中央大學土木工程學系學位論文
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在結構狀態評估的領域中，模態參數識別為一個很重要的課題。有鑒於土木結構之輸入反應不易得到，本論文探討頻率域分解法(Frequency Domain Decomposition, FDD)這個僅需要輸出反應之模態參數識別方法在土木結構狀態評估應用之可行性。藉由此直觀快速之方法，可依奇異值之峰值挑選來得到模態參數得到自然頻率、計算模態振形。文中以鋁梁實驗結合SAP 2000有限元素法，驗證頻率域分解法在以衝擊力進行結構模態分析之可行性。進一步計算得到結構柔度；引入橋梁狀態指標(Bridge Girder Condition Indicator, BGCI)的觀念，得到各模態之貢獻度(Modal Contribution Coefficient)。最後，將此方法應用在現地檢測中，求取橋梁之模態參數。
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土石壩材料之動態性質是受震反應分析最關鍵的土壤參數，然而動力三軸試驗儀不能精確求取小剪應變振幅下之動態性質，因此本研究採用共振柱試驗儀求取土石壩材料之動態性質。試驗土樣取自於湖山水庫借土區共三種土樣，即殼層土壤SM、ML與心層土壤CL，採用單位體積能量法之概念，利用特製夯模製作標準或改良夯實能量下之重模試體，以符合現地滾壓後的土石材料之乾單位重需大於95%的夯實試驗之最大乾單位重。再者，為模擬壩體長期處於水面之下土壤為完全飽和之情況，本研究也提出一改良的飽和方法使試體能在較短的時間達到要求的飽和度。 研究結果顯示，築壩材料之剪力模數隨著夯實能量與有效圍壓增加而增加，以殼層土壤SM之剪力模數最大、ML次之，心層土壤CL最小。三種土樣的 關係曲線之變化趨勢不同於前人及國內土石壩材料建議曲線，殼層土壤SM的 關係曲線之變化趨勢也不同於前人及國內土石壩材料所建議曲線，僅有殼層土壤ML及心層土壤CL的 關係曲線位於Sun and Seed (1988)對凝聚性土壤所建議範圍內，且心層土壤CL與王金山(2004)所建議曲線相似。並整理各土樣的最大剪力模數提出迴歸的經驗公式，以供工程界選擇土壤動態性質參數之依據。
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根據ACI318-02，短梁是以剪力跨度a及有效深度d之比值作定義，當a/d 2.5則為短梁，反之則為長梁。對於其分析方法，規範是建議以壓拉桿模式來分析短梁，長梁以斷面剪力評估式作分析。本研究主要探討以壓拉桿模式作為分析短梁之適用性，除了應用於矩形梁外，另外也對T形梁作分析，藉以比較T形梁與矩形梁在分析上有何不同之處。 本實驗之試體針對不同之剪力跨深比a/d作設計，矩形梁與T形梁各5根試體，在剪力區內為無箍筋之設計。由實驗得知，無論矩形梁或T形梁，以壓拉桿模式作為短梁之預測剪力分析，其結果還算準確。由結果來看，T形梁在分析上與矩形梁最大不同處，在於T形梁多出了翼版之部分，因此在斷面分析時是考慮翼版寬度，並非梁腹寬度。此外，本實驗所採用的分析模式中，也探討了不同的壓桿軟化模式之影響，由結果得知，以本文所建立之模式做為短梁分析應屬合理。
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本論文提出模擬三維顆粒動態行為的數值模擬程式，顆粒形狀包括卵形顆粒及長、扁橢球顆粒。新發展出的卵形顆粒之形狀是利用四圓弧逼近法及座標旋轉的觀念，顆粒間的接觸判斷分成球面、曲面接觸為主，以加快程式運算速度；程式驗證利用能量與動量守恆定律加以證明程式執行之正確性。 於程式中可在有限空間生成不同形狀之顆粒，霣降、堆積後進行安息角試驗模擬，以 MATLAB 7.1 軟體作為後處理，可展現出顆粒在空間的運動狀況、分佈情況與剖面圖，以利分析。 孔隙比、顆粒間之接觸點數、顆粒形狀、顆粒基本摩擦角等堆積體有關參數，為影響顆粒狀材料力學行為之重要因素。本論文針對不同顆粒形狀與安息角的關係做研究，安息角試驗方式分為移除單一邊牆與單一邊牆斜傾90度兩種，依試驗分析結果得知，顆粒形狀確實會影響顆粒堆積體安息角之大小，且扁橢球的安息角最大，卵球次之，長橢球最小。
