中央大學土木工程學系學位論文
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有關水利及生態理論間之量化平台，是水利工程規劃設計時要解決的問題，本研究，利用台灣淡水及河口魚類誌中所記錄之魚類調查資料、中央研究院生物多樣性中心所架構之台灣魚類資料庫及相關國內外文獻，依據臺灣本島魚類棲息之五個動物地理分區，以各分區中淡水特有魚種之生存適合性作為評估河川生態的標準，制訂各分區上、中、下游河段之四種棲地適合度曲線（流速、水深、底質及水質棲地適合度曲線）。所繪的五區共60幅棲地適合度曲線圖，亦應用於筏子溪的不同型態河槽棲地分析及臺灣本島河川生態寬度及彎曲量化分析，共有以下結論： 1.由筏子溪不同型態河槽棲地分析結果發現，設計的河川寬度與型態皆能影響棲地面積數量。拓寬河道可增加河川棲地，傳統使用的複式斷面仍具有保持棲地之優勢。設計河槽型態愈彎曲複雜，某些流量下魚類適合的棲地愈多，當流量至Q50 之較大值後，河水已漫溢出岸邊，所有淹水區域成為魚類最佳棲地。這也呈現平常在颱風時期，臺灣常有民眾在大洪水時在岸邊捕魚景象之具體說明。 2.經分析全臺灣本島32個河段棲地型態，建議於營造改善已存在堤線之河川環境時，應至少保留設原計畫河寬的百分之七十作為河川生態寬度（Be），維持其原有河川地貌及地形，不予改變。另對於需新建河川防洪構造物河段，建議儘量採用計畫河寬計算公式所得之最大值（Max計畫河寬），作為治理計畫線寬度（Bp），並以Be=0.1324* Bp1.1931 之公式，求取治理河段需維持自然狀態的最小寬度。 3.在河川彎曲量化分析方面，從分析32河段中的11處蜿蜒河段，發現，Lepold and Wolman(1960)所獲得的蜿蜒河槽幾合特性中，彎頂距（λ）的公式尚可於臺灣適用，但彎槽擺幅與彎曲半徑公式則顯得並不適合。另河川彎曲處的凸岸區腹地，在水位溢槽時皆為優良棲地，在河川管理時，應列為水利用地保持自然狀態。 4.本研究在適合度曲線現地觀測試驗方面，發現前人繪製的適合度曲線，有僅針對單一目標魚種及受限於人工作業限制等缺憾。未來利用水中攝影長期藉由電腦記錄影像資料，分析適合度曲線應為經濟可行的方式之一。 5.本研究所研析的結果，可作為目前政府部門已展開之大規模水利建設計畫，如國土復育計畫及易淹水地區水患治理計畫之規劃參考，讓水利工程師更藉重生態學界的智慧，使未來所營造河川之環境更符合生態理念。
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氣候異常改變在上個世紀還是一個尚待確認的議題，但近二、三十年來，自然環境不斷透露出相關訊息後，至今各領域之學者專家無一不承認，大量的溫室氣體排放，直接或間接造成了全球氣候的變化。因此1992年在巴西里約日內盧所簽訂的「氣候變化綱要公約」，以及1997年在日本京都所簽訂的「京都議定書」，都是國際間為了削減大氣中的溫室氣體所做的一些協定。但是根據IPCC（2001）的報告指出，即使最樂觀的策略也很難在本世紀末將二氧化碳的濃度穩定在二倍工業革命之前的水準（280ppm），因此氣候變遷在本世紀已是一不可避免的態勢。 台灣地區的降水量帶給全區的天賦水量約為九百餘億立方公尺，但由於人口密度高，地形上的限制以及地理與季節分布的不平均，每個國人可以利用的水資源量其實很有限。近來由於產業結構的變動，連帶牽動標的用水量的供需失調問題，加以本世紀確已存在的天候的異常狀況，使水資源不敷使用的窘況益發突顯，從而引發了本研究的出發動機。一般在時間序列的處理分析上，大多採用傅利葉分析，但在氣候變遷的影響下，傅利葉分析並不能有效地提供所分析資料的訊息，為此本研究嘗試使用小波轉換來確立資料的資訊。 