中原大學土木工程學系學位論文
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本文最主要為研究兩棟相鄰且平行之結構物，文中算例以兩棟五層樓等高結構物和兩棟二十層樓等高結構物進行探討，首先，以自由振動為基礎，利用複數振態分析(complex modal analysis)計算系統各個振態之各項參數，包括自然頻率、阻尼頻率、阻尼比、振動型態，以及繪製阻尼比、阻尼器阻尼係數與阻尼器勁度之關係曲面，並推估各個振態之最佳阻尼比與對應的阻尼器阻尼係數和阻尼器勁度；接著，在阻尼器最佳參數的條件下，執行強迫振動，亦即當平行結構系統受到地震力作用時，分別進行被動控制，以及利用具有可處理系統不確定性且運算簡單等優點的模糊滑動模式控制(fuzzy sliding mode control)演算法進行主動控制；最後，比較系統在未控制、被動控制與主動控制等三個狀態下，評估阻尼器的振動控制效能。透過研究成果可瞭解平行結構系統之動力特性與耦合行為，以及黏彈性阻尼器對於平行結構系統振動控制之成效，期望提供國內既有集合式住宅結構安全評估，以及新建集合式住宅結構設計分析的參考。
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發泡材料是以熱塑性或熱固性樹脂為基材，以物理或化學的方式使內 部充填無數微小氣孔的塑膠，可以說是以氣體為填料的複合塑膠，具有高強度、輕質、衝擊吸收、隔音和隔熱等效能，且可以透過改變配方及成型技術來改變其性能及用途。 本研究藉由兩種試驗來探討環保電子架橋PE 泡棉在建築材料領域應 用的可行性評估。第一部分試驗以植生箱模擬綠化屋頂，並以不同發泡倍率的發泡材料作為阻抗根系穿透層並探究其效果。第二部分的試驗以不同發泡倍率及厚度的發泡材料作為新式隔間牆的夾層墊材，探討不同的發泡材料對於阻隔聲音的效果。 由此兩部分試驗所得結果，發泡材料對於不論是應用在屋頂綠化或是 隔間牆夾層中，都能達到一定的效果。顯示環保電子架橋PE 泡棉在建築領域的應用上能夠取代傳統材料，達到環境保護、節能、減排的功效。
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由於單井抽水形成地下水位洩降的量測資料很少，可見過去對洩降曲線的相關研究極為有限，因此本研究探討單井抽水引起的地下水位洩降曲線的特性，期望所得成果可作為分析水井抽水造成土壤壓密沉陷量之參考資料。 本研究採用Theis公式、Thiem公式以及PMWIN數值程式分析於單井抽水造成之水位洩降現象，考慮的影響因子包括抽水量、抽水時間、滲透係數、流通係數、儲水係數及滲漏係數，將此等因子之值輸入上述三種分析模，試以計算其對地下水位洩降之影響。研究中以單層土層和多層土層兩種地盤進行參數分析，並分析三個現地抽水試驗案例。 依據研究結果，當抽水量愈大，則水力坡降也愈大，且距離抽水井愈近，水力坡降愈大，利用PMWIN計算之水力坡降比Theis公式小。初始水頭隨土層深度遞減時，阻水層井邊洩降量較少，洩降曲線影響範圍較大，初始水頭隨土層深度遞增時，阻水層井邊洩降量較大，洩降曲線影響範圍較小。阻水層對於完全貫入井井邊洩降比部分貫入井小。利用Theis公式在拘限含水層中，含水層厚度為30 m、滲透係數為7.2 m/d ，儲水係數為 0.0005、抽水量Q為1440 cmd及抽水時間t為 1440 mins，洩降量大於1 m的水平範圍在距離抽水井400 m以內，或是洩降量大於0.5 m的水平範圍則在距離抽水井712 m以內。這對分析地下水位下降造成地層下陷問題的意義是，抽水井鄰近土層的孔隙水壓減少較多(即有效應力增加較多)，因此土壤壓密沉陷量會較大。將PMWIN 在塔里木盆地與台中案例分析所得之洩降曲線與觀測值相近，在南投案例對滲透係數和抽水量做擬合分析，所得之洩降曲線與觀測值相近。
