臺北科技大學土木與防災研究所學位論文
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混凝土是世界上使用最多且最廣泛的土木營建材料，因為混凝土具有優異的抗壓能力及其他優點，但是混凝土屬於脆性材料，因此抗拉強度低，其抗拉強度約只有抗壓強度的1/10，為了改善混凝土的拉力強度，通常會在混凝土中安置鋼筋，以增加混凝土的拉力強度。其他的結構物如高速公路、機場跑道等都是以抗彎強度為基礎進行設計的，而這必然會涉及到抗拉強度。以及近年來，台灣和大陸兩岸之間互動交流頻繁，為了解兩岸的試驗方法差異，因此將針對混凝土的粗骨材種類進行各種拉力強度試驗，比較試驗結果促進兩岸學術交流做為此次研究之目的。 研究方法為將不同種類粗骨材碎石與卵石做為混凝土粗骨材分別在175kgf/cm2、210kgf/cm2、280kgf/cm2三種設計強度下製成四種幾何形狀混凝土試體，每ㄧ種試驗及設計強度分別製作3個試體，總共配置有108個試體，並針對其試體進行直接拉伸、劈裂、抗彎及抗壓強度試驗與比較，以研究各國混凝土抗拉強度試驗法結果之差異，粗骨材種類之不同對混凝土抗拉強度之影響研究結果可做為結構混凝土設計及日後相關研究者之參考。 試驗結果與我國規範及中國規範比較後，發現中國規範的試驗方法種類繁多，我國規範未來可參考中國規範的其他試驗方法，以增加我國規範的多樣性及精準度。
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人工溼地系統是屬於自然淨化系統之一，在現有各種類型的生態工程中，人工溼地處理技術因具有低成本、低耗能源、無二次污染物之產生，且提供溼地生態與景觀等優點。在水庫集水區污水處理廠無法全面有效管理廢污水的情況下，可提供不錯之代替選擇方案，以達水質改善之目標。 本研究以翡翠水庫管理局於2005年在北勢溪上游渡南橋旁所建置之自然淨化系統-人工溼地系統為例，該系統設置主要串連不同單元之生態溼地，以處理該集水區內之非點源污染與地面逕流，將營養物質滯留於系統內而降低污染物質流入水庫。本研究場址應用不同之淨化效率分析方法，針對本研究場址之除污效率進行探討分析，無論降雨或晴天，顯示本系統對於總磷及氨氮削減率以中位數處理效率53.89％及73.91％，累積負荷法（SOL）為83.96％及68.85％，事件平均濃度法（EMC）57.34％及64.60％，均有相當的處理成效。總磷在降雨時期之淨化效果較晴天時顯著，而氨氮受到水溫及入流濃度偏低之影響，在晴天之污染去除效率反而高於降雨期間去除效率。 本研究利用不同之淨化效率分析方法，藉由評估成果回饋修正原有設計、施工乃至操作維護管理之合宜性，並可建立適合本土性設計參數及區域性自然淨化工法設計資料庫，有助於國內其他水庫水質管理技術之參考。
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抽水站係屬防洪最後一道防線，近年來氣候變化異常導致降雨強度變大且集中，對於保護程度僅有五年的防洪抽水站而言，無疑是一重大考驗。 為使抽水站發揮應有的抽排功能，除了定期的維護保養及不斷地進行人員訓練外，管理制度的建立及適當的操作機制亦是不可或缺的必要因素。 本研究利用暴雨經理模式(Storm Water Management Model)，來模擬集水區內逕流量、抽水機啟動數目及下水道水位等，首先找出集水區內重要瓶頸段，並提出解決對策，進一步訂出「中和抽水站」操作水位，最後率定出在不同水位及不同時雨量情況下，模擬出未來需要啟動之抽水機數目，使抽水站人員有足夠的時間，預先來排空下水道內之雨水逕流，減少淹水之機會，將抽水站消極地被動式防災變成積極地主動式防災。
