橋梁功能性支承系統耐震性能設計與評估補強方法之研究

Seismic Evaluation and Retrofit of Highway Bridge Structures with Functional Bearing System

劉光晏(Kuang-Yen Liu)

指導教授 ： 張國鎮

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/博士(2006年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2006.00602

摘要

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。

關鍵字

橋梁 ； 支承 ； 耐震評估 ； 補強

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bridge ； bearing ； seismic evaluation ； retrofit

參考文獻

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