淡江大學土木工程學系碩士班學位論文
淡江大學,正常發行
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世界各國最主要之路面材料就是瀝青混凝土（asphalt concrete,又稱為hot mix asphalt, HMA），當這種長期使用的結構物投入使用後，必須對其進行管理和預防性養護，以維持其正常功能。導電瀝青混凝土受壓後，先歷經壓密、穩定、破壞階段，其輸出電阻率也會發生相對應變化，電阻率和內部結構中存在一定影響的關係，本研究即利用導電瀝青混凝土優秀之電學性能，分析其各種試驗下力學及電阻變化間之關係。 瀝青混凝土已被廣泛用於道路及橋梁鋪面，本研究通過加入適當的導電材料(石墨、鋼棉)有效的大幅提升其導電性能，以達到電學診斷的目的。即是利用導電瀝青混凝土的壓敏及溫敏特性來針測外部應力及其產生的應變。這將會對瀝青路面損壞檢測、交通流量和車輛載重進行監控和調配等公路交通智能化管理等產生深遠的影響。本研究試驗結果顯示： 1.本研究車轍輪跡試驗結果顯示，鋼棉的添加量都有效的降低試體受滾壓時造成的沉陷量，可看出鋼棉有不錯的抵抗車轍變形的能力。 2.本研究疲勞試驗結果得知，石墨摻量及鋼棉摻量對疲勞壽命影響都很顯著（降低）。 3.由試驗結果得知，氯化鈉（NaCl）對試體電阻的影響不大，排除了鋼棉繡蝕造成電阻率上升而對試體品質造成的危害性。 4.在考量試體路用性能及擁有優秀電阻率下（<100Ωm），當石墨5%、鋼棉7.5%時表現最佳。
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世界各國最主要之路面材料為瀝青混凝土（asphalt concrete，又稱為hot mix asphalt, HMA），瀝青混凝土的電阻率約為10⁷∼10⁹Ωm，屬於絕緣體材料。通過摻入適量的導電材料，改善瀝青混合料的電學性能，可望獲得多功能的瀝青混凝土。本研究採用導電瀝青混凝土之概念，在瀝青混凝土材料內添加鋼棉與石墨來取代部分的材料，進而提高其導電能力，再進行績效與電學試驗，比較不同配比之導電瀝青混凝土的差異。再進行KENLAYER程式分析，比較實驗式所測得之數值與模擬實際路面之數值差異，期望能找出最優異之配比。 研究結果顯示，石墨與鋼棉對電阻率下降之效果很顯著，但下降之一定程度後效果就非常不明顯，摻量愈高成本也會愈高，只要配比之電阻率小於100Ω．M即可，不需要添加太多。石墨對各項績效性值下降影響很大，但成本則較低；鋼棉對各項力學性值影響較小，但成本則較高。根據各數據之結果選擇G5S1.75、G7.5S1.5及G7.5S1.75這三組配比較為優異。藉由迴歸分析所得之迴歸模式可用於石墨與鋼棉對各項性質之預測，以實驗室所得之疲勞壽命來預測實際路面之疲勞壽命，以及以常溫對低溫來預測回彈模數與模擬路面之明顯疲勞裂縫與車轍破壞。
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本研究在五種不同的針軋不織布上下游處放置鋼珠，模擬在過濾系統中織布上游之土壤顆粒及下游之排水層，並在上方施加正向應力，探討正向應力與鋼珠粒徑對織布開孔徑之影響，後續再根據Giroud(1996)開孔徑經驗式與實驗結果做比較。 開孔徑量測結果顯示，針軋不織布在上下游鋼珠尺寸不變，僅改變正向力時，織布開孔徑會隨著正向力的增加，而變小。當下游鋼珠尺寸相同，施加的正向力也相同的情況下，織布開孔徑隨著上游鋼珠粒徑變小而變小。在上游鋼珠尺寸及施加之正向力不變的情況下，五種織布的開孔徑隨下游鋼珠尺寸的改變不明顯。 Giroud(1996)所提出預測開孔徑之經驗式與本研究試驗結果相互比較結果顯示出，當上游鋼珠尺寸越小時，試驗結果會越接近經驗式；上游鋼珠尺寸越大時，試驗結果會越遠離經驗式。
