中原大學土木工程學系學位論文
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本文之目的在於探討以不同含量之再生粒料取代混凝土拌合時之天然粒料之可行性，同時亦添加奈米矽球於混凝土後，探討其機械性質、物理與化學性質及熱傳導性質之變化，再者以燒失量試驗求得燒失量與水化程度兩相比較後，印證所得之結果。 研究結果顯示，當再生粒料含量愈高時，混凝土之抗壓強度、高溫受熱後之抗壓強度、熱傳導係數、燒失量與水化程度會逐漸降低，當再生粒料含量為100％時，混凝土28天之抗壓強度折減約8.4％~10.3％、高溫受熱後之抗壓強度折減約16.9％~28.5％、熱傳導係數折減約2.6％~21.9％、燒失量與水化程度亦分別折減5.88％~7.05％與16.75％~19.6％。 此外，添加奈米矽球於混凝土後，混凝土之各項性質皆有所提升，當奈米矽球添加量為0.5％時，混凝土之各項性質有著較佳的表現。
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運輸廊道系統如高速公路系統之O-D起迄旅次分佈資料為運輸實務之重要參考資料，但要正確快速獲得運輸廊道系統之起迄旅次資料相當困難，其需要投入大量之人力資源、時間與資金，且所獲得之資料也未盡準確。因此許多學者研究在可容忍誤差下，如何有效地推估出可信之起迄旅次資料。本研究所利用之管流類推法(Fluid Analogy Method)，毋須歷史資料啟發推估程序只需要運輸廊道系統之各起迄站進出流量資料，此資料相對較易獲得，然而原始方法需修正方能應用在運輸廊道系統上。 本研究首先從時間向度觀點區分傳統應用此方法公車系統與運輸廊道系統之差異，以瞭解Tsygalnitzky(1977)所提出之管流類推法應用於運輸廊道系統上之未盡合理處。接者，本研究提出具有時間向度之修正管流類推法並以此建立起迄推估模式，藉由不同範例設計檢測此推估結果，進而瞭解模式之特性與推估能力。此推估模式之建立主要利用全天各迄點之相對吸引力值(Ae值)，假設其與各單位時間區之各迄點Ae值相同，並作為每單位時間區之旅次分配比例，推估出各組起迄旅次流量。此外本研究還假設車輛在運輸廊道系統之行駛速率為定值，進而推估出各起迄流量離開運輸廊道系統之時間區。本研究結果顯示，具時間向度之修正管流類推法可直接有效地應用於運輸廊道系統起迄推估，且具有不錯之推估能力。
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長途運輸場站包括航空、高鐵、台鐵、與客運場站等，其中航空與高鐵場站之站間距較長，使用此類型長途運輸運具之旅客出發位置的空間分布廣泛、出發時間較為分散；其場站之服務特性與短程運輸場站不同，且旅客之需求特性與一般運輸場站的旅客需求特性亦有所差異。因此，傳統大眾運輸服務較難滿足長途旅客之轉乘需求，本研究希冀透過共乘小巴士之中介運輸服務填補傳統大眾運輸服務難以滿足旅客之處，共乘小巴士之服務型態為旅客事前通知業者搭乘需求，業者安排旅客共乘事宜，並且指派車輛與司機在接送當天進行接送之服務。 業者安排事宜包括接送規劃、票價計算等，接送規劃包括旅客指派、駕駛指派、與接送路線規劃，其中，接送路線規劃的目標式考慮車輛接送路線最小化與旅客到場站後等待時間的總合最短；票價計算包括原始票價及最終票價，因本研究的旅客搭乘方式具有共乘行為，車輛在接送時車內旅客會因為車輛繞行而增加時間成本，並且有可能為了配合同車旅客的預定到達場站時間提早到達場站行程無益等候，業者將依此兩種的時間成本給予旅客票價折扣作為服務回饋。 本研究首先建立服務模式並測試旅客到場站後的等待時間對於接送路線規劃、車輛共乘安排與旅客旅行時間之影響。同時，對於是否考慮旅客到達場站後等待時間亦比較服務安排之差異，結果亦顯示若將考量列入最佳化分析，則旅客的旅行時間會些微增加，旅客到場站後等待時間明顯減少，而業者的收入也會較多，因為當接送規劃考慮旅客到場站後等候時間，同一輛車傾向於服務要求到達時間接近的旅客，而旅客的旅行時間可能因車輛繞道而增加。
