張國鎮臺灣大學：土木工程學研究所劉光晏Liu, Kuang-YenKuang-YenLiu2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50146本研究旨在探討支承系統對橋梁耐震性能的影響，達到經濟的設計與補強方式。首先回顧九二一集集大地震與美國北嶺地震、日本阪神地震中橋梁的損壞模式，由災害統計資料，檢討說明橋梁震害的差異性。根據國內橋梁特性，在賦予支承系統適當的性能後，定義為功能性支承系統，須具備下列功能：(1)限制位移–防止行車力致使上部結構滑動；(2)滑動磨擦消能–橡膠支承墊滑動磨擦；(3)最適止震塊–僅作橫向防落不傳遞地震力；(4)足夠的滑動位移–提供磨擦消能機制；(5)足夠防落長度–確保不落橋。由於目前耐震設計以橋柱為主要消能構材，本研究提供塑性鉸的模擬方法，作為側推分析與非線性動力分析之用，並與實驗結果比較後可行。為了解支承系統對橋梁整體耐震行為之影響，本研究進行非線性動力歷時分析，探討簡支型式之標準橋梁，於中度地震、設計地震與最大考量地震下，因橡膠支承磨擦滑動發生時，橋面版與橋柱之位移需求以及橋柱受力關聯性。分析變數包含止震塊間距、止震塊剪力強度、上部結構連續化、上部結構重量分佈與材料強度等。根據前述分析結果，本研究提出含支承磨擦滑動之耐震性能評估。基於ATC40分析流程，建議合適的等值阻尼比預測公式，透過非線性靜力側推分析獲得結構容量譜，預估橋梁在設計地震與最大考量地震下因磨擦滑動所產生的最大位移需求。最後，再由前述動力分析結果，採用歸屬度函數建立橋梁易損性曲線。易損性曲線之損害因子以支承磨擦滑動長度、橋柱位移韌性與橋柱剪力強度為指標，作為相似橋梁快速損害預估的工具。第一章 序論 1.1 前言 1-1 1.2 研究課題 1-3 1.3 研究架構與方法 1-4 第二章 橋梁震害探討與性能規範發展 2.1 前言 2-1 2.2 美、日橋梁震害回顧 2-1 2.2.1 1994年美國北嶺地震 2-1 2.2.2 1995年日本阪神地震 2-1 2.3 九二一集集大地震橋梁震害 2-2 2.3.1 橋梁損壞模式調查與統計 2-2 2.3.2 橋梁震害探討 2-5 2.4 橋梁耐震性能設計法發展 2-7 2.4.1 美國研究成果 2-7 2.4.1.1 美國應用科技協會 2-7 2.4.1.2 美國加州結構工程師協會 2-8 2.4.1.3 美國州公路及運輸協會 2-8 2.4.1.4 美國美國加州州公路局 2-9 2.4.2 日本研究成果 2-10 2.4.2.1 日本社團法人道路協會 2-10 2.4.2.2 日本財團法人鐵道總合技術研究所 2-10 2.4.2.3 日本土木學會 2-12 2.4.3 台灣研究成果 2-13 2.4.3.1 交通部公路總局 2-13 2.4.3.2 交通部高速鐵路工程局 2-13 第三章 橋柱塑性鉸分析與實驗驗證 3.1 前言 3-1 3.2 鋼筋混凝土構件塑性鉸文獻研究方法 3-1 3.3 鋼筋混凝土柱之破壞模式分析 3-3 3.3.1撓曲行為之分析 3-3 3.3.1.1柱斷面彎矩-曲率、軸力-彎矩關係之建立 3-3 3.3.1.2 柱構材彎矩-轉角關係之建立 3-4 3.3.2 剪力行為之分析 3-6 3.3.2.1柱剪力強度-韌性比關係之建立 3-6 3.3.2.2柱剪力強度-轉角與彎矩-轉角間關係之轉換 3-7 3.3.3 鋼筋混凝土柱破壞模式之判別 3-8 3.4 鋼筋混凝土柱塑性鉸之設定 3-8 3.4.1 SAP-2000有關「M3塑性鉸」之設定研究 