中原大學土木工程學系學位論文
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本文主要嘗試利用向量式有限元素法來模擬平面構架同時具有幾何、材料非線性，及材料達到極限狀態後構架斷裂、坍塌等3種行為。有別於傳統有限元素法以變分法為基礎的方法，向量式有限元素法乃以構件和質點為模擬基礎的物理模式，它將連續體定義成一群質點的組合，利用牛頓運動定律描述質點的運動，因此向量有限元素法的計算變成一組簡單的向量方程式計算。 模擬問題時利用變形座標來分解剛體位移和變形位移且納入軸向力對彎矩勁度的影響，ㄧ般稱為弓形效應，因此能夠更真實地來模擬連續體同時具有大的剛體運動和大的幾何變形行為。從塑性理論建立平面構架由彈性進入塑性分析模形及流程，由材料力學彎矩-曲率的解析解來反應平面構架彈塑性行為，且以本文所建立簡易斷機制與向量式有限元易於節點再生的特性模擬平面構架由連續體到部份連續體之斷裂行為，最後配合顯式的時間積公式及對應的向量運動方程式使得非線性分析得以簡化，且從模擬的過程中可以看出每個時間增量不需要建立整體係統勁度矩陣及進行迭代運算，即可有效模擬與預測構架受力後因幾何及材料變化所產生的構件斷裂、構架坍塌等破壞現象。
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中文摘要 工程界不斷地在研究發展新的工法，盤剪係以一圓盤在砂土表面轉動，提供一水平向的剪力，使得土壤顆粒受剪力而錯動，對於砂土顆粒與顆粒間的緊密結合有很大的幫助。 本研究的主要目的是探討盤轉剪力，對含細料砂土之相對密度與圓錐貫入阻抗影響情形，使用三種不同粒徑特性之砂土，藉由改變砂土細料含量、載重大小及圓盤施剪的方式進行一系列實驗，從中量測沉陷量及圓錐貫入阻抗值，如此可得盤剪效果與各個變因之關係。 本研究係利用可施加盤轉剪力並同時記錄扭力與沉陷的圓盤剪力儀進行實驗，土樣環半徑為10 cm，土樣高度為10.5 cm，初始相對密為度為30%、細料含量為5%~35%之麥寮砂、0%及20%之越南砂、0%及18%之標準砂，進行單向及往復式盤轉剪力試驗，載重為7 kPa~100 kPa，試驗後量取沉陷量，求得盤剪後之相對密度，並量測盤剪後之圓錐貫入阻抗值。 試驗結果顯示，在同載重條件下，當麥寮砂試樣之細料含量越多時，相對密度及圓錐貫入阻抗顯示之改良效果越佳。不同砂土的條件下，麥寮砂改良效果遠比標準砂及越南砂為佳，即平均粒徑越小者改良效果越佳，往復式盤轉方式比單向式盤轉方式之改良效果為佳。
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為了提升再生混凝土之性能，讓再生混凝土之使用範圍更廣泛。本研究先以添加奈米黏土及高爐石粉，目的在使再生混凝土更加緻密，以提升其普通抗壓強度以及高溫受熱後之殘餘強度。 接著以直接添加奈米黏土於再生混凝土中，與將奈米黏土添加入水泥砂漿中，以批土方式批覆在熱傳導試體之加熱面，兩相作比較，試圖將奈米黏土之耐火特性及其經濟價值作一最佳利用。 研究結果發現，添加奈米黏土及高爐石粉均可有效的提升再生混凝土之抗壓強度，但添加高爐石粉使再生混凝土有較好的效果，且在高溫受熱後，殘餘強度也較高。而將奈米黏土添加入水泥砂漿中批覆於熱傳導試體之加熱面會有效的阻絕高溫。 接著，以燒失法試驗了解再生混凝土中添加奈米黏土及高爐石粉之燒失量、水化程度、並以SEM輔助了解再生混凝土中添加奈米黏土及高爐石粉之微觀結構。
