中原大學土木工程學系學位論文
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本研究推求降雨逕流歷線，採用單位歷線模式中易於推求且參數條件需求較低的三角形單位歷線。其基期與洪峰流量值推估中所考慮之形狀參數 值，乃由國外地文資料分析而得，並非完全適用於台灣地區。因此本研究將推估適用台灣地區的 值範圍及退水曲線等參數值。 本研究以大甲溪上游集水區為模擬場址，推求適用台灣地區之三角形單位歷線各因子之適用範圍。首先對近年發生四場颱風之水文資料以自行撰寫之程式分析，求得各子集水區之最佳 值，並以較早期發生之六場颱風進行降雨逕流模擬，以驗證各子集水區 值之適用性。至於流量歷線之退水段將考慮降雨入滲所造成基流量之改變，並求入滲量與基流量兩者間的比例因子，據以估計其退水係數。 本研究由四場颱風資料推估出各子集水區之最佳 值，依松茂站、七家灣站、南湖站及合歡溪站資料推估此四集水區分別為5.16、5.51、6.02及4.82。若引以驗證較早期所發生之六場颱風，其計算流量歷線之線型、洪峰流量及洪峰到達時間皆有不錯之模擬結果；至於入滲量與基流量兩者間的比例因子 ，其值約介於0.008至0.012間。其次退水段之退水係數 值為1.01時，其模擬結果與觀測資料相當接近。
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未飽和裂縫邊坡土壤受降雨作用，除了部份降雨成為地表逕流外，其餘的雨水會隨裂縫滲入地表下，由於水之入滲除使地下水位升高外，亦使土壤中孔隙水壓力上生、增加土體下滑應力以及土壤抗剪強度降低之弱化現象，使得邊坡發生破裂變形，甚至發生滑動破壞。然而一般邊坡穩定分析常忽略裂縫、降雨滲流之影響，且大都將土體物理性質視為定值以分析其穩定性，並未考慮到裂縫、含水量變化對土體抗剪強度隨時間變化之影響，故其所評估之邊坡穩定性也未能顯示出於何時可能發生崩坍破壞，顯露出目前邊坡安全之分析尚不夠完備。 本研究結合降雨、滲流及邊坡穩定分析等知識與方法，及考慮不同深度與位置之坡地裂縫，應用地下水水流FEMWATER數值模擬模式，模擬有裂縫之邊坡在降雨後其土壤內含水量及地下水水位隨時間變化之情形，並將其含水量隨時間變化之結果轉換成STEDWIN邊坡穩定軟體所需物理參數，針對不同狀況，分析各時段之坡地安全係數，以推估邊坡之破壞時間與破壞面位置，探討降雨時坡地裂縫對邊坡穩定之影響行為。 模擬結果顯示，坡地安全係數值會隨裂縫位置改變而產生變化，坡地裂縫越深或越接近坡頂時越易發生破壞，而裂縫深度亦會造成邊坡破壞模式之改變。
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桃園地區的土壤多為第四世紀的紅土、礫石，由於紅土為較不易入滲之介質，紅土的顆粒較小且易吸附水分，更因為紅土在入滲過程中，因吸水膨脹以致堵塞土壤孔隙，隨著土壤的含水量漸趨飽和，使得土壤孔隙變小，造成入滲率在入滲過程中快速下降之現象。因此，本研究對於桃園紅土地區進行土壤入滲試驗，以探討紅土之入滲行為。 本研究首先分析紅土試驗場址土樣，求得試驗場址紅土之平均比重為2.61，單位體積中的乾土單位重為1.65g/cm3，紅土坋黏土比例約為四比六左右。其次經由實驗室滲漏儀試驗，得到紅土飽和水力傳導係數約為3.3mm/hr，並利用現地入滲試驗求得紅土最終入滲率約在4~5mm/hr之間，發現土壤最終入滲率略大於飽和水力傳導係數，分析應為現地入滲試驗較實驗室飽和水力傳導係數試驗多出了初始水頭勢能與土層吸水勢能所致。 最後本研究並針對Kostiakov、Mezencev、Horton三種不同入滲經驗公式進行桃園紅土入滲適用性分析，發現整體而言Kostiakov入滲經驗式較適合於乾燥土層的短時間入滲，故較不適用於桃園紅土。Mezencev入滲經驗式於桃園紅土入滲行為擬合相近，而Horton入滲經驗式於初始含水量較高之土壤入滲行為也有不錯的效果。
