 5.2 未來展望 82 參考文獻 84 表目錄 表2.2.1　保護工有效係數評分表 86 表2.3.1.1　三鶯大橋保護工有效係數評分表 86 表2.3.2　蒜頭大橋保護工有效係數評分表 87 表3.2.1　三鶯大橋現況調查表 88 表3.1.1　支承力因素 89 表3.1.2 基礎底面之形狀影響因素 89 表3.2.1.1　沉箱非線性元素性質以及位置 90 表3.2.2.1　三鶯大橋非線性分析結果 90 表3.3.1　蒜頭大橋現況調查表 91 表3.3.1.1　基樁非線性元素性質以及位置 92 表3.3.2.1　蒜頭大橋非線性分析結果 92 表4.2.1.1　大安溪橋現況調查表 93 表4.2.2.1　油羅溪橋現況調查表 94 表4.4.1　沉箱式基礎彈性分析結果 95 表4.4.2　沉箱式基礎彈性計算分析結果 96 表4.4.3　沉箱式基礎快速分析結果 97 表4.4.4　群樁式基礎基本資料 98 表4.4.5　群樁式基礎彈性分析結果 99 表4.4.6　群樁式基礎快速分析結果 100 圖目錄 圖1.2.1　分析流程圖 101 圖2.1.1　洪水來時瞬時沖刷機制圖 102 圖2.2.1　基礎瞬時沖刷深度之計算 103 圖2.2.2　橋墩等值寬度之決定 104 圖2.3.1.1　三鶯大橋立面圖 105 圖2.3.1.2　三鶯大橋P15橋墩片 106 圖2.3.1.3　三鶯大橋P12~P15間保護工照片 106 圖2.3.2.1　蒜頭大橋立面圖 107 圖2.3.2.2　蒜頭大橋橋墩P5之照片 108 圖3.1.6.1　沉箱與土壤互制結構分析模式 109 圖3.1.6.2　群樁基礎與土壤互制結構分析模式 110 圖3.2.1.1　三鶯大橋沉箱平面圖 111 圖3.2.1.2　各節點示意圖 112 圖3.2.2　三鶯大橋分析模型 113 圖3.2.2.2　沉箱迭代步流程圖 114 圖3.3.1.1　蒜頭大橋地質資料圖 115 圖3.3.1.2 蒜頭大橋群樁平面圖 116 圖3.3.1.3　蒜頭大橋地質資料圖 117 圖3.3.2.1　群樁基礎形式之模型 118 圖3.3.2.2　群樁迭代步驟流程圖 119 圖3.3.2.3　最大樁軸力歷時圖 120 圖3.3.2.4　橋墩頂部側向位移歷時圖 120 圖4.1.1.1　圓形、矩形沉箱有效底面積示意圖 121 圖4.1.1.2　圓形式沉箱有效底面積計算圖 122 圖4.1.1.3　沉箱式case1快速計算分析模式圖 123 圖4.1.1.4　沉箱式case2快速計算分析模式圖 124 圖4.1.1.4　沉箱式case3快速計算分析模式圖 125 圖4.1.2.1　群樁式快速分析計算模式圖 126 圖 4.3.1蒜頭大橋樁之設計圖 127 圖 4.3.2軸力－彎矩互制曲線 128 圖 4.3.3蒜頭大橋壓力側樁各部分之軸力－彎矩圖 1299301595 bytesapplication/pdfen-US橋梁快速計算法沖刷基礎裸露fast analysis approachscourexpose-foundationbridgethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50062/1/ntu-93-R91521213-1.pdf