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開合式單跨救災輕便橋之研究與開發

台灣位於亞熱帶，常受颱風影響，由於台灣地形坡陡且急，加上極端天氣的改變，造成強降雨越趨明顯，使得近年來橋梁常因洪水與土石流發生毀壞。 當橋梁毀壞時，最重要的就是恢復交通。目前所知的便橋有鋼便橋、FRP便橋或者是軍用的架橋車，但此類便橋笨重且運送不易，因此，本研究針對上述缺點，設計出開合式單跨輕便橋，可作為臨時緊急救災橋梁，在第一時間解決交通中斷的問題。由於所設計的單跨橋重量輕且方便收納，民眾可以在半小時內自己組裝完成，即便在偏遠山區或交通不易到達地區，也可以使用。 本研究之輕便橋利用縮圖器的概念進行設計，製作出可伸縮的單跨輕便橋，方便組裝與收納，而模型桿件使用中空桿件，可減輕重量便於搬運，為避免在河道中施作橋墩，開合式移動橋梁的設計概念來進行橋體的剛體旋轉完成渡河，本研究針對實際試體進行靜態與動態試驗，檢核所設計的輕便橋是否滿足AASHTO人行陸橋設計規範的規定，並配合使用MSC Patran與Nastran有限元素軟體進行數值模擬，比對數值模擬結果與試驗數據。

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地工合成材料應用於呈層複合土壤水質淨化系統之研究

目前國內的生活污水大多經由污水下水道系統收集至污水處理廠處理，以減低對環境的影響，然而因其造價高且施工工期長，短期內並無法達到全面普及，由其在住戶較零散之郊區或偏遠山區，生活污水往往未經處理便排入河川或水庫集水區內，進而造成水體水質受影響。鑑於此，近年來國內開始採用現地自然淨化處理系統(natural treatment system, NTS)來解決現階段問題，諸如人工濕地、礫間淨化處理及土壤入滲處理系統等，然此類系統卻常受限於較低的水力負荷率而導致阻塞，故日本發展出一套新興的土壤處理技術「呈層複合土壤水質過濾系統(multi soil layering system, MSL)」，其水力負荷率較大，且因系統設置於地底下，大大的降低了人為的干擾及維護管理的作業，有效的改善NTS缺點。 MSL系統主要由土塊混合層(soil mixing block layer, SML)及透水層(permeability layer, PL)組合而成，日本之MSL案例中係以椰纖或麻布袋來包覆SML，然在長期使用下容易分解腐化而影響系統壽命，為改善此一問題，本研究採用耐久性較佳且品質較穩定之地工合成材料(地工不織布)來取代椰纖或麻布袋，並以自行開發之MSL滲透過濾儀來進行一系列的室內實驗，以探討地工不織布在不同的水力負荷作用下，對於MSL之水質淨化成效表現，作為後續實務工程材料選擇參考。 由實驗可知，相同厚度地工不織布淨化效果優於黃麻布，故以地工不織布取代黃麻布實屬可行，且較厚之地工不織布表現較薄者佳。另外，地工不織布MSL系統之水力負荷率位於3000~5000 L/m2/day之間時，水質污染削減效果最佳。

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以即時監測探討水平式灌漿行為機制

在捷運潛盾隧道施工中，需從既有結構物台高鐵鋼筋混凝土箱型隧道下方穿越，穿越途中必須排除一道高鐵連續壁及一道在台高鐵隧道間未知是否殘留型鋼的Soil Mixing Wall（簡稱SMW），拆除以上障礙必須先進行地盤改良，由於改良區域位於高鐵隧道下方，必須維持台高鐵的正常營運，決定於高鐵旁設置工作井，在高鐵的連續壁後進行水平式鏡面二重管複相灌漿及水平式二重管雙環塞工法來排除上述兩道障礙。 水平式鏡面二重管複相灌漿需以二重管穿越工作井及高鐵連續壁，並分階段計測湧水量，洗孔至壁後5.8m，以每階25cm向後回灌瞬凝藥劑及緩凝藥劑直至完成該灌漿孔位。水平式二重管雙環塞工法以孔徑152mm、118mm及96mm三種套管並加裝逆止閥鑿穿工作井、高鐵連續壁及SMW型鋼，將型鋼取出，再鑽至型鋼後預定深度，埋設馬歇管，最後將套管全數取出，並於馬歇管周圍孔隙進行回填灌漿，鑽孔埋設深度長達52m，改良土量達7,826.365m3。 在台高鐵鋼筋混凝土箱型隧道下方進行水平式補償性灌漿，在洗孔過程中會造成土體的流失導致隧道沉陷，在灌漿過程中可能造成土體中壓力的增加而導致隧道隆起，因此於灌漿影響範圍內的結構裝設一系列的即時監測系統，利用即時監測數據作為洗孔、灌漿施工時的依據，使隧道在變形容許範圍內得以正常運作。本文將探討即時監測系統的數據校正，及分析台高鐵隧道下方的水平式補償性灌漿對鄰近結構的影響，及以即時監測探討水平式補償性灌漿行為機制。

