中央大學土木工程學系學位論文
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台灣地區的水文災害通常是由極端降水所引起，極端降水會在短時間內產生高強度的降雨，有時更會持續性的降下豪雨，這都容易引起水災的發生，進而對人民的生命財產造成威脅。為了增進對極端水文事件的瞭解，本研究利用分佈型水文模式，結合高解析度的降水，進行降雨逕流的模擬研究。 一般而言，降雨資訊是由水文站量測而來，但是各量測點只能提供該點的降雨值，並不能表示其周遭位置的降雨量。而利用雷達推估降水則是已經證實可以提供較佳的空間降水資訊，但是對於降雨量的準確性仍有待努力。本研究以地面水文站的觀測值校正雷達降水資料，以台北市與石門水庫集水區為研究區域，2001年的納莉颱風（Typhoon Nari）為分析案例。研究結果發現，由五分山雷達站所提供的雷達回波資料，確實對降雨的描述與雨量站觀測值吻合，顯示五分山雷達站的確可以確實的掌握研究區域內的降水變化。另外，我們從雷達回波上，觀察到部分地區發生極端降雨，但是卻沒有適當的雨量站記錄。我們分析雷達降水跟雨量站觀測的結果發現，雷達降水的結果容易產生高估降雨量的情況，其中的差異性可以利用降雨空間分佈的研究進一步證實。 我們進一步將高解析度的降水資料應用於石門水庫集水區，進行集水區的降雨逕流模擬，降雨輸入是採用雷達與雨量站資料，集水區模式是二維的分佈型水文模式。經由模式的檢定與校正結果發現，利用二維的St. Venant 方程式應用在石門水庫集水區是可行的，模擬的水位值與實測值趨勢一致。此外，模擬結果發現，當網格大小取160公尺時，可以得到最佳的模擬結果，而其模擬時間還可以比120公尺的網格少百分之四十。案例研究中，我們發現以反距離權重法（inverse-distance weighting method）推估降雨量，可得到最佳的模擬結果，但以雨量站推估的降水皆差異不大，雷達推估降水的模擬部分以比值法（ratio method）最佳，而雷達降水的模擬誤差略高於雨量站估算的結果。 接著我們發展了一套以物理機制為基礎的分佈型水文模式，該模式結合地表水與地下水模組來探討水文循環過程。其中地表水是由漫地流與渠道流所組成，地下水模組則是包含了飽和含水層與非飽和含水層。該模式包含了降水、入滲、蒸發散、滲漏、地表漫地流與地下水流等水文過程，測試結果證實模式具有良好的應用性，並當模擬間距小於5秒時，建議採用空間解析度160公尺的網格模擬。本模式接著模擬不同的水文狀況，包括暴雨事件、暴雨的退水段、以及長時期的水文歷程，案例分析的結果顯示該模式具有良好的模擬結果。
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從歷年來的地震經驗中可以察覺，當管線與設備的破壞喪失其自身功能時，會造成重要建築物無法繼續運作，其所產生的損害之影響是不可忽視的，而台灣地處環太平洋地震帶上，在地震頻繁的環境下，管線與設備的耐震能力之評估值得我們重視。 本論文為針對管線與設備提供一套快速、完整與有效的評估程序。管線檢核表為參考美國消防協會（NFPA）與工廠互助保險實驗室（FM）所出版的規範加以整理，設備檢核表是將美國多學科地震工程研究所中心（MCEER）所發行的設備檢核表加以修改，使其能適用於台灣之應用。
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由於台灣為一海島型國家且位處於環太平洋地震帶上，受到菲律賓板塊及歐亞大陸板塊擠壓作用，再加上季風、緯度、地形等自然環境因素影響，係成為天然災害發生頻繁的地區，大地震及颱風洪水皆造成全國損失嚴重，因此國人對於巨災保險漸漸達到共識。保險屬於風險管理之一項重要工具，若能妥善規劃保險機制以分散災害風險，將可減輕政府與社會因地震及其他天然災害所帶來損失之沈重財政負擔。 然而早期有關於保險業的資產負債管理技術，主要應用於壽險部分，本文將動態財務分析的觀念引入，期望資產負債管理技術可以應用於產險上。本研究針對台灣住宅地震險共保組織作一概述，並建立屬於TREIP之動態財務分析模型，以模擬此共保風險分擔機制基金層未來財務趨勢，另外特別將再保險所發行的巨災債券及巨災風險評估模型作一詳細介紹。如能有效運用「風險移轉與理財」之工具，必能使災害發生後之救助與重建工作更有效率。
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本研究針對變厚度X形剪力鋼鈑消能裝置進行初步的分析與試驗。首先利用有限元素軟體分析比較幾種不同尺寸比例的鋼鈑承受剪力變形及消能的情形；接著探討本研究所採用之變厚度X形消能鋼鈑與日本蜂巢式等厚度X形消能鋼鈑之間的差異，並以實驗驗證分析預測的準確性；最後提出應用在消能設計上的初步建議。 實驗驗證用之試體，共分為三個系列、十七組變厚度X形鋼鈑消能裝置。各系列試體有著不同的消能鋼鈑配置，且各試體消能鋼鈑尺寸不一，但其高寬比及厚度比均控制一樣。由實驗結果顯示：圓管包覆型消能裝置有較佳的受剪穩定性，且其消能行為接近分析預測值。本研究亦利用兩組試體實驗結果，提供一條疲勞壽命曲線，以供耐震設計者參考。