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近年來城際客運業者將聯盟之觀念運用於城際運輸上，藉此提昇公司營運績效與競爭能力。然而，以往客運業者在配合策略聯盟的排班上，各家客運業者在進行策略聯盟後，僅就現行的班次表各自以人工方式進行局部的調整，未以系統最佳化方法調整其排班。另外，良好之車隊排程對城際客運業者的營運有相當大的影響，若排程不良，則將造成聯盟效益無法達到預期。因此，在既定的營運規模下，客運業者如何能在聯盟後，充分利用現有車輛資源以改善整體營運效益，則有賴完備的客運班次表及車隊排程。緣此，本研究建立數個聯盟聯合排班模式，幫助業者在聯盟後進行車隊排程及班次表的規劃，除可幫助客運業者評估聯盟的績效外，亦有助客運業者於策略聯盟過程中的談判與決策。 本研究利用網路流動技巧建構數數個聯盟排班模式，此等模式將包含多個人流與車流時空網路，用以定式旅客與車輛在時空中的流動情況。此等模式可定式為多重貨物網路流動問題，屬NP-hard問題。最後本研究以國內城際客運業者之營運資料為例，進行實例測試與分析，測試發現結果良好，顯示本研究所構建之模式應可為未來實務上進行聯盟時之參考。
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摘 要 地狹人稠的台灣地區，主要屬於山區地形，且近年來為了平衡城鄉發展，已積極開發東部地區，而連接東部區域的公路建設，將勢必避免不了會以隧道型態來建築，而隧道內影響安全性的各項設施，實為隧道內發生事故時的重要逃生依賴，故隧道設施安全的考量與評估，將成為未來的重要課題。 本研究順應此一趨勢，參酌世界先進國家的方法與技術，以安全為出發點，提出公路隧道安全評估方法，藉方法中之風險潛勢與安全潛勢兩觀念，完整考量隧道內安全相關設施與措施，並以雪山隧道為例，藉由客觀的數據與評分，進行雪山隧道安全等級評估，再由評估結果找出影響安全的重要因素，供相關管理單位參考。同時，應用評估結果研擬安全改善方法，藉由數學規劃方式，分別以達到安全分數之最小改善成本與預算限制下獲得最大改善分數兩方向進行模式構建，建構成本最小與效益最大兩改善方案，提出雪山隧道未來若需改善時之項目順序，供決策單位進行改善時的參考依據，並為國內近200條服務中隧道提供一套安全評估與改善方法，也藉此對於國內隧道安全管理提出另一種思維，藉此方式改善隧道的安全程度並降低隧道風險，希冀由此評估方式與改善方法能對隧道安全的改善有所貢獻，並作為未來發展隧道管理系統的主要依據，增進事故發生時用路人的安全保障。
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本論文應用向量式有限元理論模擬平面固體的幾何非線性行為，並加入頂角與邊之接觸判斷之分析功能，以模擬離散塊體系統之運動行為。 向量式有限元素法是以構件和節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，因此向量有限元的計算變成一組簡單的向量方程式計算。模擬固體變形運動問題時利用隨動變形座標系統分解剛體位移和變形位移，因此能夠精確的計算多個連續體同時具有大的剛體運動和大的幾何變形行為，也使得固體非線性分析得以簡化，此外，再配合顯式的時間積分公式及對應的向量運動方程式，使向量有限元分析程式不論在計算速度或模擬精度上都有合理的結果。 另外，由於接觸碰撞為工程及物理問題中的重要現象，本論文將 接觸力學分析方法納入向量式有限元之程序中，並透過例題驗證，發 現所開發之數值模擬程序具有極好之精度及能力。