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選定分包機制應用於公共工程之可行性探討–以建築工程為例

隨著時代的演進與經濟的發展，建築工程的複雜度及專業需求愈來愈高，單一承包商很難完成，由不同廠商施工的分包模式已成為常態。現行政府採購制度，對分包廠商的選用及優劣缺乏相關的規定及審查規範。承包商在低價搶標後，多採低單價分包策略，選用沒有足夠的專業技術及財務能力的分包廠商。因此，造成工程進度落後及採購品質不良，影響工程順利進行，所以，分包商決定工程品質。 有鑑於分包商決定工程品質之因素，本研究將從國內外文獻回顧，民間建築工程引進國際管理方式之選定專業分包機制，期望提升營造產業競爭力，改善分包制度亂象，並從國內案例及專家訪談分析中，參採擷取指定分包精神，建立選定分包（Selection Subcontract）機制應用於公共工程之可行性。 最後建議修正政府採購法、施行細則等相關規定，訂定公共工程選定分包制度，建議機關基於採購標的之重要項目或達一定數量或金額以上，依選擇性招標規定辦理選定分包商，若為新工法或新設備等特殊性，則採用最有利標決標方式。初期為避免不當限制競爭及濫用，以報上級機關同意後辦理。另由公共工程主管機關結合營造業主管機關，建立「公共工程優良及合格廠商名單」，提供名單供選定分包邀請投標，以遴選適當的分包廠商。

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六龜紅水仙地區土石流災害之調查、模擬與重建成效

六龜紅水仙地區於民國98年莫拉克颱風，發生大規模土砂災害。故本研究以農委會水土保持局所列管之高市DF055土石流潛勢溪流(紅水仙溪)為探討案例，本研究區域自民國97~101年進行多次土石流之易致災因子調查，利用3S技術(GPS、GIS、RS)及UAV無人航空載具拍攝，探討近年來集水區崩塌地、土石流與河道變化。而針對崩塌料源區部份，採用赤平投影分析法，應用在不連續面調查，以探討大規模崩塌之破壞機制。並根據現勘結果進行50年及200年雨量重現期之FLO-2D二維數值模擬，分析土石流流動特性與災害範圍比對。最後，本研究尚探討災後緊急搶修之原則、流程與策略，並在原址重建紅水仙橋，其災後重建之成功案例，可供相關單位作為平時之災害搶修與復建教育推廣之參考。本研究結果如下： (1)由災前災後土石流調查結果，堆積區土砂高度約2~4m，堆積扇範圍17.27公頃，最寬處達610m，中間寬約350m，估計現有之土方量約為60萬m3；而流動區兩岸溪谷坡面遭土石流縱、橫向破壞，河寬約20m；發生區之崩塌總面積約為13.14公頃，崩塌深度約介於5~15m之間，預估總崩塌之土方量約有130萬m3以上；(2)透過地表地質調查結果，可以求得一組平均之不連續面位態為N60°E/60°E。於中游流動段兩岸坡面岩體受岩層之褶皺或破碎，致層面等規則性不連續面對坡面之發育，產生大量破碎帶地層；上游發生區岩層節理發達、連續性佳，為層面及坡面岩楔解壓節理所形成之楔型滑動；(3)由200年重現期FLO-2D模擬堆積範圍約10.71ha，而風災實際造成紅水仙地區之堆積扇範圍為17.27公頃，兩者之差異範圍約為6.56公頃，約有38%之差異。

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GFRP複合材料應用於垂直植生綠化單元採用之研究

本研究利用玻璃纖維強化高分子複合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic, GFRP)質量輕、強度高、耐腐蝕、耐候性佳以及優異的隔熱與絕緣等特性，應用GFRP構件於「植生壁面綠化系統」，以取代傳統植生立面結構之金屬材料。本研究係分別進行GFRP構件生物相容性實驗與GFRP構件力學實驗。GFRP構件生物相容性實驗係以炮仗花與薜荔2種藤蔓植物，針對以GFRP螺桿圓棒與GFRP光滑圓棒2種構件進行表面不加工、塗布油漆與塗布環氧樹脂(Epoxy)，共有12種搭配組合，其每組3盆共36盆植栽試體進行實驗。GFRP構件力學實驗包含GFRP構件三點抗彎載重實驗、GFRP構件化學接合拉力實驗共3組試體、GFRP構件物理接合拉力實驗共3組試體以及玻璃纖維紗束拉力實驗共15組試體。以上將藉由實驗結果與探討，將GFRP構件設計施作成「GFRP植生窗框」，供藤蔓植物進行攀爬。最後除了計算「GFRP植生窗框」碳足跡外，並以不鏽鋼材(SUS304)與鋁合金(6063-T5)材料模擬針對「GFRP植生窗框」之整體碳足跡減量效益進行探討。本研究乃運用FRP材料優於金屬材料之特性，應用於「植生壁面綠化系統」，以克服現有立面綠化之金屬結構的缺點，期許對於臺灣都市環境中之建築物發展植生壁面綠化技術能有所助益。

