蔡益超臺灣大學：土木工程學研究所陳彥豪2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50393我國橋梁因為受到沖刷，基礎裸露的問題嚴重，但並沒有針對此問題有完整的分析方法與範例供工程師參考，因此，本研究以橋梁耐震設計規範草案中之靜力分析法設計出的橋梁為模型，並包含基礎部分一併利用容量震譜法進行耐震能力的評估。根據橋梁斷面之強度與韌性，決定破壞模式，並輸入對應的塑鉸關係。透過正確的假設，才能準確的模擬橋梁受到外力時的行為。 橋梁結構之容量譜曲線是由其容量曲線轉換而來，而結構之容量曲線透過非線性靜力分析（Pushover Analysis）方可求得。本研究針對橋梁沖刷後分析的流程提出一些建議，並依據三種破壞模式，即韌性充分發揮之彎矩破壞、韌性未充分發揮前之剪力破壞以及剪力破壞，來設定塑鉸特性。本研究除了根據強度與韌性推估耐震能力外，還有考慮到穩定性，而分析的橋梁包含了基樁與沉箱的單柱式橋墩，以及兩座均屬四柱三跨的樁基礎橋梁；一為各跨間均有伸縮縫，另為具鉸接橋面版橋梁。最後，再做一座橋面版連續的沉箱基礎橋梁的行車向分析。Foundations exposed of bridges due to the scour are serious problems in Taiwan. These problems, however, have no effective solutions that engineers can follow. Therefore, the present study intends to bring up a process using the capacity spectrum analysis to determine their aseismatic capabilities. To model accurately the behavior of the bridge needs the assumptions according to determine the failure type of members sections based on strength and ductility, and set up the corresponding hinge properties. This study establishes the capacity curve of the bridge by carrying out pushover analysis, and derives the corresponding capacity spectrum. The aseismatic behavior define as the ground acceleration corresponding of the performance point. We concern about the strength, ductility and stability in the procedure for analyzing the uncovered foundations, and setting hinge properties bases on three failure types, flexible failure after ductility exhausted, shear failure before ductility exhausted, and shear failure without ductility. The analytical cases including single column with pile or caisson foundations, which are typical types in Taiwan, and two bridges, one is three spans simply support, the other is three spans deck continuous.目 錄 致謝 一 摘要 三 Abstract 四 目錄 五 表目錄 九 圖目錄 十二 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 本文內容 3 第二章 基礎裸露橋梁耐震能力評估之容量震譜分析方法：理論與程序 5 2.1 基礎裸露橋梁耐震能力評估分析方法之簡介與流程 5 2.2 柱底之強度與韌性 6 2.2.1 柱底之彎矩降伏強度及其對應之地表加速度 6 2.2.2 韌性容量之修正 7 2.2.3 實心柱之剪力強度 9 2.3 基礎之強度與穩定性 11 2.4 等值土壤彈簧 13 2.4.1 水平土壤彈簧 13 2.4.2 垂直土壤彈簧 15 2.4.3 土壤之極限承載力 15 2.5 耐震設計之靜力分析方法 18 2.5.1 最小總橫力 18 2.5.2 震區短週期與一秒週期水平譜加速度係數 19 2.5.3 各類地盤工址短週期與一秒週期水平譜加速度係數 20 2.5.4 工址設計之最大考量水平譜加速度係數 20 2.5.5 橋梁振動單元之基本振動週期 21 2.5.6 台北盆地之工址設計與最大考量水平譜加速度係數 22 2.5.7 起始降伏地震力放大倍數與結構系統地震力折減係數 22 2.5.8 用途係數 23 2.5.9 地震力之分佈 23 2.5.10 中度地震與最大考量地震之設計地震力 24 2.6 容量震譜法求結構物之耐震能力 24 2.6.1 以側推分析求結構物之容量曲線 24 2.6.2 建立結構物的容量震譜曲線(Capacity spectrum) 25 2.6.3 容量譜曲線上任一性能點之周期與阻尼比 26 2.6.4 阻尼比異於5%之修正係數 28 2.6.5 任一性能點對應地表加速度之計算 28 第三章 破壞模式的介紹與塑鉸特性的假設 30 3.1 彎矩塑鉸之介紹 31 3.2 三種破壞模式的介紹 33 3.2.1 韌性充分發揮之塑鉸特性 33 3.2.2 斷面韌性部分發揮後產生剪力破壞時塑鉸特性 34 3.2.3 斷面韌性尚未發揮就產生剪力破壞時塑鉸特性 35 3.3 FEMA-273建議之塑鉸特性 35 第四章 基礎裸露橋梁耐震能力評估之容量震譜分析方法：試算例與討論 39 4.1 樁基礎之單柱型式試算例 39 4.1.1 試算橋墩之相關參數假定 39 4.1.2 試算橋柱之模擬 40 4.1.3 試算例（沖刷深度為0m）之結果 40 4.1.4 試算例（沖刷深度為3m）之結果 43 4.1.5 試算例（沖刷深度為6m）之結果 46 4.1.6 試算例（沖刷深度為9m）之結果 47 4.1.7 小結 48 4.2 樁之彎矩與張有齡公式之比較 50 4.3 沉箱基礎之單柱型式之試算例 54 4.3.1 試算橋柱之相關參數假定 54 4.3.2 試算橋柱之模擬 54 4.3.3 試算例分析 55 4.3.4 小結 56 4.4 橋梁A分析例 59 4.4.1 橋梁基本資料描述 59 4.4.2 橋梁之模擬 59 4.4.3 橋梁行車向分析結果 60 4.4.4 小結 61 4.5 橋梁B分析例 61 4.5.1 橋梁基本資料描述 61 4.5.2 橋梁之模擬 61 4.5.3 橋梁行車向分析結果 61 4.5.4 橋梁橫向分析的結果 63 4.5.5 小結 64 4.6 橋梁C分析例 66 4.6.1 橋梁基本資料描述 66 4.6.2 橋梁行車向分析結果 66 4.6.3 小結 66 第五章 結論與未來展望 68 5.1 結論 68 5.2 未來展望 69 參考文獻 711232096 bytesapplication/pdfen-US橋梁基礎裸露非線性靜力分析塑鉸bridgeexposed foundationpushover analysishingethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50393/1/ntu-94-R92521208-1.pdf