中央大學土木工程學系學位論文
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本研究嘗試設置液壓減振器於基樁樁頭，改變基樁承載瞬間載重之機制，讓基樁承受瞬間載重的衝擊減少，降低基樁的永久沉陷量，而進行了一系列的室內模型試驗。以峴港砂與礫石填充於圓桶形土槽中模擬現地情況，並在砂土中央放置模型樁至承載層，用不同高度的落錘衝擊樁頭，模擬車輛或是列車的瞬間衝擊力與靜載重，並於砂土層與礫石層中之不同深度埋設加速度計，以量測樁周土壤之振動，設置兩支LVDT量測樁身永久沉陷量和減振器上部的動態變位量。由前人的研究可知液壓減振器具有良好的最大動態變位量不大，及基樁之靜載重大小會影響其極限支承力，為了在最大動態位移量可接受的範圍內求得較好的減振效果，故控制其體積大小，本研究改變液壓減振器之幾何尺寸，探討減振與變形的關係，並進行一系列的模型試驗。由試驗結果得知，當減振器之直徑加大，其土壤振動與基樁永久沉陷量皆會減小，而當減振器高度增加時，僅能夠減小其基樁永久沉陷量，減振效果卻未見增大，故加大減振器之直徑為一較好的改良方法。
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本研究以微音器與加速度計量測砂岩摩擦試驗時之音波與振波訊號，探討砂岩試體降伏後再施加不同摩擦應力使其產生潛變破壞所耗之時間。試驗中所測得之音波與加速度訊號可協助判定潛變變形或破壞發生之時間點。由研究結果顯示，砂岩潛變破壞，隨降伏後應力之增高，而破壞時間逐漸縮短；隨降伏後的應力之減小，破壞時間逐漸增長。此結果說明了降伏後的應力增加會加快岩石層面的潛變破壞。另外，降伏後的應力為降伏至破壞間應力差的50%以下，砂岩試體並無破壞情形，顯示破壞時間長，且無立即危險，當降伏後的應力達50%以上，實驗結果顯示試體有立即破壞之危險。由量測結果可知降伏後的應力達50%以上之情況，破壞時間介於0~36秒，降伏後的應力為50%以下之情況，破壞時間超過兩天，如輔以加速度與音波之警訊，可作為預警危急程度之判定，將可降低災害的損失。
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2011年3月11日，日本東部海上發生九級地震引發海嘯，造成東北沿岸地區農業上巨大的損失，共23,600公頃的農地受到損害。單在宮城縣和福島縣的海嘯受災區，稻田就占受災區60%以上，稻作為主要作物，因此，了解日本災後稻田受損和復育的情況對於農政單位將會是一項重要的議題。遙測影像提供多時序、大範圍的資料，而稻作在光譜上的反應比其他土地利用更為明顯，故本研究使用2010年(海嘯前一年)、2011年(海嘯發生年)、2012年(海嘯後一年)、2013年(海嘯後二年)、2014年(海嘯後三年)的MODIS影像，探討受災區稻田於海嘯發生前、後的分布情形以及災後的復育情況。本研究主要分為四個步驟：第一步驟，使用MODIS影像建立常態化差分植生指標(Normalized Difference Index，NDVI)的時間序列資料，並以小波轉換法(wavelet transform)濾除時序資料的雜訊，保留時序資料上有關稻作的資訊。第二步驟，使用支援向量機(Support Vector Machine, SVM)進行影像分類。第三步驟為精度評估。第四步驟，分析2010年至2014年間稻田受損和復育的情況。研究成果顯示，2010年至2014年的總體精度(overall accuracy)分別為88.0%、91.7%、89.5%、92.2%和90.8%，Kappa值分別為0.76、0.83、0.78、0.84和0.81。2011年海嘯過後，受災區有84.9%的稻田受損而無法耕種，2012年日本農民在沿岸地區開始陸續種植稻作，整體復育率為27.4%，2013年整體復育率為38.5%，2014年整體復育率為33.1%。將2010年至2014年的分類成果和統計資料相比，RMSE皆僅占總面積3%以下，顯示本研究能應用於災後稻田受損和復育之相關研究。