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摘 要 本文目的主要在探討奈米黏土替代水泥在混凝土之可行性，添加奈米含量之後的混凝土機械性質、熱傳導性質及化學性質是否與傳統混凝土不同，並比較不同奈米含量、不同水灰比對混凝土抗壓強度及熱傳導係數之影響。利用SEM來觀察水泥漿體之水化物生成情況，同時也做水泥漿體之燒失量試驗，可以由公式求得燒失量及水化程度。 試驗結果顯示，混凝土加入奈米黏土含量在0.3%及0.5%時有較強的抗壓強度；混凝土的熱傳導係數與混凝土抗壓強度息息相關，抗壓強度越強，熱傳導係數亦越高，水灰比的增加，會使混凝土之抗壓強度減少，因此熱傳導係數就會降低；由SEM及燒失量試驗可以得知奈米黏土可以產生卜作嵐反應，使C-S-H膠體生成更多更密，進而增加混凝土之抗壓強度，添加奈米材料對混凝土的熱學性質並沒有影響。
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摘要 國內對於土壤水泥特性的研究已具有相當豐富之經驗，然而在水泥中添加其他材料來改善其性質的研究卻仍停留在傳統的礦物材料如飛灰、爐石粉，或是強塑劑、減水劑等化學摻料上；鑒於今日奈米材料在各領域的廣泛研究與應用，若以少量奈米材料添加比例加入波特蘭水泥，再摻入土壤中進行改良能夠產生更為顯著的力學特性，或許在實際工程案例中能達到節省水泥用量之效益。 本研究先行探討土壤水泥的工程特性，並更進一步探討添加奈米材料後對土壤水泥性質的影響，研究所使用的土壤取自雲林湖山水庫庫區，以波特蘭一型水泥為改良材料在不同配比下(5%、9%、13%)施作夯實試驗，再根據夯實結果製作試體，依照比例(1%、2%、3%)添加奈米矽粉及奈米黏土在不同的養護齡期(7天、28天、56天)進行單壓、滲透及波速量測試驗，探討土壤水泥添加奈米材料後性質的改變。 研究結果顯示，土壤水泥的滲透性會因為奈米材料的添加而降低，例如試體添加9 %水泥在養護7天的條件下，添加3 %奈米矽粉後試體的滲透係數可較未添加奈米材料降低60~74 %，添加1 %奈米黏土試體也可減少52~74 %；此外，由試驗結果亦可看出，在5 %水泥含量的土壤試體中不論是添加3 %的奈米矽粉或是1 %的奈米黏土，其滲透係數均較添加13 %水泥且未添加奈米材料的滲透係數低，表示土壤水泥的滲透性，可藉由少量奈米矽粉的添加來取代高用量的水泥。而在土壤水泥強度及波速特性方面，也會因奈米材料的添加而增加，以添加5 %水泥養護28天的條件為例，試體添加3 %奈米矽粉抗壓強度可提升23~28 %，添加2 %奈米黏土亦可增加12~36 %；而在相同水泥添加量養護56天的條件下，試體添加1 %奈米矽粉後波速可提昇18~20 %，添加1 %奈米黏土則可提昇12~15 %。
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薄膜（membrane）處理在近十餘年已成為國際間各種工業或都市污水處理技術最主要研究議題之一。本研究為結合傳統循序批分式生物反應槽（sequencing batch bioreactor, SBR）及薄膜生物處理程序（membrane bioreactor, MBR）而發展出循序批分式薄膜生物反應槽（sequencing batch membrane bioreactor, SBMBR），以間歇曝氣方式提高含碳、氮、磷成分廢水之處理效率，並以SBMBR模廠所馴養出的污泥，利用批次實驗探討脫硝除磷現象，且由於經本SBMBR模廠所馴養之污泥特性為NO2-N累積，此與一般文獻大多為NO3-N累積不同，故本研究之重點為探討NO3-N及NO2-N之脫硝除磷現象，以瞭解不同電子接受者在攝磷反應中所扮演的角色。 