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台灣焚化爐底渣組成成份中，氧化鈣含量超過20%。按照美國材料試驗協會(ASTM)之定義，氧化鈣含量超過10%屬膠結性、自硬性佳的材料。且底渣經處理後，其化學性質屬無毒害物質，歐美等先進國家已廣泛運用多年。故將高氧化鈣含量的底渣用於土石填方，不但可提高土石方強度，亦可消化大量焚化爐底渣。使焚化爐底渣轉型成為再生材料，以達到循環經濟、環保節能及資源永續發展的目標與精神。 本研究規劃以重量100%為基準，將紅土和粉砂拌合10%、20%、30%、40%、50%的過篩底渣。利用小型哈佛夯實模與標準夯實模製作夯實試體，並在攝氏21度、相對濕度大於90%之恆溫恆濕環境試驗機中進行養護。經齡期7天、14天、28天等養護期後，以單壓試驗結果分析其強度發展。底渣與土壤拌合後，因產生火山灰效應使土壤顆粒間產生膠結作用，使得土壤顆粒緊密結合而提升強度。 研究結果顯示，底渣改良紅土之小型哈佛夯實試體、標準夯實試體與未經底渣改良試體相比，強度分別提升約10倍、9.7倍；底渣改良粉砂之小型哈佛夯實試體與未經底渣改良試體相比，強度提升約5.5倍，改良成效顯著。而變異數分析結果確認配比、養護時間與強度具有顯著關係。試體單壓強度的增加表示凝聚力有所提升，故針對現地土石方進行底渣改良，可強化土石性能，使土石提高承載力及增加抗地表逕流沖刷之成效。
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盤轉工法係以利用圓盤施加一垂直正向應力和水平向之盤剪應力於疏鬆砂土之水平表面，讓砂土顆粒產生錯動而位移，促使砂土顆粒排列更為緊密，進而提高相對密度。 本研究探討圓盤底部粗糙度對砂土盤剪行為之影響，由於前期試驗之圓盤底部粗糙度R_a值都是1.0~1.2μm，而圓盤底部粗糙度大小可能與砂土表面之摩擦特性有關，影響盤轉改良後的效果，因此調查圓盤底部粗糙度對砂土盤轉效果的影響。 本研究以麥寮砂與渥太華標準砂及各混合10%白雲母四種不同顆粒特性之砂土為土樣，圓盤直徑為150 mm且底部粗糙度R_a值分別為1.0~1.2μm和1.2~1.6μm，試驗土槽內徑為600 mm，試體厚度為75 mm，試體初始相對密度為35 %。試驗中施加靜壓11~42 kPa，盤轉單位轉角為5°和15°且往復各6次，使試體壓縮並量測試體之壓縮量；另於試體中心位置進行靜壓載重試驗來評估改良效果。 試驗結果顯示，試體相對密度改變量隨靜壓增加而增加，且改良效果與砂土顆粒特性有關。麥寮砂與渥太華標準砂之試體以底部粗糙度為1.0~1.2μm和1.2~1.6μm圓盤靜壓加載11~42 kPa作用下，麥寮砂試體相對密度提升23~41%，渥太華標準砂試體相對密度提升17~43%；若經靜壓加盤轉後，麥寮砂試體相對密度提升40~69%，渥太華標準砂試體相對密度提升39~70%。麥寮砂及渥太華砂各混合10%白雲母之試體在11kPa靜壓加盤轉後，以底部粗糙度較大之圓盤改良效果較佳，麥寮砂試體改良後的相對密度提升33%，渥太華標準砂試體改良後的相對密度提升35%。由改良後相對密度可得知，在11~42 kPa靜壓和靜壓加盤轉作用下，以底部粗糙度較大之圓盤改良效果較佳，其改良效果與轉盤底部粗糙度的大小有關。
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本研究建立真實橋梁數值分析模型，並且經由車軌橋現地量測實驗結果驗證數值模型精確性，再由數值模型模擬地震作用下真實車軌橋互制下脫軌行為與脫軌係數。本研究進行脫軌振動台實驗，使用國家地震工程研究中心台鐵TR81型貨車轉向架脫軌實驗系統，考慮於不同正弦波及921集集地震歷時之振動下的脫軌機制，並且建立脫軌實驗曲線。車軌橋現地量測實驗，分別比對橋梁變位、鋼軌應變、橋梁振動速度、伸縮縫、軌道橋梁結構振動頻率。車軌橋數值分析模型中，混凝土強度與軌道參數均取自現地實驗量測數據。無地震下不同車速下車軌橋互制下車速與位移等曲線圖，並求得共振頻率。 此外、探討振動台脫軌曲線與現地車軌橋互制數值分析模型脫軌值差異性。本研究首度克服實驗量測技術問題，成功完成轉向架脫軌曲線圖，並且以接近真實車軌橋互制數值模型，計算出列車脫軌係數值。