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本研究主要推導軌道車輛脫軌係數，藉以探討在不同的車輛自由度參數考慮下，獲得一接近實際狀況下的脫軌準則，亦即一脫軌係數公式；並可在營運車輛上佈置感測器，量測所需之參數即可獲得脫軌係數值。在推導脫軌係數的過程中，結合輪重減載率與前人的脫軌係數推導方式，並且考慮列車動力振動分析下，藉由各剛體釋放不同的自由度以建立運動方程式，此時的自由度包含側滾角、浮沉、及側移；最後在輪對的分析上，在臨界脫軌時，輪軌接觸面會有四種不同的接觸點位置情況來描述脫軌的情形，以及在爬軌脫軌與跳軌脫軌的不同脫軌行為下，分析輪軌接觸間的垂向力與橫向力平衡，來獲得脫軌係數與不同參數之關係。 接著數值模擬的部分，利用LS-DYNA建立單一輪對與軌道的有限元模型模擬真實跳軌脫軌行為，並輸出脫軌係數公式中所需之參數值，代入本論文所提之脫軌係數公式後，求得脫軌時的脫軌係數臨界值，發現當輪重減載的情況偏向輪緣貼靠之車輪時，臨界值越小；而摩擦係數與輪緣角的改變，並不會影響臨界值變化。
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本研究聚焦於瞭解使用天然粒料與採用鋼碴取代粗粒料之兩種密級配瀝青混凝土，其對於全球暖化潛勢(Global Warming Potential, GWP)之影響。使用的鋼碴材料分別為轉爐石(Basic Oxygen Furnace, BOF)及滾筒碴(Baosteel’s Slag Short Flow, BSSF)，並藉由Gabi 6 生命週期計算軟體之使用，深入瞭解鋪面活動產生之全球暖化潛勢，發現使用轉爐石或滾筒碴取代粗粒料會使全球暖化潛勢上昇。依據模擬運算結果顯示，全球暖化潛勢會隨粒料使用量多寡而增加，使用10%、20%、30%及100%之鋼碴取代粗粒料於面層內相較於傳統密級配瀝青混凝土會使全球暖化潛勢增加4.78%至7.13%之間，然而以鋪築成本考量，使用鋼碴會帶來巨大效益。 研究結果顯示使用轉爐石或滾筒碴比傳統密級配瀝青混凝土能省下多達3.66%(10%鋼碴之密級配瀝青混凝土)至36.47%(100%鋼碴之密級配瀝青混凝土)之總成本，依據全球暖化潛勢模擬及成本分析後，採用鋼碴(轉爐石或滾筒碴)取代天然粗粒料於密級配瀝青混凝土中是可行的且值得未來更多深入探討。
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高速鐵路與其他軌道運輸系統在設計上最大不同處為具有嚴格的定時運行特性，亦即列車運行、號誌控制，以至於旅客或票務資訊均必須依照時刻表來運作。當高鐵系統遇到災害等緊急事故時，傳統上各調度人員必須互相溝通協調，根據目前系統狀況構思出適合的調度程序，產生對應的列車時刻表。此過程非常仰賴調度人員的溝通效率與專業經驗，耗時且易出錯，不但耽擱旅客時間與減少載客量，亦可能因調度失當造成更多人員傷亡造成；此外，在緊急事故時，高鐵系統的電力供應常成為另一不穩定來源，過去研究甚少探討此因素對於整體調度的影響。經由技術文獻回顧可知，智慧型代理人技術非常適合用於多人協調問題上，故本研究提出以本體論與智慧型代理人技術為基礎之高鐵列車緊急事故調度模式，讓智慧型代理人具備列車調度知識，能夠即刻做出最適決策。本研究首先以本體論設計知識模型來表達包含行控中心控制員、列車駕駛員、基地管理員與電力控制員等，其次，設計列車調度的推論規則來模擬各調度員之間的溝通過程。最後並以高鐵實際案例作為模型測試驗證用，驗證結果顯示此模型能產生與人工調度最佳結果一致的調度班表，且大幅減少人工調度所需時間。應用本研究模型將有助於高鐵在緊急事故時之應變效率與行車安全的提升。