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無機聚合物置換或添加水庫淤泥之性能探討

臺灣水庫淤積嚴重，清淤處理及運棄不僅成本高且淤泥易造成二次污染。近年無機聚合物材料之研究發展蓬勃，性能逐漸受到肯定，然其成本仍是主要競爭弱點。在其配比之固形成分中包含的變高嶺土，不但價格高且不環保，如果可以採用水庫清淤的淤泥廢棄物來置換變高嶺土或直接添加於無機聚合物中，成效頗值期待。本研究之內容除包含分別將原型與經焙燒後之水庫淤泥以不同比例取代變高嶺土或直接添加方式，製成無機聚合物試體進行抗壓強度試驗。另外亦探討將前述試體再經煆後之強度。結果顯示以水庫淤泥取代變高嶺土之無機聚合物抗壓強度皆超過原配比者，尤其以取代量75%者表現最好。經過650℃焙燒3小時之水庫淤泥，不論任何比例取代量，其強度都低於未焙燒者，早期強度甚至不如原配比。而再經煆燒後試體因裂縫不易控制，其試驗數據不穩定，但其強度仍明顯有低於未經煆燒者之趨勢。本研究之成果對於水庫淤泥的出路有正面的提示，並初步可知，使用高溫焙燒或煆燒似皆尚屬無謂。

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翼牆與單鋼柱實驗之影像量測與嵌入式系統相機之可行性

結構實驗是進行地震工程相關研究的重要方法，相關的量測技術研發也是不可或缺的工作。隨著數位攝影科技的進步，利用數位攝影技術進行實驗量測的可行性隨之大幅提升，其普及化與成本降低更是未來選擇的趨勢。由國內自行研發的影像量測分析系統ImPro Stereo採用一種簡易的方法進行3D位移量與平面應變場的分析，並已透過零應變分析發法驗證其精準度。但ImPro的平面應變場分析尚未進行與大量傳統應變計量測數據做比較。 本文介紹兩個影像量測應用於結構實驗之案例。第一個案例利用翼牆反覆側推實驗來驗證ImPro Stereo影像分析軟體於翼牆與柱交會處之裂縫分析。第二個案例利用鋼柱單柱反覆側推實驗來比較本研究所開發的影像分析應變場量測技術其適用性和準確性，並與傳統的應變計分析方式做比較，得到一個相對可信的適用範圍，以便提供未來相關實驗方法之參考。相較於過去研究人員需要以較複雜的方式才能分析，本研究開發的影像分析軟體讓研究人員得以快速地操作各個影像分析的流程步驟，進而求得量測區域的位移場與應變場，減少相關的研究時間和成本。最後，將嵌入式系統的觀念帶進本影像量測技術，以研究室既有的智慧型相機進行其可行性評估，判斷是否可以提升其品質，降低人力需求與成本。

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實驗影像量測之相機偏移修正與FPGA系統相機應用可行性

影像量測技術於近年來開始廣泛地被應用於地震工程結構實驗。影像量測過程中發生的相機微量偏移是一個難以避免的誤差來源。在實驗的過程中，相機應保持穩固不動以避免在三角定位時產生誤差。而可能讓相機晃動的原因有－戶外實驗的強風、三角架的不穩固，以及任何非預期的人為碰觸。在長達數小時的量測中，即使是相當微量的相機偏移都將導致後續影像分析的嚴重誤差。 本研究在實驗進行時在地面上貼設數個不動點，做為相機偏移及相片校正的依據。本文利用第一張照片的不動點影像座標做為初始依據，計算後續照片的移動量及旋轉量。接著對於偏移後照片進行重新取樣，產生修正後的照片，以利進行後續的影像分析。本研究以國家地震工程研究中心執行的單柱搖擺實驗，驗證相機偏移之誤差修正的實用性。本文將探討雙相機量測系統與FPGA (Field-Programmable Gate Array)系統整合的可行性評估。

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地震後火災消防用水源整備之研究

劇震發生，地表搖晃劇烈，引發二次災害以火災最為嚴重，除造成地下管線破壞，同時於第一時間伴隨多起火災，消防單位苦無消防栓水源可用，並添加救災難度。 為強化我國消防水源整備作為，蒐集美、日兩國及臺灣921集集大地震救災案例文獻、水源法令等資料分析探討，設計問卷進行調查，以消防人員為受訪對象，並運用SPSS軟體統計分析，實施信效度、次數分配統計及交叉表分析。 研究結果顯示:1.天然水源與人工水源互相搭配，建立多元化水源。2.消防單位強化河川湖泊抽水措施，因應消防栓無水時使用。3.消防人員排斥長距離水帶佈署，但認同幫浦加水帶組供水訓練。4.事先規劃地震救災路線，震後調查避難者用電狀況。5.GPS數位化各種消防水源資料，快速找到取水位置。6.建置以「村、里」級為自主防災組織，興建蓄水池當初期滅火水源。期能提供消防單位平時建置多元化消防水源與強化訓練之參考。