由薄膜特性實驗結果，可知薄膜操作之最佳條件為泵浦轉速30 rpm，每天固定時間利用清水、同轉速反沖洗5分鐘，當TMP達20 kPa時，以5,000 mg/L NaOCl＋2％ NaOH之化學藥劑浸洗薄膜15小時。以此操作條件進行SBMBR實驗，結果兩片MF薄膜分別可連續操作91及100天後，才需進行藥洗步驟。 由日常監測結果可知SBR模廠之SS、COD、TN及TP去除率分別為90.4、93.8、69.2及85.3％；而SBMBR模廠之SS、COD、TN及TP去除率分別為96.7、95.52、73.6及98.1％。由此可知SBMBR之處理效率優於SBR。且SBMBR程序對於有機物及磷去除效率極佳，但除氮效果則與SBR程序差異不大，此由 SBR及SBMBR出流水之TKN分別為22.9及0 mg-N/L，但NOX-N分別為4.2及21.2 mg-N/L，顯示SBMBR模廠雖有極佳之銨氧化效果，但脫硝效率卻甚差，因此導致兩個模廠之TN去除率相近。 由本研究之脫硝攝磷批次實驗結果，可知本SBMBR模廠存在有DNPAO及non-DNPAO，且PO、PNO3及PNO2皆可進行攝磷反應，以NO3-N與NO2-N之混合為電子接受者時，PNO3 + NO2亦可進行攝磷反應。但NO3-N及NO2-N濃度過高時會抑制攝磷行為，唯無法精準得知當其濃度高於某值時，將會開始抑制攝磷反應；且NO2-N濃度低於5 mg-N/L時，並不會抑制攝磷反應。由於本模廠為NO2-N累積，導致PNO2為本模廠DNPAO之優勢菌種，因此攝磷率較PNO3高，且本模廠存在有只能單獨使用PNO3或PNO2攝磷之DNPAO。而由PNO3 + NO2之攝磷率（39.0 mg-P/g MLVSS-hr）低於PNO3與PNO2（27.84及37.44 mg-P/g MLVSS-hr）之和，可知本模廠存在有一DNPAO可同時利用PNO3及PNO2進行攝磷反應。由此可知，本模廠之DNPAO至少可分為三類，其一可單獨利用PNO3進行攝磷行為；另一可單獨利用PNO2進行攝磷行為；此外尚有可同時利用PNO3及PNO2進行攝磷行為之DNPAO。
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摘 要 為改善混凝土脆性的缺點，在混凝土中加入玻璃纖維，對於以往文獻中採體積比方式，本研究採用水泥重百分比方式添加0.5%、1.0%、1.5%之玻璃纖維，其中以添加1%玻璃纖維之抗壓強度為最佳，較未加玻璃纖維之混凝土高出13.6%，抗彎強度增加22.44%，劈裂度增加25.81%，且SEM分析中亦可看出玻璃纖維抵抗高溫的能力，且加入玻璃纖維之混凝土，熱傳導係數也有下降的趨勢。 本研究添加水泥重量之0.1%、0.3%、0.5%之奈米粘土於混凝土中，因其達奈米級尺寸，可填充C-S-H膠體孔隙，使混凝土更加緻密，由燒失量的分析，證實加入奈米粘土增加了混凝土的水化程度，XRD分析中亦因奈米粘土加入，降低氫氧化鈣的波峰，得知奈米粘土有參與卜作蘭反應。其中以添加0.3%奈米粘土為最佳，其抗壓強度、劈裂強度則分別增加了16.18%、41.99 %，SEM分析亦看出奈米粘土存在於C-S-H中使結構更緻密。