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結構物的耐風設計通常需要經由風洞實驗，取得風壓頻譜的實驗數據，其過程相當耗時且費用昂貴。使用回歸公式來整理分析實驗數據，常無法得到準確的風壓頻譜值，因此，如何更有效的利用風洞實驗氣動力資料庫是一個重要的課題。 淡江大學風工程研究中心利用類神經網路對於高層建築建立風力估算模式已有成熟的發展，但在半圓頂型與大跨徑結構卻沒有應用類神經網路的完整研究，只有研究助理鐘欣潔在2011年參與過的大跨度計畫案，曾應用類神經網路訓練、預測單一尺寸比例半圓頂型結構的風力頻譜，討論其自相關風力頻譜的軸圈關係。然而，就不同半圓頂比例而言，其估算模式仍有很大的發展空間。 本研究利用羅元隆博士於日本東京大學研究期間所建立的半圓頂型結構風壓資料庫，相較於鐘欣潔所使用的風力資料，更注重於半圓頂模型其曲率與結構高度的變化，對於子午線上風壓頻譜的影響，利用隨機選取法撰寫RBFNN類神經網路程式，在訓練、驗證與測試網路的過程中，尋找符合理論且準確的估算模式，與前人之回歸公式做進一步的比較探討，最後將程式應用於網路平台，建立簡易使用者介面，只需輸入簡單的參數即可透過伺服器運算，得到風壓頻譜的類神經網路估算值，可供相關研究進行試驗量測前的初步評估。
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現今隨著經濟的迅速發展以及建造建物技術的進步，高層建築有效解決都市用地狹小、人口稠密之問題，加上工程材料及施工技術之改良，部分建築也有往山坡地開發的趨勢。近年高層建築的設計高度逐漸增高，故對位處於強風盛行地區的台灣，高層建築所受的橫向側力除了地震力之外，風力之影響也日趨重要。 本研究主要以鄉鎮地形其地況係數為0.24，陡坡坡度為11.3˚的條件下作為逼近流場，分別量測平地與陡坡的風速剖面與紊流強度。從實驗結果顯示風速剖面在陡坡的情況下會有逐漸加速的現象產生，而紊流強度則逐漸減小。並選用深寬比1，高寬比3之矩柱模型，以進行量測建築物表面風壓之風洞試驗。 平均風壓係數之分佈則由等壓線圖得知在有陡坡情況下平均風壓係數不論在迎風面、側風面和背風面與平地結果相近，擾動風壓則可看出陡坡在側風面的部分明顯大於平地。橫風向風力頻譜在0.1的位置有明顯的窄頻尖峰其原因為渦散作用於模型體所造成。有陡坡的頻譜數值則明顯大於平地，說明了在陡坡的影響下橫風向渦散現象的影響更為顯著。在高頻處平地與陡坡趨於一致，代表共振部分影響很小，對低層建築設計風力影響較大，反之高層建築則影響較小。另根據實驗計算出建築物在有陡坡的情況下順風向設計風力、橫風向設計風力和矩扭轉向設計風力均與現行《建築物耐風設計規範》做比較，從結果得知規範在順風向雖有考慮加速現象但在迎風面與背風面外風壓係數仍比實驗值小，故在順風向風力規範趨於保守，橫風向因規範低估建築物在陡坡渦散效應的影響所以較不保守，扭轉向的部分差異不大，其原因為正方形結構體較不容易受到扭矩的影響有關。
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本研究針對軟弱粘土中層狀加勁砂樁的應用進行模型試驗，為使試驗符合現地真實行為，依模型相似律之因次分析，選擇適當的材料與尺寸進行試驗。試驗針對三種不同強度之加勁材料，分五層、十層與同向及交叉擺設以及不同加勁範圍之層數配置進行模型試驗。此外，也進行純粘土及未加勁砂樁的試驗，比較純粘土所提供的承載能力與未加勁以及不同加勁材強度、層數等承載能力的變化。 試驗結果顯示，當軟弱粘土層中之砂樁水平置入加勁材後，能有效提升軸向承載壓力，並將上方載重傳遞至砂樁底部。當擺設之加勁材強度大時，較密的加勁材間距可大幅提升砂樁之承壓能力。若加勁材具有較大之強度異向性，交叉擺設較同向擺設能帶來較好的效果。而不同加勁範圍方面，由試驗得知部分加勁無法達到與全段加勁相近之軸壓能力。擺設加勁材後，能束制砂樁側向腫脹程度，擺設間距較密且強度較大之加勁材，更能有效束制側向腫脹並使樁體變形更趨均勻。