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中文摘要 本研究主要目的是探討降雨入滲使得坡地之地下水位抬高，造成坡面產生滲流面，當滲流產生後的實際水力梯度大於土體的臨界水力梯度時，土體中的細顆粒（填料顆粒）將沿著土體骨架顆粒間的孔道移動或被帶出土體而產生管湧現象。本研究為探討此現象，首先在公式推導部分利用動量方程式推估坡地內和坡面管湧現象，及顆粒臨界啟動速度公式，並據以推算坡面臨界水力梯度。 為驗證推導式之正確性，本研究並進行實驗室管湧現象模型試驗，即採用渥太華編號c778標準砂並經篩選後之均勻粒徑砂，進行均勻砂之基本物理試驗，同時求其出水力傳導係數。其次，建立管湧模型試驗系統與供水系統，進行數組管湧現象模型試驗，並得知在不同坡面坡度情況下之臨界水力梯度值。 最後本研究以FEMWATER數值模式模擬管湧滲流實驗在不同坡度之臨界狀態，模擬出坡面土壤顆粒當時之啟動速度。根據理論推導，模型試驗及數值模擬過程，本研究分別得到不同坡度下之臨界水力梯度，並比較其間之差異，據以做為後續探討滲流面管湧現象之參考。
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摘要 目前土木工程上對於訊號處理仍以傅立葉轉換為主，但是這個方法僅適用於線性與穩態的結構振動現象，故對於非線性系統所產生的非穩態訊號而言，其分析結果已喪失訊號本身所代表的物理意義。此外，於進行橋梁動態載重試驗的過程中，無法避免四周環境所產生的擾動與各種雜訊，因此所獲得的振動訊號會存在模態混合現象。 本研究主要目的乃是期望能有效排除模態混合現象產生，因此本研究嘗試以經驗模態分解法(EMD)與間斷性準則為主要研究方法，藉由其特殊的複合訊號分解功能，企圖將橋梁振動訊號加以淨化，使訊號更加潔淨與清晰。研究過程中採用新濱二號橋、興南橋及捷運橋梁之橋梁動態載重試驗資料為研究實例，於EMD分解過程中分別採用CE(Component from Extrema)與CEI(Component from Extrema with Intermittency Testing)兩種訊號分解模式與不做訊號分解模式進行探討比對，同時於CEI模式中亦針對不同的間斷性準則限制條件進行變化，探討間斷性準則限制值修正模式(n1-Δ)於橋梁振動訊號淨化之適用性，最終以希爾伯特-黃轉換(HHT)為訊號解析工具，分別比較分析各分解模式所獲得結果之差異與優劣。 根據研究結果發現，間斷性準則限制值修正模式確有其存之必要性，且由新濱二號橋與興南橋訊號分析結果得知，CEI-15模式所得的淨化效果最佳；由捷運橋梁訊號分析結果發現，CEI-30模式所得的淨化效果最佳。
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建築物的耐震能力與其構件之韌性能力有關，然而許多老舊建築物由於當初設計時缺乏耐震設計觀念，或者現場施工不當，造成構件韌性能力不佳，例如梁柱構材端部塑鉸區箍筋間距太寬、箍筋為90度彎勾、梁柱接頭區無剪力筋、主筋搭接或錨定長度不足、混凝土品質低落或混凝土保護層厚度不夠等缺失，以致構材韌性或強度不足而容易發生脆性破壞。 本文利用鋼筋混凝土梁柱構材之混凝土極限應變及塑鉸長度之經驗公式，推算梁、柱構材之塑性旋轉角值，進而模擬梁柱構材之塑性行為。同時利用SAP2000之非線性推覆分析方法，求建築物容量曲線並經由ATC-40所建議之容量譜法求得需求譜與容量譜的交點，推估老舊建築物之耐震能力。