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台灣目前絕大多數的橋梁因設計、施工年代久遠，因此並不滿足當下耐震設 計的相關規定。對於負責輸水管道的水管橋而言，因為其在都市災害風險管理中 扮演舉足輕重的角色，為確保民生用水無安全之虞，因此進行耐震詳細評估有其 必要性。本研究主旨是針對斜張水管橋進行耐震評估，依據不同橋梁部位進行不 同檢核。上部結構參考日本水道協會「水道施設耐震工法指針．解說」中的相關 規定進行水管橋上部結構的應力檢核，而下部結構則是利用改良式耐震評估法進 行整體橋梁耐震性能推估，並探討靜力非線性側推分析與動力非線性歷時分析對 於斜張橋此種特殊形式橋梁耐震評估的差異。研究結果顯示：垂直行車向增量動 力分析的結果介於均佈側推分析與質量側推分析之間；整體而言，以均佈側推進 行耐震評估可以得到較真實的耐震能力。而行車向不同形式側推分析所得之容量 曲線雖然趨於一致，但相較於增量動力分析所得之容量曲線皆有很大的差距。因 此對於特殊形式斜張橋，欲利用側推分析評估橋梁真實的耐震能力仍需進一步研 究。
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本文主要探討向量式有限元素法位移控制的處理程序方式，而研究此方法的目的在於結構體受載荷下，載荷固定在特定的節點上，並且控制結構體上任意節點之位移，找出固定在特定節點上的載荷。在向量式有限元素法傳統位移控制中無法控制結構體上任意節點上之位移，並且找出固定在特定節點上的載荷，只能觀察控制節點上載荷的變化。本文的研究方法是利用數值分析來解決位移控制的迭代過程，但在迭代過程中可能會產生數值發散等現象，此時就會搭配第兩種數值方法進行迭代。在本文研究結果可以與傳統幾何非線性的文獻符合。
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本研究應用FIS2D (Flood Inundation Simulation 2D)淹水模式，針對屏東縣林邊溪流域進行氣候變遷情境下之數值模擬。由於全球氣候變遷的影響，導致極端降雨事件發生的機率增高，以及海平面上升等問題產生，故本研究選定林邊溪流域配合2009年之莫拉克颱風降雨事件進行模式驗證，以確認其模擬結果是否與現地淹水紀錄呈現合理之結果，而後即可對林邊溪流域進行氣候變遷情境之數值模擬，藉此分析與探討氣候變遷對於林邊溪流域淹水災害程度的實際影響，其模擬結果顯示氣候變遷下重現期距200年的結果最為顯著，最大淹水高度可達4.0公尺以上，且若海平面上升導致海堤破損，沿海附近等地區的淹水情況將更為嚴重。
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本研究蒐集國內外黏聚性及非黏聚性土層之場鑄樁樁載重試驗資料，分析樁之載重位移關係及底承力公式。為評估場鑄樁之極限試驗承載力，本研究所選取之載重試驗均為變位較大且同時有沿樁身應力分佈曲線圖，經由分析整理繪製場鑄樁之典型載重-位移關係圖。因基樁之底承力發揮程度受到樁長與土壤強度之影響，在分析載重位移關係時本研究更以樁之長徑比、SPT-N值與底承力發揮程度之統計分析結果，依基樁底承力發揮大小分為兩大類評估，使統計分析更為精確。 透過極限試驗承載力與承載力理論公式之比較，非黏聚性土層之理論預測承載力高於實際量測承載力數倍，因此本研究進一步藉由修正其中之分析參數以使理論預測值能與實際量測值趨於一致。為達到此目的，本研究使用最佳化分析修正各分析係數，建立出一套新的承載力公式。新的承載力公式在分析時，分別包含為無臨界深度及有臨界深度之觀念。本研究所建立之場鑄樁於非黏聚性土層之修正承載力公式運用於工程案例，可增加理論承載力預測之精確度。