小波轉換的觀點是由法國學者Morlet首先提出，其除了可分析平穩特性的資料外，還可以對於非平穩與非週期性的資料進行分析，並且有能力表現出局部的分析，如資料趨勢、異常的不連續點…等。本研究首先以小波轉換針對中央氣象局在台灣所設的21個測站進行資料分析，時間從1971至2003年共33 年的資料，分析的氣象參數有平均溫度、降水量、相對濕度、與降水天數，比較各區域之氣象趨勢與地域之差異性，再從北部區域集中討論石門集水區的水庫操作策略，嘗試找出在氣候變遷下，水庫操作的實際可行的因應策略，以能落實水資源的永續發展。 本研究獲致的主要成果，有： 1. 本研究針對全台之水文氣象資料作一長時間分析，確立各區域在不同氣象參數之趨勢，從而提出警告與建議；並且在小波理論的應用上，可以看出隱藏於資料背後的資訊，尤其是未來週期的變化，對於水資源調配與政策的擬定有一定的助益。 2. 利用差值分析比較，容易發現各區域的平均表現，若採用傳統數學迴歸來作為線性預測，迴歸之相關性都表現的不好，能獲得準確的值效果有限，如由差值的灰生成趨勢可瞭解整體變化趨勢，配合簡單的灰預測，更可約略預測未來可能的走向，在應用層面上可以落實並執行。 3. 本研究以小波理論中的小波轉換與多尺度分析來進行資料處理，獲致良好的結果，在一大堆資料中所隱藏的訊息，都隨著分析圖形而顯露無遺，從結果判斷可提供訂定政策者真實且確切的資訊，另對於長期趨勢及週期表現更可抓住其脈動，窺其變化。 4. 在本研究中，對於石門水庫的規線的功用，進行個別探討與分析，從不同的調整中，瞭解規線變動對後續操作所帶來的影響，在這樣的過程中，可得到調整規線的經驗，可供給其他水庫在模擬操作，或調整規線時的一個參考，而且不同時期（入流豐富、入流枯旱）的需求也不儘相同，如此的規線調整，可真實符合需求。 5. 從本研究的討論中，提出「彈性規線」的作法是確實可行，尤其在氣候變遷的世代，特殊的操作環境是需要被考慮的，如何能將降水的資訊納入規線內，應是可以著力一個方向，針對降水預測的改善，對於規線操作是絕對的幫助的，如能有更精準的預測模式，規線之操作結果將更趨完善。 6. 對於在台灣採年計法方式的操作，應隨著氣候變遷的影響，有所調整，本研究提出以“季”為操作期距，是一拋磚引玉的作法，因案例所在之集水區，降水情況恰巧以3~4個月為一期距，因此在石門水庫的操作期距，依本研究的結論更改為以“季”為操作間距；另外有關防洪操作，由本研究的經驗中，採反饋式類神經網路頗具成效，對於其他水庫也可嘗試利用此方法，並配合適當的演算法，也應可有不錯的結果。
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本研究以實驗方式探討高強度中空複合構材撓曲扭轉行為，使用22支不同斷面配置之高強度中空複合構材進行彎矩試驗、扭矩試驗與反覆載重試驗，本研究主要探討的參數為不同組合載重配置、混凝土包覆厚度，斷面深寬比，並利用實驗結果探討上述參數與構件強度、韌性及消散能量之關係。 研究結果顯示高強度中空複合構材其彎矩強度進行疊加時，需考慮拉力筋應變硬化，可獲較準確結果；扭矩強度部份若依疊加方式計算，依推導公式所得者將高於實驗值。再者，高強度中空複合構材隨著斷面深寬比的增加，其強度衰減亦隨之增加，混凝土厚度影響不大。另勁度衰減率部份，高強度中空複合構材隨著混凝土厚度增加，其勁度衰減率亦隨之增大，惟深寬比之影響不大。就韌性容量而言，其則隨著混凝土厚度的增加而減少。