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良好的道路養護工作隊排程規劃，可以提升養護效率，並降低成本。目前國內養護廠商大多依照以往經驗，估算平均的旅行時間與修護時間，以進行工作隊排程規劃。此作法忽略了實務營運上，旅行時間與修護時間之隨機特性，若隨機性擾動過大時，則可能使原規劃的結果失去其優越性，亦即最佳化工作隊排程結果可能不為實際最佳排程。此等最佳化道路養護工作隊排程在營運中受到隨機因素擾動的影響，在過去未曾發現有文獻進行探討。有鑑於此，為規劃較符合實務情況的工作隊排程，本研究考量實際營運時，旅行時間與修護時間之隨機變動狀況及實務營運的相關限制，以養護廠商總未養護時間最小化為目標，構建一確定性與一隨機性工作隊排程模式，幫助廠商在有限的養護資源下作出最佳的工作隊調派決策，並提高養護作業效率。 本研究參考國內實際的養護工程作業方式，利用時空網路流動技巧，以系統最佳化的觀點，構建一確定性道路養護工作隊排程模式。之後，進ㄧ步修正確定性模式中固定之旅行時間與修護時間為隨機變數，構建一隨機性道路養護工作隊排程模式。求解上，本研究以CPLEX數學規劃軟體直接求解模式。另外，為評估隨機狀況下的作業績效，本研究並將發展一模擬評估方法，以比較實務排程、確定性與隨機性排程規劃的結果於實際營運應用之差異。最後，為測試本研究模式與評估方法的實用績效，本研究以某縣市政府所負責之養護範圍為例，利用C程式語言結合數學規劃軟體CPLEX進行實例測試與分析，進而提出結論與建議。
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由於用過核燃料所產生之長期衰變熱會對我們的環境造成影響，各國未來對於用過核燃料的處理方式傾向以深層地質處置(deep geological disposal)法作為最終處置設施，本研究即在此概念下進行分析。 本研究採用有限元素法，進行熱-水-力學之效應分析，首先針對用過核燃料產生之衰變熱進行處置場熱傳分析，觀察溫度場隨時間變化之情形。 熱應力分析方面採用依序耦合熱應力分析(Sequentially coupled thermal-stress analysis)，使用有效應力理論，以區分孔隙水與母岩實際受力狀態。根據分析結果得知，孔隙水壓主要受溫度、材料之熱膨脹係數與滲透係數等性質影響較大。在有效應力分析方面，結果顯示母岩之部份區域將承受張力作用，忽略母岩抗拉強度則表示此處產生破壞，易造成不良影響；處置場之位移主要為垂直位移，而垂直位移之方向與處置場深度平行。此外，若考慮母岩為彈塑性材料時，處置2000年後，處置區中心處將開始產生塑性區。
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熱探針量測法為量測熱傳導係數方法之一，其具有完整理論基礎及使用上的方便性，在實驗室及現地量測中被廣泛應用。本文針對熱探針量測法使用上可能造成誤差之處(鑽孔界面、導熱泥填充、試體尺寸等問題)逐一探討研究，以實驗結果配合統計分析，嘗試建立一套標準之量測步驟。 實驗結果顯示，在熱探針直接埋入試體條件下，具有最好的量測結果；而鑽孔後會造成量測值下降3%~7%，隨淨空值愈大，量測值變異性也隨之增加，因此當岩石在鑽孔條件下量測時，建議縮小淨空值與重覆量測可獲得較準確之量測值。 另就導熱泥使用、電壓輸入量、試體尺寸等問題做系列實驗，由實驗結果建議，導熱泥使用熱傳導係數3W/mK；電壓輸入量9~15Volt；試體寬徑比12.5以上，可得到穩定且準確之量測值。 大地材料量測結果可知，於類岩材料中，熱傳係數值與波速具有相當高之相關係數；但在天然岩石中，超音波量測可反映出岩石孔隙率多寡，但對石英含量高且多孔隙之岩石，則有過大的誤差產生。故超音波在熱傳導係數應用上，應配合岩石礦物組成分析；橫向等向性岩石中，波速與熱傳導係數皆會受到與層面夾角不同而有所變化，二者間關係仍需更多試驗來證明之。