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台灣以往大多數都市開發計畫常採用不透水鋪面設計，因此希望於短時間內將雨水排除，導致每逢豪大雨，下游排水設施負擔增加亦縮短洪峰到達時間，提高淹水發生率，而雨水滲透設施之廣泛鋪設正是解決此問題有效方法之ㄧ。 雨水滲透設施種類繁多，包括貯留池，透水性鋪面及滲透管、溝等，但國內相關研究探討仍相當有限。緣此，本研究規劃試驗評估滲透排水管於砂土中之入滲效益，配合VSAFT2在相同條件下執行數值分析，說明兩者結果差異，驗證理論模式適用性，進而與前人研究成果比較，分析不同土壤對滲透排水管入滲效益之影響，期能供後續相關滲透排水管研究推動與實務應用參考。 研究成果歸納得知，滲透排水管在本研究試驗設置條件下，不同水位入滲效益之變化：當水位增高2倍則每增加1%土壤體積含水量所需時間加快約6~8 min；滲透排水管分別在前人與本研究試驗設置條件下，入滲效益之差異：管內水位=5.0cm時則於砂土中每上升1%土壤體積含水量所需時間較於沉泥質砂中快了約4~7 min。
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土木建築工程在建造期間，鋼筋是構成結構體的主要骨架。現場施工過程中，構架接頭，例如樑柱接頭或柱頂收尾處，常因構件斷面空間狹窄，箍筋或主筋間距較密，致使鋼筋之錨定彎鉤配置時困難、費時。因此，錨錠接頭之採用，提升了現場鋼筋組立的工率。 本文以實際運用在國內公共工程上的產品(BPI TERMINATION)進行混凝土拉拔試驗，基於相關之變數，例如箍筋的設置、錨錠接頭號數、錨錠接頭埋入深度、承壓面積的大小及混凝土抗壓強度等影響因素。探討錨錠接頭之力學行為及破壞模式，提供往後研究錨錠接頭型式改良之方向。
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對於鋼筋混凝土結構元件之補強，若以包覆FRP的方式處理，其所使用的界面粘接材料多以環氧樹脂為主，而環氧樹脂的不耐高溫性質卻是當前亟待解決的問題。前期研究曾嘗試以近年新開發之無機聚合樹脂(geopolymer)取代環氧樹脂作為粘接材料，探究RC梁包覆FRP之剪力及撓曲補強成效，初步發現其效果雖稍遜但仍有相當的競爭力。本研究則更進一步，針對RC梁的撓曲補強，探討其在高溫下之效果。首先，製作彎矩控制之RC矩形梁，以在梁底分別包覆玻璃纖維(GFRP)及碳纖維(CFRP)之方式進行正彎矩補強，且採用不同包覆型式，最後藉由四點抗彎試驗分別探討常溫及高溫下彎矩補強的成效。結果顯示RC梁以包覆纖維方式撓曲補強有其效益但有所限度，且對梁之韌性容量有影響。因此，在實務上之應用宜更審慎。
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先前研究的無條件穩定外顯式積分法同時具Newmark外顯式積分法計算上較為簡單與省時的優點與等平均加速度內隱式積分法沒有穩定條件的限制，因而可選用較大的積分時間步長進行逐步積分運算的優點。一般的逐步積分法積分方程式的係數皆為常數，然而，無條件穩定外顯式積分法其積分方程式的係數並非常數，是由結構的基本性質與積分時間步長的乘積表示的逐步積分法。因此對無條件穩定外顯式積分法而言，結構之基本性質中的初始勁度是非常重要的因素。一些高度非線性的材料，其結構受力後往往很快進入材料的非線性行為，因此在學術或在工程上對於結構的初始勁度量測往往因量測的標準不同而有所差異，如此一來，利用此量測初始勁度值所決定的積分方程式的係數將因量測的初始勁度值的不同而有所差異。對此，本論文將進一步經由數值分析與擬動態試驗,研究這種差異是否會影響無條件穩定外顯式積分法的準確性。研究結果得知，無論在數值分析或擬動態試驗上，使用無條件穩定外顯式積分法進行運算時，對於系統較重要的結構低頻反應並不會因量測的初始勁度值的不同而有明顯的影響。
