中央大學土木工程學系學位論文
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國內經濟發展日漸繁榮，城鄉發展快速，人民追求較高的生活品質水準相對提升，配合政府各項重大公共工程建設，電力、電信、自來水、污水、瓦斯等等管線需求增加，每個管線單位皆以各自利益為優先考量，佈建各自的地下管線，導致道路挖掘案件不斷增加，一旦道路需要增設、拆遷、維修及擴充管線都必須透過開挖方式進行作業，使得整體的道路品質下降。 提升每年為數眾多的零星挖掘案件品質可大幅改善對道路的影響，管溝回填的材料要使用高工作性、早強型的CLSM材料才能提升路基品質，假修復的AC面層若壓實度不足在二次銑鋪階段必須全部刨除，管線必須埋設到規範深度才能避免對面層的破壞，並且將臺北市各區主要道路分區做整合性的區域開挖，能夠降低道路反覆挖掘次數，導入三級品管制度加強施工單位自主要求，提升路平專案的施工成效。 挖掘案件完工後必須整合各單位的圖資並建立在臺北市的道路管理系統，最後路權單位可選用高精度的非破壞性檢測儀器F5做為查驗管線埋設深度之辦法，增加抽查數量，加強整體管線施工品質，路平專案執行之成效亦會大幅提升。
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數值地表模型描述地形與地物之表面，是空間資訊處理中目標物三維重建之重要資料。考量其重要性，本研究針對建物區使用航照影像建構數值地表模型。文中就數值地表模型建構之兩個重要工作： (1) 獲取點雲資料及 (2) 模型化，提出方法及處理程序。 獲取資料的部分，使用多影像匹配技術來獲取三維點雲。因點雲的密度將影響數值地表模型細節之重建，故本研究採用密匹配的方式以獲取高密度三維點雲。常用之局部單目標窗匹配法中僅考慮匹配點附近的局部相似性，較缺乏區域性的連結，若能考慮區域相似性則能提高匹配結果的整體性。半全域法評估多個方向路徑上各點的相似性，並加入平滑度限制，同時考量區域及局部的影像特性，可望得到較穩定的結果，故使用於本研究中。然而平滑度限制在高程不連續處仍可能造成匹配不穩定。中左右之多視窗匹配方式考慮局部特徵條件，可望改善匹配結果。因此本研究結合半全域法與中左右視窗匹配法，可在建物邊緣處提升半全域法的匹配品質。相較於純像空間之匹配法，物空間導向之影像匹配從地元出發，連結對應之像點，並計算與主影像間之相似性。此種作法可處理不同解析度之影像，且利於多張影像匹配，故將整合於提出之匹配程序。 模型化的程序中，應該考慮建物邊緣的處理。影像中特徵線提供了良好的線索以找尋房屋邊緣。因此透過三維點雲與影像上的特徵線分析以判定房屋之輪廓。本研究萃取房屋輪廓，並以房屋輪廓當作約制精化數值地表模型。實驗成果顯示，結合半全域匹配法與中左右視窗匹配法可以達到互補之效果並提升匹配品質，另外以線特徵為約制精化模型的方法可以增進最後模型成果的品質。
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本文利用實驗探討混凝土延遲性鈣礬石形成的影響因子，實驗變因包括：水化早期的溫度(室溫、70˚C 及 85˚C)、高溫延時(12 小時、48 小時與 10 天)、粒料種類(反應性及非反應性粒料)及硫含量(2.46%及 5%)，量測及觀察項目包括：膨脹量、裂縫發展、顯微觀測及元素分析。本文定期量測試體膨脹量並紀錄裂縫發展歷程，此外，利用掃描式電子顯微鏡對延遲性鈣礬石之晶體及元素組成進行微觀分析。研究結果顯示，溫度高低是影響延遲性鈣礬石形成的關鍵；試體若在水化早期經歷高溫，約於 300~500 天後會發生明顯膨脹，且試體水化早期經歷溫度越高，後期膨脹量也越大。在高溫延時方面，試體於水化早期處於高溫環境越久，會使延遲性鈣礬石提早形成，試體提早發生膨脹。硫含量 5%的試體有明顯膨脹發生，2.46%的試體即使經過高溫也不會發生膨脹。在電子顯微鏡觀察下一般鈣礬石及延遲性鈣礬石之形貌及元素組成均極為類似，故難以加以區分；兩者最大的差異在於形成的位置，一般鈣礬石為水泥水化早期（約數天）的產物，故常散佈於水泥漿體中，而延遲性鈣礬石為水泥硬固後，經歷長時間（數百天或數年），緩慢地於孔隙及微裂縫中再次進行鈣礬石反應形成，將孔隙及微裂縫擴大，導致劣化，故延遲性鈣礬石多存在於孔隙及裂縫中，且常沿孔隙壁面及裂縫面生長。