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民國97年行政院公共工程委員會推動路平專案至今已逾六年多的時間， 雖然國內道路鋪面施工品質有逐漸提升，但相關鋪面維護資訊整合卻未有 所突破，在鋪面管理系統研究上主要強調功能為導向，但本質問題未能解 決情況下導致系統應用成效不彰。機關在面對「後路平專案時代」的來臨， 對於機關外部環境一直在變動，機關內部人員、預算、資訊設備、管理機 制是否符合未來的需求，必須重新檢視系統管理策略，以面對日後的新挑 戰。 本研究改變過去以單一系統建構為思考方向，以鋪面維護資訊管理中 心為核心主軸，研發管理中心所需資訊管理系統，以服務導向架構法(SOA) 建構鋪面維護資訊管理平台，以強化資訊整合匯流功能，整合相關鋪面資 訊轉化為空間圖資方式呈現，並以時間軸回溯呈現時序資料，將區域內所 有道路巡查及養護行為予以記錄下來，可作為後續分析使用;另外一方面， 本研究採用邏輯法(logic method)建構鋪面維護知識專家系統，將鋪面養 護模式標準化，可提供工程師主動學習及諮詢決策的工具，可做為機關養 護指南、教育訓練、知識探勘等工具，以培養工程師主動學習，且妥善保 存知識並予以數位化傳承，以輔助鋪面維護資訊管理中心進行各項養護管 理作業。 機關內的養護工程師不再獨立作戰，在既有組織運作下，鋪面維護資 訊管理中心以集中式小組營運模式管理，機關可以更加掌握養護區域內道 路狀況，利用各項匯流資訊進行決策分析，適當分配養護資源，以提升區 域鋪面養護水準。
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鋼管抗彎構架系統中，梁柱接頭之韌性與強度為影響構架耐震性能的關鍵因素，結構耐震設計應符合「小震不壞、中震可修、大震不倒」之原則，在內橫隔板不易施作之情況下，本研究研擬以外橫隔板托梁與加勁板之組合設計梁柱接頭，藉由配置不同尺寸之可替換切削接合板於托梁與鋼梁交界處，形成消能機制以改善鋼管抗彎接頭之承載效能，研究中以一系列反覆載重試驗，評估此設計之耐震性能。研究結果顯示，此鋼管抗彎接頭在加勁板之組合作用下，因其受力面積變大，接頭承載性能穩定，不僅梁柱交會區與外橫隔板均可保持彈性，應用可替換接合板之構架，其可有效控制塑角於切削段上，構架強度亦可維持破壞模式為梁控制構架之0.8倍。另就不同寬厚比、不同之接合板而言，鋼板切削斷面有效面積越大者，其強度與消能量亦越大。上述研究結果證實，具可替換接合板之鋼管與鋼梁接合，為耐震工程之可行設計。
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近年地震對台灣造成許多的災害，使耐震設計規範之設計地震力提高，導致部分補強和新建案例之直接基礎尺寸明顯過大。其主要原因乃設計地震力提高，穩定性檢核時基礎受壓面積仍須滿足原有規定，所以基礎尺寸必須擴大。依據過去地震經驗發現直接基礎之搖擺機制可降低傳遞至上部結構之地震力，並且透過搖擺機制產生振動週期延長降低地震力，也可藉由土壤於大地震下之塑性行為吸收地震能量。 過去其研究對象均為直接基礎之單柱橋墩，並未有直接基礎單跨橋梁之搖擺效應研究。因此本研究以單跨度簡支橋梁為主要對象，先以商用軟體SAP2000建立分析數值模型進行動力分析，再進行一系列之振動台試驗，觀察橋面板質量、柱高、橋墩基礎面積、土壤強度對搖擺效應之影響。 由實驗結果可得知當橋面板質量較重與橋柱柱高較高時，橋樑柱底應變隨之增大。另外橋墩基礎尺寸較小與土壤勁度較低，會有利於搖擺效應，降低柱底應變，延長試體自然震動週期，達隔震效果。搖擺行為時，試體結構系統自然振動頻率，會接近地震主要震頻。
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本研究探討老劣化鋼筋混凝土受震行為，主要探討鋼筋腐蝕之老劣化，鋼筋混凝土試體進行加速腐蝕試驗以加速其老劣化，並藉由老劣化試體與對照組試體同時進行振動台實驗，振動台實驗結果顯示老劣化後之試體其加速度、位移反應大於對照組試體，顯示腐蝕效應造成之老劣化現象對結構確有損害。 本研究亦建立數值分析模型，依實際鋼筋混凝土試體之尺寸、材料及加速腐蝕試驗之結果建立原始模型與腐蝕模型，並進行動力歷時分析，將其分析結果與振動台實驗結果進行擬合，擬合結果顯示加速度與位移歷時圖之波形大致相符，驗證數值模型之可靠性。 最後將分析模型進行側推分析與非線性歷時分析，探討腐蝕效應對結構物之影響，並提供未來實驗方向參考。