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山岳隧道之機械式開挖可提升營建自動化及工程安全性之成效，惟因鑽掘切削之力學機制仍屬渾濛，因此常因切削刀頭之不當耗損，引致機械開挖效率不彰；又台灣地質複雜多變，隧道開挖遭遇斷層、弱面機會大增。因此對於鑽掘機具、弱面位置與岩石破壞三者間互制機理，值得深入探討。 本研究乃以二維數值軟體FLAC進行模擬楔刀正向貫入岩材之平面應變問題，藉由改變：(1) 楔刀之不同磨耗(wear flat)特徵模擬切削刀具耗損之影響，(2) 楔刀貫切位置模擬接近岩材開口弱面之行為，及(3) 楔刀貫切位置模擬接近岩材閉合弱面之行為，並試圖由上述三課題與理論解、實驗數據進行相關比對研析。 由數值分析得知，隨楔刀磨耗增加，受測岩材產生臨界塑性區所需之最大貫切力因之增加，而臨界貫入深度微增，故材料韌度亦因之增加；再者，無側壓且具相同楔形刀角條件下，隨貫切位置漸次靠近側向自由邊界，其最大貫切力與相對應之臨界貫入深度有隨之下降的趨勢；而依相對力量比、能量比、塑性面積比受側向自由邊界影響之敏感程度，求驗特定貫切條件下之臨界轉換區；另於漸次靠近側向束制邊界之控制變數下，其最大貫切力與相對應之臨界貫入深度有隨之上升的趨勢。另在束制邊界之模擬可簡化解析雙刀效應；即求算某一臨界刀距下，其脆性破壞所需最大貫切力之變動範圍，探求單刀轉為雙刀之應力重疊行為。由此得知，適當之刀距安排應有助於機械開挖能量之減耗。
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由於建築技術的提升，耐震設計法規的更新，相對於既有校舍建築物常因過去結構設計上的考量因素較不嚴謹，或因施工品質不良、材料老化與損壞等因素，以致可能造成建築物耐震能力不足，而易於地震時產生損壞現象，甚至有倒塌情形。因此如何探討校舍補強工程的管理機制實為土木工程界重要課題之一。 台灣地區位處環太平洋地震帶上，平均每年發生有感地震超過百次；鑒於地震不易預測，其所造成之受損程度常隨每棟建築物的結構系統、施工品質、地盤條件及使用者需求不同等因素而異，因此大地震來襲前如何進行最適切的結構補強，以及如何找出補強遲滯的主因，進而研擬最佳解決對策，是值得探討的研究課題。 本論文除參考本國文獻外，亦參酌日本的文獻，經分析比較後找出老舊校舍補強優先方案策略及建議，並適切的導入相關的施工管理要項，再透過適當的管理方法、手段來達成管理成效；最後並藉由台北科技大學實際的校舍補強案例研究擬印證老舊校舍補強作業之實務運作程序。
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顏面三維立體模型的應用範圍相當廣泛，其中醫療用途為目前發展的重點項目之一，例如建立可供量測及預視的顏面立體模型，在整形手術過程中參考使用。由於手術精密程度的要求，醫療與其他用途的顏面立體模型最大差異在於精度需求，醫療用之立體模型其精度需求至少應達到公釐等級以下，且顧及病患的舒適感，建立模型的過程應儘速完成，並讓患者臉部在自然狀態下接受試驗。在考慮上述條件後，本文嘗試以近景攝影測量技術，考量經濟因素情況下，使用一般市售非量測型數位相機以非接觸方法對顏面石膏像進行試驗，配合軟體編修製作，完成影像擷取、標的量測、模型生成等步驟。另一方面以非接觸式的光學量測儀器ATOS製作以點雲方式呈現的石膏像模型，比對兩種模型，檢視以近景攝影量測方式搭配平價的實驗器材，所生成的顏面立體模型其誤差是否符合需求。實驗最後階段以真實人臉進行測試，並以虛擬實境技術展示成果模型，於文章最後提出結論與建議。