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摘要 動力夯實係以夯錘夯擊地表，夯擊地表面時產生之衝擊能量藉由應力波）傳遞至地盤中，促使在應力區內之土壤顆粒重新排列且趨於緊密，進而改善土層之工程性質、降低砂土液化之機率。 隨著電腦軟硬體科技不斷之提升，運用數值方法分析工程問題越來越受到重視。本研究以數值方法模擬動力夯實，並與前人之研究結果相互比較，旨在探討夯擊引致之土壤振動及錘底形狀對改良效果之影響。 模擬分析結果顯示，使用錐尖角90度夯錘引起之地盤表面振動較平底夯錘小，此表示傳入地盤之夯擊能量應較高，故對土壤改良效益應較佳。就所模擬之一次夯擊地盤而言，錐尖角90度夯錘夯擊產生之應力其影響範圍較平底夯錘大；夯擊後地盤淺層之側向應力均較鉛直方向應力大。就產生之陷坑體積而言，不同之錘底型式造成陷坑之大小約略相同。為避免應力波之作用重疊，相鄰夯擊點應有較大之間距，模擬結果顯示夯擊點間距36 cm（約4.5倍夯錘直徑）較18 cm（約2.3倍夯錘直徑）佳。比較數值模擬與現地試驗之最大振動加速度量测值，夯擊中心點水平距離10 m處均約為1 g，差異不大。
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台灣由於平原區域之開發幾乎已達飽和狀態，因此對於擁有許多高山及丘陵地之台灣島而言，坡地的開發更顯重要。由於台灣之海島型氣候，豐水期期間之集中降雨易使地下水位急劇上升造成坡地破壞。 本研究以數值模擬方式，使用七個降雨紀錄進行砂質壤土、粉土質粘土及龍潭紅土三種均質土壤材料，加上砂質壤土和粉土質粘土、龍潭紅土和粉土質粘土、砂質壤土和龍潭紅土及龍潭紅土和砂質壤土互層材料，總共七種模型未飽和土壤邊坡，進行降雨入滲模擬分析，且亦針對邊坡舖設不透水覆蓋物與排水管進行降雨入滲分析，以了解不透水覆蓋物與排水管對於降雨期間減少地下水位上升之功效。 分析結果得到以下結論：（1）鋪設不透水覆蓋物或是鋪設排水管，在降雨結束時，坡頂與坡面交界處下方之地下水位高程比天然邊坡之地下水位高程低舖設不透水覆蓋物會使邊坡基質吸力與體積含水量不受降雨入滲的影響；鋪設排水管時，降雨入滲仍然會影響邊坡基質吸力與體積含水量；（2）排水管持續排水的效果，會使原本集中在坡趾處的水流後退至排水管前端，對於邊坡坡趾安全有幫助；（3）26.5°邊坡鋪設不透水覆蓋物時，坡頂覆蓋0.8倍坡高與坡面覆蓋1.5倍坡高為佳；45°邊坡鋪設不透水覆蓋物時，坡頂覆蓋1.25倍坡高與坡面覆蓋0.94倍坡高為佳；63.4°邊坡鋪設不透水覆蓋物時，坡頂覆蓋1.25倍坡高與坡面覆蓋0.75倍坡高為佳；（4）短期且高降雨強度所造成的影響比長期且低降雨強度所造成的影響大；（5）互層土壤中降雨入滲所造成的影響主要取決於上層土層，如果上層土壤滲透係數大，雨水易於滲入邊坡內，造成地下水位上升、邊坡基質吸力下降與體積含水量升高；（6）邊坡高度固定時，針對在坡頂與坡面交界處下方之地下水位高程，26.5°邊坡較45°邊坡高；而45°與63.4°差異不大。
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摘要 本研究利用最小平方有限元素法(LSFEM)模擬血管中因為非對稱腫瘤，造成流場中流況及質傳的影響。本文中建立了3種非對稱的腫瘤大小(53.18%、65.75%、77.65%)模式，來探討其對流場、剪應力、壓力降的變化及對迴流區域的影響。同時利用質傳來探討血液中氧濃度受腫瘤及其後迴流區影響的變化情形。 本文中模擬流場介於雷諾數100-1000之間，其流場及壓力趨勢皆與前人的研究相符合，在3種不同腫瘤模式中，在腫瘤前端入口前剪應力為最大值，而在腫瘤末端會有迴流區域產生，也就是低剪應力產生，而在腫瘤壁(53.18%)上最大剪應力值與正常管壁同斷面的最大剪應力值的比值大約為2.06：1，隨著腫瘤增大此比值會變小，此結果與雷諾數的大小並無明顯相關。 在質傳方面，腫瘤前端的氧濃度質傳量為最大，此位置也就是與剪應力發生最大的地方相近似，而在流過腫瘤末端氧濃度分佈會分為2部分，正常濃度部分是沿著正常的管壁，而另一部分低氧濃度則是在腫瘤末端迴流區域與管壁附近，由氧濃度質傳分佈說明血管腫瘤迴流區與內膜增生的相關。 基於此數值模擬方式，本研究可以有效的利用數值模擬來模擬整個複雜的流場與質傳分佈。