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預鑄預力式結構乃利用後拉式預力將預鑄桿件組裝而成，此類構造物於地震發生過程中，經由各接合處產生變形及預力鋼棒之拉伸，使結構物有良好之抗震能力。另於地震過後構件接合處也因預力鋼棒之作用使結構自行復位，減少地震過後所產生的殘餘變位。 本研究針對應用橡膠消能裝置於柱基礎之單層兩跨之預鑄預力式構架進行實尺寸反覆載重實驗，以了解此消能機制應用於預力式結構之可行性。研究結果顯示，預力接合系統各柱於構架中的傳力機制與在單柱的行為類似。另加入橡膠消能元件後，構架整體勁度將有所提升，並且具有適當的消能效果，對於系統自我回復之能力亦有所助益，試體經過多次試驗後，各構件亦無顯著破壞。上述結果顯示此設計在預力式結構設計上，具應用潛力。
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台灣為有感地震最頻繁的地區之ㄧ，由於地震具有發生頻率低、影響範圍損失大之巨災特性。因此，在整個地震災害損失中，結構物的損害評估扮演著重要的角色，提供合理且可靠的結構物地震損害評估結果，作為地震巨災風險管理之應用。 地震損害評估中，本文利用非線性動力分析結構物模型，模擬結構物可能損害狀況。地震損害之形成，主因地震反應超出結構物本身之各損害狀況門檻值所致，本研究採用層間變位角為結構物損害狀況判定之主要依據，不同的結構物層間變位角反應，對應不同損害狀況之門檻值，以識別出結構物的損壞程度，並據以建立建築物之易損性曲線，作為後續快速評估建物損害程度之依據。 結構物之地震損害評估為建立各類結構物之易損性曲線(Fragility Curve)，本文針對台灣高雄縣地區鋼筋混凝土典型結構物，以理論分析進行相關研究，研擬典型結構物易損性分析參數，有助於以後評估類似建物在地震作用下，所造成的不同損壞程度和機率，做為將來推估建物補強經濟效益或地震風險管理之參考。
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本研究採用三維有限元素分析鋪面結構，分成二部份，一是靜態非均佈載重，另一是探討動態均佈載重。分別說明如下： 在靜態非均佈載重方面，續用前人將輪胎模型模擬成輪胎與鋪面表面的接觸應力分佈，模擬車輛停止時對鋪面的影響。 在動態均佈載重方面，使用均佈車輪載重，並讓載重隨時間改變作用位置，模擬車輛等速移動時對鋪面的影響。 以上兩種情形，再針對路基土壤材料彈塑性、不同含水量、以及覆土應力作用下，分析不同胎壓與載重作用下鋪面的反應。研究結果顯示，載重型式相同時，動態對鋪面的影響比靜態小；但由於均佈載重和非均佈載重會隨載重和胎壓的增加而造成差異增大，導致表面撓度和應變會有所差異。
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近年來基於性能設計概念在國際間掀起一股非線性靜力側推分析方 法(Pushover Analysis)的研究熱潮，側推分析依據某一預定模式漸漸增加側 推力，這樣的過程中可以發現受評估的建築結構之最薄弱的樓層及結構最 後破壞的模式。由於側推分析方法的簡便性，結構工程分析人員依照基本 假定去執行非線性靜力側推分析，就可計算出結構中每一構件的强度和位 移的非線性行為。當前空間結構分析設計程式中SAP2000 程式是執行側推 分析的工具之一，SAP2000 程式允許兩種塑性鉸性質(Plastic Hinge Properties)使用於程式中，包括預設(Default)及使用者定義(User-defined)兩 種，預設塑性鉸性質是採用FEMA-356 及ATC-40 文件上的指導準則，這 些文件提供出詳細地幾個範圍的塑性鉸性質，SAP2000 程式是使用這些文 件所建議的平均值。使用SAP2000 程式執行側推分析時，要謹慎使用預設 塑性鉸性質，以避免計算結果的不保守。本論文指出預設及使用者定義塑 性鉸性質使用後的不同結果，並且建議出鋼筋混凝土構架、磚牆及鋼筋混 凝土剪力牆塑性鉸性質的計算方法。為了驗證本論文所提方法的正確性， 以空間鋼筋混凝土建築物為數值案例，並且採用非線性動力歷時分析來做 比較。