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本研究以CFB副產石灰20%、30%和40%掺合水淬爐石粉進行激發作用，並添加4%和8%含鹼量與0.6、0.9和1.2模數比之鹼激發劑，量測不同齡期抗壓強度、膨脹、乾縮、流度與凝結時間等特性，配合XRD射線繞射分析和熱重分析(TGA)進行微觀觀測。研究結果顯示，當CFB副產石灰摻配比例為30%時，添加適量之鹼激發劑可以有效改善其強度發展並抑制膨脹反應。微觀分析亦發現：CFB副產石灰摻用比例達30%及40%時有大量鈣礬石產出和氫氧化鈣轉移，會造成膨脹量增加和抗壓強度降低，而添加適當含鹼量和模數比則能夠抑制膨脹量、減少鈣礬石和提升抗壓強度。
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本篇研究使用風洞實驗以及數值模式探討平頂建築物上太陽能追蹤器的風力負載。鑒於前人對於在屋頂上太陽能追蹤器的研究，本篇論文透過風洞模型實驗在不同的風向角、建築物與太陽能追蹤器之間的座向角、高度及傾斜角狀況下，量測太陽能板上下表面的風壓分佈以計算其所受風力與彎矩。
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本研究主要為研究混凝土材料之非線性行為，透過前人所提出的等效單軸應變概念與混凝土材料亞塑性(hypoplastic)模型，將材料多軸行為轉化為多個單軸行為的方式，大幅簡化了混凝土塑性行為分析中複雜的數學計算。流動法則(flow rule)與硬化法則(hardening rule)等材料塑性行為分析中常用的理論，雖然在亞塑性材料模型中未出現，但其造成之影響亦直接表現於材料行為中，此種分析方式有別於傳統使用塑性力學來處理工程問題，並為研究混凝土開闢了一個新的方向。混凝土亞塑性材料模型主要分為兩個部分，分別為材料破壞曲面與等效單軸應力應變曲線，本論文研究了幾個發展至今較泛用的混凝土破壞模型，包括了Ottosen四參數模型、Hsieh-Ting-Chen四參數模型與Willam-Warnke五參數模型，最後選用由Menetrey 與Willam修正Willam-Warnke模型得到的Menetrey -Willam模型，同時，為了考慮材料之三維壓力強度極限，加入帽蓋(cap model)修正，提出封閉Menetrey -Willam模型(CMW model, Closed Menetrey &Willam Model)；單軸應力應變曲線部分則使用Saenz提出的單軸應力應變曲線公式，此公式以單一式子表示曲線中的上升段(硬化)與下降段(軟化)，在數值模擬的使用上非常方便。本文之數值算例，分別驗證了混凝土之單軸、雙軸與三軸之實驗行為。透過本研究的完成，可與有限元素法或向量式分析力學結合，預測混凝土結構之非線性動力行為。
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近年來因全球氣候變遷導致高降雨強度事件頻率增加，而高降雨強度事件容易引發邊坡崩塌、土石流等事件，對於民眾及基礎建設造成嚴重損失。本研究使用小尺度三維渠槽進行實驗，藉由改變輸砂濃度及基準水面觀察沖積扇(alluvial fans)形態之變化，並搭配相機及雷射光，對沖積扇縱剖面、橫剖面、平面堆積形態、等高線、頂積層(topset)及前積層(foreset)角度以及流速剖面進行分析與討論。 控制參數包括顆粒粒徑、平台積水深及輸砂濃度，此輸砂濃度以水沙比(n)表示，水沙比為水入流量(Q_W)與顆粒入流量(Q_S)兩項比值。研究結果顯示頂積層角度主要隨平台積水深或水沙比增加而減少，成反比之關係；前積層角度隨平台積水深或水沙比增加而增加，成正比之關係。在有積水深實驗條件下，沖積扇形態明顯會因水體阻力而限制其堆積範圍；縱剖面形態會隨著平台積水深或水沙比增加而偏向於直線；橫剖面形態則是依不同斷面位置有所不同。但隨著積水深增加各組沖積扇實驗形態相似性也隨之提高。 關鍵字:沖積扇、基準水面、頂積層坡度、輸砂濃度