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台灣地區地震頻繁，建築物之耐震能力相對重要，而台灣地區老舊建築物多含有大量之磚牆作為隔間牆及隔戶牆，且我國現行建築技術規則磚構造乙章僅就磚造建築通則性之描述而缺乏完整之結構分析方法，故希望經由前人研究成果的比較，使得吾人對於磚牆力學性質及模擬方式，能更合理，使得後續有關建築物對耐震診斷與補強的工作有所依據，本文研究的主要內容乃利用ETABS V8.48軟體和現行震評估法來探討翼牆和台度磚牆對RC建築物之耐震能力影響。
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摘要 本研究主要利用分散式平行運算系統，對最小平方有限元素法(LSFEM) 進行平行化應用在二維及三維的數值流場進行模擬。首先使用區域分割法(Domain Decomposition) 之方式在元素(Element)上進行平行，並且討論以不同的網格數及節點數，在不同數目的CPU 上進行處理。比較循序化(Sequential Code) 與平行化(Parallel Code)在計算結果之誤差百分比、流場現象與平行效益(Parallel Efficiency)之情形，模擬結果雖因網格密度、時間間隔、精確度等會造成些許的誤差，但整體結果發現平行化所得之結果與原來循序化結果相符合，使用不同數量的CPU 可以明顯的縮短50%~100% 效果，因此可以預估在未來以LSFEM 進行複雜的數值計算時，分散式平行運算必可以加入LSFEM 模式中作為高效率的計算工具。
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中文摘要 本文主要模擬三維熱交換器中散熱圓管同軸或交錯排列之熱流場影響，其數值方法是利用最小平方有限元素法（LSFEM）進行數值分析。本研究針對同軸和交錯兩種散熱圓管〈4排〉不同的排列方式進行模擬，在固定鳍片間距為〈8 fins/in〉下，模擬過程中假設流體為穩態流場、不可壓縮流體，並且在層流的狀態下〈Re=200至600〉通過熱交換器。觀察兩種不同管排列方式對壓降、壓力係數、熱傳係數、局部紐賽數的影響。 由數值模擬結果證明，在平均熱傳係數上，散熱圓管以交錯排列的方式下，交錯排列的平均熱傳係數比同軸排列高10-30%，此外，在不同雷諾數下，與高雷諾數相比，低雷諾數的影響較大。在壓降方面，散熱圓管以交錯排列的方式下，交錯排列比同軸排列有較高的壓降；在散熱圓管表面同軸排列和交錯排列的壓力係數的變化，在90度左右有所差異，且此區域，交錯排列比同軸排列第二根至第四根散熱圓管表面的局部紐賽數高25%-50%。整體上，數值結果與實驗測量相符。
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摘 要 本研究利用最小平方有限元素法求解Navier-Stokes equations及熱擴散方程式，模擬三維圓管後附加一矩形鰭片所造成流場及熱傳現象之影響。在本文中考慮不同雷諾數(Re=200、600、1000)及不同鰭片長度(0、2H、3H、4H)，來探討流場的流線、壓力、溫度及紐賽值分佈。 雷諾數大於40，圓柱後方會出現二排渦流，此即為馮．卡曼渦漩，流場中之圓管後加上一鰭片後，使得其渦漩後移甚至削減，隨著鰭片的增長使得其削減效果會更好。對於壓力而言，加裝鰭片後圓管兩側極小值也跟著降低，所以有助於流場的流速增加。因為渦漩會造成圓管後有一高紐賽值區，鰭片的存在會使圓管後部份紐賽值減少，隨著鰭片長度的增加，高熱傳區域也隨之增加。雷諾數越高，鰭片的有無對於流場與熱傳現象有較高的影響。利用最小平方有限元素法所模擬之現象與實驗做比較亦有較佳的結果。