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本文主旨為研究時間延遲(Time－Delay)效應對結構主動控制系統的影響，並建立一類神經網路的預測機(Predictor)，預測結構反應以修正控制系統，進行時間延遲的補償(Time－Delay Compensation)，確保結構主動控制系統受到時間延遲影響下的穩定性。首先建立模糊神經網路的主動控制系統，並在此控制系統前，設置一神經網路預測機，修正控制系統的輸入，進而獲得時間延遲補償所需的控制力。 時間延遲的補償方法，一般常採用的方法有下列兩種：一是利用時間延遲產生振動相位移位(Phase Shift)的觀念，修正系統回饋曾益矩陣，以達補償效果。但此法需事先瞭解結構的振頻與延遲時間。另一方法為線上求解運動方程，雖此法必須進行大量的計算，但預期效果較佳。本文即為此架構下建立神經網路預測機，進行時間域的補償，並與振動相位角移位（鍾立來，八十三年）的補償方法進行比較。模擬的結果：單自由度在延遲5步(step，取樣時間為0.02sec)內兩法控制效果接近，但延遲神經網路補償的效果較振動相位角移位法不管在位移反應或控制力上都有較佳的效果。在三自由度模擬上，受到模態影響，因此時間延遲1 步(step)下可發揮補償效果。 關鍵字：時間延遲、相位移位、時間延遲類神經網路
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本文主旨以類神經網路模擬FSMC之主動結構控制，以類神經網路自我學習式控制器為主體，以倒傳遞神經網路訓練控制規則之自我產生，期望由網路自我學習調整其控制狀態，達到最佳的控制效果。並利用單輸入多輸出控制理論推導模糊滑動模式控制（fuzzy sliding mode neural networks control, FSMC）理論，以類神經網路模擬模糊滑動模式控制，研究主動式調質阻尼器應用於樓房結構之控制效果，並進行數值模擬分析，探討可變結構滑動模式控制法(VSS)與模糊滑動模式控制(FSMC)及類神經網路模擬模糊滑動模式控制在樓房結構控制系統的可行性，並和未控制前比較，進一步探討控制過程之結構系統行為。 模擬結果證實，本文類神經網路控制可以有效應用主動式樓房結構控制系統，樓房結構系統不論在單自由度或多自由度系統在受不同外擾力作用和不同初始位移時，甚至在系統參數變動下，類神經網路控制確實可以減低結構動態反應，可得到良好的控制效果，並具有高度的強健性與容錯性。
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近年來，台灣經濟的增長，使得土地的利用已經到達了飽和狀態，以致於在沿海地區，進行填海造陸的工程。另一方面，目前台灣各水庫上游集水區水土保持不佳，表土長年經雨水沖刷，而致使大量的淤泥沉積於水庫中，為了解石門水庫淤泥用於填海造陸的可行性，本研究以石門淤泥、麥寮砂及渥太華砂土樣進行基本物理性質試驗及SEM試驗，再以不同配比之石門淤泥-砂土，分別於蒸餾水及海水中，進行單向度壓密試驗，來研究複合土壤之壓密性質及淤泥再利用的方式。 試驗結果顯示：(1) 當淤泥含量 30%時，複合土壤之壓密曲線皆已經呈現標準的倒S型；(2) 複合土壤之孔隙比隨淤泥含量增加而增加；(3) 複合土壤之 、 皆隨著壓密應力之增加而增大， 隨著淤泥含量之增加而增加，其中，石門淤泥-麥寮砂試樣之壓縮性高於石門淤泥-渥太華砂試樣；(4)複合土壤之壓密係數 皆隨著壓密應力之增加而增加，隨著淤泥含量之增加而降低，於海水中較於蒸餾水中有增加的趨勢；(5)複合土壤之滲透係數 隨孔隙比 減少而降低，隨淤泥含量的增加而降低；(6) 複合土壤的壓密特性，當淤泥含量 20%時，與砂土相近，當淤泥含量 40%時，與黏土相近；(7) 基礎型式為連續基腳（鋼筋混凝土）時，麥寮砂最多可添加17%的石門淤泥，渥太華砂最多可添加22%的石門淤泥。基礎型式為筏式基礎（鋼筋混凝土）時，麥寮砂最多可添加26%的石門淤泥，渥太華砂最多可添加31%的石門淤泥。