3-9 3.4.2 單柱式鋼筋混凝土柱塑性鉸之設定 3-10 3.4.3 構架式鋼筋混凝土柱塑性鉸之設定 3-11 3.5 單柱式鋼筋混凝土柱非線性行為之分析與探討 3-12 3.5.1 國家地震工程研究中心BMR1-R試體 3-12 3.5.2 國家地震工程研究中心BMC1試體 3-13 3.5.3 日本土木學會JSCE-4試體 3-13 3.6 鋼筋混凝土構架非線性行為之分析與探討 3-14 3.7 小結 3-15 第四章 功能性支承系統對橋梁地震反應之參數研究 4.1 前言 4-1 4.2 功能性支承系統 4-1 4.3 地震力需求 4-2 4.3.1 設計地震力演進 4-2 4.3.2 輸入地震選擇 4-3 4.3.3 一般地震之人造地震 4-4 4.3.4 近斷層地震之人造地震 4-4 4.4 橋梁結構容量 4-5 4.4.1 橋梁結構一般說明與假設條件 4-5 4.4.2 橋梁構件非線性數值模型 4-5 4.4.2.1 上部與下部結構間之模擬 4-6 4.4.2.2 橋柱－塑性鉸 4-6 4.4.2.3 橡膠支承－滑動磨擦 4-7 4.4.2.4 止震塊－碰撞 4-8 4.4.2.5 鉸接版 4-8 4.4.2.6 分析模型編號 4-8 4.5 分析流程 4-8 4.6 分析結果探討 4-9 4.6.1 一般地震 4-9 4.6.1.1橫向止震塊間距 4-9 4.6.1.2橫向止震塊剪力強度 4-10 4.6.1.3上部結構連續化 4-10 4.6.1.4上部結構跨數 4-10 4.6.2 近斷層地震 4-11 4.6.2.1橫向止震塊間距 4-11 4.6.2.2橫向止震塊剪力強度 4-11 4.6.2.3上部結構連續化 4-11 4.7 小結 4-12 第五章 功能性支承系統之位移評估 5.1 前言 5-1 5.2 磨擦滑動之等效阻尼比 5-1 5.2.1 文獻研究成果 5-1 5.2.2 本研究建議方法 5-2 5.3 容量震譜法之分析流程 5-3 5.3.1 彈性反應譜與地震需求譜 5-3 5.3.2 容量曲線與結構容量譜 5-4 5.3.3 地震需求譜之折減 5-5 5.3.4 求取功能績效點 5-7 5.4 案例分析 5-8 5.4.1分析橋梁模型 5-8 5.4.2 非線性動力歷時分析 5-9 5.4.2.1 一般地震分析結果 5-9 5.4.2.2 近斷層地震分析結果 5-11 5.4.2.3 非線性動力歷時分析結果彙整 5-11 5.4.3 容量震譜法分析結果探討 5-12 5.4.3.1 一般地震分析結果 5-12 5.4.3.2 近斷層地震分析結果 5-13 5.5 小結 5-13 第六章 功能性支承系統易損性曲線之初步分析 6.1 前言 6-1 6.2 易損性曲線建立方法 6-1 6.2.1 文獻研究成果 6-1 6.2.2 本研究建議方式 6-3 6.3 易損性曲線分析結果 6-4 6.3.1 一般地震分析成果 6-4 6.3.2 近斷層分析成果 6-4 6.3.3 921集集大地震橋梁震害比較 6-5 6.4 小結 6-5 第七章 結論與建議 7.1 結論 7-1 7.2 建議 7-2 參考文獻14248238 bytesapplication/pdfen-US橋梁支承耐震評估補強bridgebearingseismic evaluationretrofitthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50146/1/ntu-95-F88521230-1.pdf