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企業經營的主要目標為極大化企業價值，為了達成此目標，需有合理的模型來評估企業的價值。本文提出收益資產複合基礎法以補現有企業評價模型之不足，並以分量迴歸分析與分量神經網路估計企業價值的分佈，最後實證研究建築業與營造業這兩種營建企業與其他產業的最適企業評價模型之差異。由於上市上櫃公司的股價乘以總股數得到的總市值合理地呈現企業價值，因此本文以股市年財報歷史資料庫做為實證的資料來源，共有14985筆資料。結論如下：(1) 收益資產複合基礎法比傳統的市場法更能準確地預測企業的市場價值。(2) 分量迴歸分析與分量神經網路可以估計企業價值的分佈。(3) 在特定股東權益報酬率下，公司的股價淨值比呈現對數常態分佈。股價淨值比乘以企業帳面淨值即得到企業的市場價值，因此企業的市場價值也呈現對數常態分佈。(4) 企業評價具有產業區別性。如果忽略產業區別性，用全體產業的企業評價模型來評價建築業、營造業公司會有明顯高估的現象。(5) 各產業在ROE大於0與小於0的二種情況，PBR的評價曲線的形態很不相同。在ROE大於0的情況，ROE越大，PBR越大；但在ROE小於0的情況，ROE越大，PBR幾乎不變。因此在ROE大於0的情況，成長價值模式是一個跨產業普遍適用的合理假設模型，但在ROE小於0的情況，成長價值模式並不適用。
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近年電腦運算速度日益提升，程式的人性化也越趨重要，使用者圖形化介面(GUI)將可幫助使用者更容易使用與操作程式，但是往往使用者介面需要更多額外的記憶體或是更快的處理器才能避免開發使用者介面導致原始程式之運算效率降低太多，而受益於電腦效能提升，價格趨於平價後，相關的應用將更容易實現。 當使用者需要應用程式來執行運算時，例如使用工程運算的程式，應用程式所需的運算功能，將透過MATLAB內的變數轉換等處理後，將運算完畢的結果傳回使用者介面上，由於MALAB可處理大量運算以及儲存的功能，使用者可透過MATLAB建立的使用者介面完成繁雜的程式運算處理且能夠更輕巧但是卻不影響原有的功能。 本論文研究之出發點在於探討使用MATLAB內建之介面與簡易控制項目應用於工程計算方面的可行性，由風工程中風載重計算程式為測試標的，將過去建築設計風載重專家系統之網頁與手機版本為基礎，藉由此系統在一般個人電腦上使用MATLAB內建之介面進行開發與測試，探討其效益。 研究方法是在MATLAB上以m-file撰寫圖形化使用者介面(GUI)，並結合原先的類神經估算程式與風載重計算程式開發在一般作業系統下執行的程式。並以MATLAB建立輸入和輸出的介面，藉由此介面，使用者可輸入建築物的基本資料、尺寸與結構特性等資料，進而將使用者輸入的資料進行運算。最後，將計算完成的結果傳送至輸出的使用者介面，予使用者參考。期望能讓不甚了解程式的使用者能夠更容易、更輕鬆地執行相關的程式，並應用在更多的工程領域上。