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契約兩造常因立場對立而引起爭議，而工程爭議不僅發生於施工階段，亦發生在專案生命週期之其他階段。進一步而言，工程專案之人為疏失亦可能擴大災害所帶來的損失，例如日本福島核電廠事故及新北市破堤淹水案。因此跨領域學者專家紛紛嘗試建立有效解決糾紛的方法。傳統上，工程爭議通常採取訴訟或訴外爭議解決機制(ADR)此兩種主要方式解決。就大陸法系國家而言，訴訟通常涉及民事、刑事及國家賠償，而訴外紛爭解決機制則主要為磋商、和解、調解及仲裁等方式。然而，相似案件同樣處理，向為英美法及大陸法爭議解決方式，而一般人於作成決定或處理日常爭議時，傾向考量類似的經驗值。因此，案例推理法(CBR)得以提供一合理模型解決問題。 本研究評估可行之CBR以輔助解決工程生命週期中所產生之爭議，並藉由國際標準化組織(ISO)之成果設計一使用者為主之爭議解決輔助機制雛型，藉此彈性屬性選擇機制，省卻傳統性案例式推理機制之前置資料庫建制時間及成本。本文首先探討ADR於台灣的適用情形，於探討CBR暨其R5模型後，並應用ISO已建立之概念及ADR發展出一使用者為主之CBR雛型以輔助工程爭議解決。除此之外，本文亦針對現有案例資料庫進行實證研究。 本研究發現結合各種爭議處理方法，有助於達成預定目標。而採逐步ADR處理，則能有效解決爭議。另實證研究證明，動態及重複之系統得以檢索出適合之參考案例，以成功預測目標案件之結果。以往相關研究並未充分考量使用者於爭議解決過程中之需求，而此CBR並未如傳統CBR鎖定屬性及其權重，此彈性機制亦為本研究之主要貢獻之一。此系統性模型得以有效輔助解決未來類似之爭議，即便遭遇如損鄰等大量爭議案件，亦可順利處理。
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山區溪溝發生土石流時常造成嚴重之坡地災害，其土石流具速度快、埋深大和粗顆粒多之特性而產生強大破壞力。由探討土石流的流動形態，內部粒徑及流速可分析其對結構物的撞擊力與有效的防治工法配置，並進行危險區域的分級，以降低災害損失程度。本研究以地聲及次聲監測系統配合現場架設之影像系統，將土石流形態分類並與地聲訊號相互比較驗證，經由不同流動形態之土石流流量與地聲訊號比對以分析其相關性。本文主要研究2013/5/22滯留鋒面降雨引起之火炎山土石流事件。 由監測資料顯示次聲之因素主要為風、雨聲，其特徵頻率為5Hz以下。地表逕流與土石流訊號分析得知地聲訊號反應較次聲良好，地表逕流頻譜的主頻分佈會比土石流頻譜高，本次事件地表逕流頻譜特性介於30 ~ 45Hz；土石流頻譜特性則在10 ~ 32Hz間。且藉由影像系統驗證雙聲系統，得知藉由地聲所測得之反應，分析頻譜以及判定訊號反應之延時，以作為土石流預警系統之根據。
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土石流流動過程中，湧浪前端往往夾帶大量泥水及大小不一的顆粒，顆粒與水之間的作用及顆粒與顆粒接觸產生的力量在高流動速度下具有相當大破壞性。當湧浪撞擊到結構物上，動水壓及顆粒所造成的損害往往是無法預想得到的，因此要如何在土石流流動過程中逐漸減緩其撞擊力，使結構體避免直接與土石流接觸，為當前防治土石流重要的一環。 本實驗分別對於水流碰撞、顆粒流碰撞及單顆粒碰撞進行一系列測試，水流碰撞及顆粒流碰撞部份主要以不同條件下潰壩實驗來進行，分別為不同潰壩初始水深及不同顆粒鋪設高度(相同潰壩初始水深)，得出不同初始水深下影響撞擊力、流動速度及流動厚度，且最大動水壓約初始水深兩倍；不同鋪設顆粒高度下，水量、顆粒多寡及顆粒間摩擦阻力會影響撞擊力、流動速度及湧浪形成。顆粒碰撞部份主要以單擺顆粒撞擊實驗進行，利用不同高度落下撞擊不同材質物體，分別為受力鋼板及木板，得出落下高度影響撞擊速度、接觸時間及撞擊力消減程度。實驗中木板撞擊力消減程度約在70-75% 之間，但隨高度增加，撞擊力消減程度會隨之降低。期待未來能進行更多材質之撞擊力消減測試，以提供現地參考採用。