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本文進行多種粉體、渥太華砂-B.H. Bentonite與花崗岩碎石-日興土兩種複合土體熱傳導係數的量測。在粉體部分，以乾單位重與含水量為控制變數；在複合土體部分，以顆粒材料重量比為控制變數。量測方法乃採用張大猶(2004)所提出之熱探針連續量測法，此方法可消除熱探針與試體間接觸界面不均勻、減少試驗材料與時間、降低材料變異性等優點。另外，本文提出一套系統性方法，以決定各種粉體之McInnes’ model參數值，並將McInnes’ model參數與土壤物理性質建立關係，得到Modified McInnes’ model。在複合土體部分，以微觀力學模式進行其熱傳導係數的預測，並與實驗值作比較，以了解各預測模式之優劣情況。
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目前台灣地區的建築物現況來說，建築物本身型式大多數還是以鋼筋混凝土結構居多，而鋼筋混凝土結構本身就易受各類自然環境的影響，再加上台灣又地處於環太平洋地震帶上，地震和颱風屢見不鮮、頻率甚繁，因此對於建築物也就容易造成損害。也因為這些種種的因素，使得某些建築物的結構老劣化情況相當嚴重，造成其建築物本身的安全性受到危害，更有許多較早期的建築物因為年代久遠再加上違法的加蓋，導致建築物的承載能力早已超出當初所設計之外，這樣的建築物其整體的安全性值得堪慮。 為了此一目的，我們將以建築物安全性之評估程序來對台灣現有建築物作一套完整、快速的評估，並針對台灣地質條件與其差異性將其由美國土木工程安全協會(ASCE)所發行之建築物耐震評估表格加以修改以便更加適合台灣應用。期望以最少的分析去做最快速的建築物檢核。使用者可以藉由這個規範來檢核所關心之建築物有無立即危害生命安全之可能或潛在之危險，以便讓建物使用人能夠明確的知道自己所居住的結構是否存在著危險性。並由對建築物做一細列的檢查動作，也能讓使用人能夠更安心的居住。
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自然界中石頭或是砂土顆粒充滿不同形狀，有角狀顆粒，也有球狀顆粒，二者常常混合在自然界或是工程應用上，例如混凝土攪拌中，預拌材料總是混合著角狀及球狀顆粒。前人曾研究利用頂點對面及稜邊對稜邊二種接觸情況發展出三維多面塊體程式及四圓弧逼近法發展三維混合型橢球顆粒堆積程式，本研究將二者所發展的多面體程式與橢球堆積程式進行結合並修改，藉由加入橢球與多面塊體的接觸判斷，使得修改之程式能增加執行混合型剛體運動數值模擬之功能。 本研究加入橢球與多面塊體的接觸判斷方法，以四圓弧逼近法所形成的橢球，可先行判斷球面與弧面何者可能與多面塊體接觸，若是可能與球面接觸，則以球面球心到接觸點距離跟球面半徑大小比較判斷橢球是否入侵多面塊體，反之若是弧面可能與多面體接觸，橢球以弧面球心到接觸點距離與弧面球心半徑大小比較，以此方法分順序與多面體的(1)頂點(2)稜線(3)面做接觸判斷，而稜線的還須判斷所接觸點是否在稜線之中，面的接觸判斷須判斷接觸點是否在面的範圍之中，以此方法結合橢球與多面塊體的接觸碰撞。 完成修改後的程式進行各種不同情況模擬及驗証，其中包含長扁橢球對(1)面、(2)稜線與(3)頂點的碰撞驗証，並進行混合多顆剛體自由落體碰撞測試，確認程式無誤後，應用程式模擬陀螺儀運動及單剪試驗。
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如何能預測一個適合特定場址的地震動以進行構造物的耐震評估或特定區域的地震風險評估，乃成為近年工程地震學研究的主要課題。本研究首先將台北市指南宮測站規模大於5的地震動歷時，依據地震震央的位置分成四區，以離散傅立葉轉換，求得傅氏譜和群延遲時間，再以合適的機率密度函數來模擬，經由回歸分析求得所選取分布曲線的參數與地震規模間的關係，未來只要給定某一地區之地震規模就可經由離散傅立葉反轉換預測地震動。 就指南宮測站而言，研究結果顯示（1）傅氏譜可以利用對數常態分布的機率密度函數曲線來模擬。（2）將頻率分成十個區間後，每個區間的群延遲時間可以用常態分布的機率密度函數來模擬。（3）測站的地震歷時的震央來自某一個區域越多時，則可以越準確的預測由該區域所產生的地震動。（4）擁有相同數目的震央時，對於來自震央分布的範圍較大地震而言，地震動預測的結果將越不理想。
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本論文使用顯式有限元分析軟體模擬橋梁支承系統之非線性大變形行為，並將模擬結果與真實橡膠支承墊基本性能試驗加以比較，以求得可適用於日後不同規格之合成橡膠支承墊功能之分析模擬。由LS-DYNA軟體模擬所得之結果可知，超彈性材料所得之模擬結果較優於其他材料模型所得之模擬結果。由模擬合成橡膠支承墊基本力學行為之過程，得到未來模擬橡膠支承墊時可供參考之材料性質參數範圍和模擬分析時可利用之技巧及關鍵問題。模擬所得到之橡膠支承墊基本力學性能結果，主要是用於提供未來含支承系統橋梁結構受地震力作用下之大尺度分析時，支承系統的非線性歷時反應。