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現今隨著經濟的發展和科技的進步，人口膨脹迅速，有限的土地與空間不斷減少的現況下，建築物只有向上發展，因此現代都市中便林立了越來越多高層建築物。高層建築物的設計發展方向朝向高度高且質量輕，除了地震力要考量之外，建築物受風的敏感程度亦無可避免地增加。因此風力對於結構物的反應成為高層建築物設計中重要的一環。 在高樓林立的現代都會區中，高層建築物之間存在的相互干擾效應是相當複雜風力載重計算問題。國內外已有若干學者針對流場特性、幾何造型、相對位置、以及來風向之干擾效應造成的整體風力及局部風壓做出定量的描述。然而由於影響因素甚多，且若存在兩棟以上干擾建物時，干擾效應的形成將更為複雜且無法單純以線性疊加方式推測。 本研究進行為使造成干擾效應之來源因素單純化且易於探討，利用壓力量測法之風洞實驗，擬以兩棟相同高寬比為6的方柱建物，在α=0.24的鄉鎮地況下，一者作為可移動的干擾建物，一者作為為固定位置的主要建物。探討在干擾效應下，高層建築物最大風壓係數與最小風壓係數之分布，並以Gumbel和Weibull極值分布理論為基礎，探討極值分布型態受到干擾效應影響下之變化情形，並定義干擾因子對其對建築物外牆披覆物之影響。 本實驗結果得知最大風壓係數會出現在(x/B,y/B) = (3,3)位置，表示干擾建物在主要建物45°之位置可能有較大的影響。最小風壓係數會出現在干擾建物在主要建物上游處y/B = 0，因為干擾建物在後方會產生渦流使主要建物之迎風面能量增加。但本文實驗僅於x/B = -3~3、y/B = 0~3範圍之間，或許極值的發生可能在範圍以外。
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近年來順向坡滑動常常造成重大災損，且其地質條件多為沿頁岩發展出破壞面。透過邊坡反算可反推出當邊坡產生滑動時，當時滑動面所提供之剪力強度，但反推分析所得之弱面剪力強度，不同於試驗室所得之弱面剪力強度。順向坡的特性是具順層的結構、且因受到層間之錯動(bedding shear)常存在層間摩擦剪動的泥層(clay layer)或稱泥縫(seam)。本研究將對泥縫、破壞面之漸進發展過程，探討邊坡含有夾泥之破壞行為，期望能對低傾角之順向坡滑動破壞，及試驗數據與現地反算不一致之矛盾現象獲得更佳的詮釋，並針對國道三號汐止順向坡滑動破壞之地質災害案例進行滑動破壞影響因素之探討。 本研究使用數值分析方式，探討邊坡含有夾層泥縫之破壞面發展行為，利用數值分析程式FLAC進行分析，探討泥縫幾何特性與剪力強度參數之敏感度，並採用重力增加法觀察破壞面發展行為。 研究結果得到主要結論：(1)以另類地質觀點，探討夾層泥縫對邊坡破壞面發展行為的影響，層間摩擦剪動的泥層與易泡水軟化的頁岩層是影響整體邊坡穩定的控制因素。(2)FLAC程式透過GIM法進行分析，針對材料之重力值進行逐步改變，就能快速的觀察邊坡破壞面發展的行為。(3)邊坡夾泥之幾何特性會影響整體邊坡穩定與破壞面位置的發展，邊坡坡壞面滑出位置隨著泥縫位置而改變，且在夾泥出露端於坡趾時最危險；邊坡有夾泥存在時，對整體邊坡穩定會有急劇的影響，但夾泥厚度對邊坡位置與安全係數沒有太大的影響。；夾泥傾角之改變，僅會影響邊坡滑動面位置的發展，對邊坡穩定影響不大。(4)邊坡夾泥材料之剪力強度參數會影響整體邊坡穩定與破壞面位置的發展，C/R值較高時(夾泥強度較貼近圍岩強度)，破壞面會趨於較淺層的圓弧型破壞，當C/R值較低時(夾泥強度較圍岩軟弱)，破壞面會趨於較深層的平面型破壞；邊坡對夾泥弱化摩擦角之弱化改變比凝聚力弱化改變敏感。(5)以國三地滑案例進行分析，分析結果與現地災變情形雷同，以FLAC程式GIM法進行分析，透過逐步增加重力g值可觀察到邊坡破壞面的發展與滑動塊體的形成。