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本文以雙塔對稱斜張橋為例，應用有限元素法建立二維、三維分析模型，並利用電算程式進行斜張橋靜、動態分析比較，探討地震力作用下結構體動態結構行為。分析時考慮非線性樑柱效應、纜索中垂效應和大變位效應之影響。首先進行初形分析找出合理之初形位置及預力分佈，以此初形位置進行振態分析、變形分析、地震力分析。文中選用集集地震（TCU084日月潭氣象站測站）為地震荷載，考慮不同方向之地震力輸入，觀察超大跨距斜張橋在強震作用下之結構行為。數值分析結果顯示，在水平順橋向地震力作用下，歷時過程中大樑振動均以反對稱之形式出現，大樑中點幾乎無位移產生，考慮大變位效應後非線性效應較為明顯，大樑中點開始出現位移；垂直向地震力作用下大樑振動均以對稱之形式出現。
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本文應用有限元素法建立高屏溪單塔不對稱斜張橋穩定性分析模式與相關電算程式，藉電子計算機數值模擬分析，了解並掌握高屏溪斜張橋結構穩定特性。本文探討不同索面配置及橋塔斷面積變化對高屏溪斜張橋穩定性之影響。採用線性穩定分析方法，尋求全橋車流滿載情形下其臨界荷重值(critical loads)與對應之挫屈模態(buckling modes)，並藉由數值分析之結果，探討纜索預力、結構形狀配置與非線性效應對於斜張橋整體結構穩定性之影響。文中以五種不同索面配置型式以及四種橋塔斷面縮減模式，在考慮非線性效應包含樑-柱效應與纜索中垂效應作用下，對斜張橋的穩定性影響並與線性分析結果比較。應用本文所建立之分析理論與電算程式所得結果，可有效判斷橋樑結構的承載能力與運動行為，作為斜張橋設計及施工時之參考依據。
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本文應用有限元素法建立斜張橋結構非線性分析模式與相關電算程式，重點置於考慮溫度效應對斜張橋整體結構行為之影響。藉電子計算機模擬分析，探討溫度效應對橋面拱度、橋塔變位及桿件應力之影響，以期了解其對整個斜張橋結構行為之影響。本文取兩個斜張橋為例，首先針對全橋於常溫狀態與增溫狀態下，探討溫度效應對其結構行為之影響，並各別以雙、單懸臂工法，進行倒拆法逐段施工並同時考慮溫度效應對部分施工階段結構行為之影響。文中非線性效應考慮了樑柱效應及纜索中垂效應，且分析時僅針對非線性效應進行分析比較。預期研究結果將有助於提升對斜張橋結構行為有更進一步的了解。
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坡地的開發固然為非不得以的手段，然如果不認識坡地、保護坡地、建立民眾以及讓政府對坡地上的預警功效加以重視以及瞭解，也是枉然。 本研究在控制成本為前提下，提升雷射監測設備的自動化、人性化等需求。本研究利用Visual Basic設計其人機介面（程式），由於雷射監測系統與本程式之間還需I/O埠，本研究假設其I/O埠為單晶片模組，因此在程式設計上，假設其訊號來源為單晶片模組。此外，為了瞭解雷射監測系統的基本性質，本研究亦針對雷射的基本性質進行實驗，其中所使用的半導體雷射（Semiconductor Laser）有一般型：650nm波長，初始輸出功率為1.75mW 0.05 mW；增強型633nm波長，初始輸出功率為5.7mW 0.05 mW雷射兩種，在距離上分別針對50公尺以及100公尺進行實驗。 根據本研究的成果指出，增強型雷射的光源擴散幅度較小；而雷射最長可啟動Switch Box的距離，本研究訂定其有效距離係數為2。而本研究所設計的人機介面經過測試證實，當本程式偵測到訊號產生變化時，能正確的將訊號透過電子郵件發送至指定收件人，並且可由手機上網（GPRS）收信瞭解其內容以達到人性化、自動化、使用成本低廉的目的。除此之外，亦可透過週期性監測瞭解雷射監測系統的訊號正常與否。