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現今加勁擋土牆的設計規範於進行內部穩定分析時，對於土壓力的假設皆有所不同，為了釐清實際土壓力與規範假設土壓力間的差異，本研究以包覆式柔性加勁擋土結構為對象，利用地工離心模型試驗探討牆內土壓力的分佈。本研究採用的模型牆高（H）20cm，加勁長度14cm，加勁間距2.5cm，背填材料為福隆砂為之加勁擋土牆。彙整16個試驗結果所獲致的結論為：1. 加勁區後端的垂直土壓力會小於理論值；水平土壓力除了牆底部，亦同樣會小於理論值。在水平總力的計算方面兩者的差異並不大，但在彎矩的計算則有較大之差異。至於利用實驗結果計算出的值皆小於理論值，顯示現今規範以理論值作為計算是偏向於保守的。2. 加勁區內部水平土壓力的分佈，在牆高1/2以上之水平土壓力會小於理論主動土壓力，牆高1/2以下處則會比理論主動土壓力來的大。此外，水平土壓力的分佈與離牆面位置較不相關。3. 加勁區內部垂直土壓力，在模型牆面40mm之後離牆面越遠土壓力會逐漸降低，最後趨於平穩，且在不同的g數下都呈現同樣趨勢。至於垂直土壓力的分佈則與牆面高度較無相關性。
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土木工程技術日新月異，在材料方面，從礦物摻料到化學摻料均可應用於水泥基材以求改善產品性質，但除了不同的摻料對產品的性質有不同的影響外，混合使用時常會顧此失彼，所以摻料的選擇、使用方法與用量，將是應用上的重要課題。 本研究在符合一般施工條件與考量混凝土工作性不佳的前提下，尋找適當粉體型態的聚合物與促進劑，與水泥混合製成粉體複合水泥，並進而探討其在新拌與硬固漿體的工程性質。另外也添加了數種強塑劑，藉以觀察其對聚合物效用的影響。 新拌漿體的試驗結果顯示粉體聚合物與促進劑的摻用具有30～60分鐘緩凝效果，同時也增加了新拌漿體的流動性，尤其是長時間（90~120分鐘）的流動性增加5~10%。其次，在部分實驗條件下，聚合物對硬固砂漿的抗彎與抗壓強度，有提升的效果；再者，亦有效減少吸水率與吸水膨脹率。另外，為了控制相同起始流度而摻入的強塑劑，種類與用量的不同會影響粉體聚合物對水泥漿體的效用。
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物流已成為現代企業的核心競爭力，許多企業為了提升自身競爭力與降低成本，紛紛將企業物流部份的流程委外，在客戶水準要求愈來愈高的情況下，使得物流廠商競爭更加激烈，加上製造業陸續移往海外，造成業者無不卯足全力以爭取市場上的一席之地，因此如何透過優良的營運管理方式，有效利用資源提升業者的經營效率，在營運管理上無疑是一大挑戰。本研究探討民國2003-2005 年間國內物流業者之經營績效，選定5個投入項與1 個產出項，利用資料包絡分析法(Data Envelopment Analysis, DEA)衡量業者間之效率值、參考集合分析、敏感度分析與差額變數分析，並提供無效率營業單位明確之改善方向與建議，接著以Malmquist生產力指數衡量2003-2004、2004-2005年度間總要素生產力(Total Factor Productivity, TFP)變動的情況。並再一步透過因素分析法(Factor Analysis, FA)，比較變數縮減前後結果的差異。實證結果發現，經由DEA得知造成經營無效率的原因，大多來自於規模無效率，且業者皆處於規模報酬遞減階段，顯示業者有規模過大的情況，透過縮小規模方式來提高營運績效。而透過變數縮減後，在效率值上，利用Spearman相關係數，發現效率值前後排名上產生不一致，顯示影響排名結果乃決定於變數資訊。