中央大學土木工程學系學位論文
國立中央大學,正常發行
選擇卷期
- 學位論文
橋梁為臺灣地區多山多谷地形中不可或缺之重要交通設施。依據目前「臺灣地區橋梁管理資訊系統」之資料統計，全臺共有大小橋梁28,418座，其中有31％橋梁之橋齡在30年以上。老舊橋梁除了材料本身易劣化外，天然災害發生時亦較易受到損害。此外，臺灣地區位環太平洋地震帶上，每年夏季易受颱風侵襲，強降雨不但在山區引發土石流，也造成河川水位暴漲，急流沖刷使得河床下降，連帶影響橋梁安全。 橋梁之定期檢測為橋梁管理維護中極重要之作業。現行公路養護規範中之定期檢測是採用「DER&U目視檢測法」，惟此檢測方法面臨下列主要的問題：（1）定期檢測項目未充分包含特殊橋梁構件、（2）定期檢測之成果無法正確反應出橋梁之狀況與抗災能力、（3）橋梁定期檢測結果之詳實度有疑慮、及（4）需要有效的方法或工具進行橋梁檢測以減少「無法檢測」情形之發生。 本研究之研究成果為：（1）提出特殊類型橋梁構件之定期檢測方式、（2）建立橋梁狀況指標中各構件權重分配之方法、（3）建立多種橋梁抗災能力指標、（4）建立三維橋梁模型自動生成方法以呈現橋梁之劣化狀況、（5）使用行動裝置應用程式進行橋梁定期檢測、以及（6）使用無人飛行載具進行橋梁定期檢測。本研究之成果可改善或解決目前定期檢測作業所面臨的問題，提升臺灣地區橋梁目視檢測之效能，並增進橋梁管理機關維護管理之成效。
- 學位論文
臺灣處於地震頻繁的環太平洋地震帶上，為了避免建築物受到地震而損傷與財物損失，需要合理與可靠的結構損害評估，因此建立結構物之易損性曲線。本研究為比較不同耐震設計規範之桃園地區實際5層樓建築，利用非線性靜力側推分析法，並且參考住宅地震保險基金建議的構件損害係數，以及考量構件的修復成本，建立出鋼筋混凝土結構的易損性曲線，最後進行結果分析。由結果顯示，案例依TREIF理賠標準對保戶皆較為有利，而隨著耐震設計規範的修訂，反映出建築物耐震能力有增強的趨勢。
- 學位論文
由於極端氣候及颱風事件所造成之降雨不確定性，如何建立適當的洪水預警機制是本文所探討的問題。因應2009莫拉克風災以及2010凡那比颱風於台灣本島南部帶來嚴重的豪雨，致使高屏地區飽受水患之苦，故本研究選定高屏溪流域進行水文模擬及河川水位的討論。 本研究將整塊高屏流域分為四個區塊，分別為上游地區的荖濃溪、旗山溪、隘寮溪流域，以及下游地區的高屏溪流域。上游地區以水文逕流模式進行河川流量模擬，並將模擬出的流量當作給定之下游邊界條件。而下游則以數值模式建立一維河道與二維網格，並利用水文模式模擬之出流量進一步模擬出河川水位。 模式的檢定驗證以過去颱風事件作為依據，且以各流域的雨量站降雨資料為主要參數。驗證完成後再將模式耦合多組系集預報降雨，再進行各組不同降雨預報的水位模擬。研究結果可知，藉由雨量站所提供之雨量資料模擬出的水位值，洪峰誤差值皆小於4%。而天兔事件的洪峰時間在里嶺大橋水位站只有提前2小時，下游的萬大大橋水位站的模擬時間也相當吻合。而根據定量降雨數據所模擬出的水位數值，愈接近峰值發生時間的模擬水位，峰值也會愈接近。
- 學位論文
本文以研究懸索橋受地震力作用後的動力歷時反應，並對懸索橋受力作用後的安全狀態進行破壞判定，使用的方法為向量式有限元素法，分析模型為碧潭吊橋模型，此模型是以光達掃描現況幾何後於sap2000建模在於VFIFE進行分析，以溫度與人數的監測資料調整模型，並於地震力與風力加載之後進行碧潭吊橋可能發生破壞的位置進行檢核，例如主纜索描定塊、鎢球軸承處、橋柱、鞍座等位置。
- 學位論文
建築結構物在進行受地震力作用下之結構設計時，建築結構物之基本振動週期及設計地震力和對應之位移限制為重要之設計參數。雖然世界各國規範對於決定此參數之原理大致相同，但其規定有差異，本研究之一部份在介紹世界著名之規範對此三個參數規定的差異。其中針對地震力的比較結果顯示台灣建築耐震設計規範規定之地震力普遍較其他規範大。在位移限制方面，各規範之規定也不盡相同，早期規範大多限制彈性變位之層間相對位移，較近期之規範部份以要求限制極限變形下之容許層間相對位移，但部份規範仍限制彈性位移，也有規範同時限制彈性與極限狀態下之容許層間相對位移。 在高層鋼筋混凝土構造之建築結構中，剪力牆可有效提供結構物之水平剪力容量，並剪少結構物之水平變形，因此含剪力牆之鋼筋混凝土構造二元系統為抵抗地震力最有效率的建築結構系統之一。國內現行的建築耐震設計規範並無適用剪力牆與抗彎構架複合二元系統之基本振動週期建議公式，而實務上一般取適用其他建築之基本振動週期取代之。 因此本研究之另一部份建立剪力牆之鋼筋混凝土構造二元系統結構公式，使用程式動力分析和收集實測資料之方式，分別求得鋼筋混凝土抗彎構架和剪力牆結構之基本振動週期公式，以理論方式合併成二元系統結構基本振動週期公式，並在二元系統公式中加入抗彎構架佔整體結構之強度比例參數k，以此參數來控制鋼筋混凝土抗彎構架和剪力牆結構分別抵抗之水平力大小，使設計者能更準確推估基本振動週期值，最後以目前台灣所用之規範概念，將所得之公式折減0.7倍(約1/1.4倍，1.4為規範中規定，由其他方法所得之週期不得超過法規週期值1.4倍)，以建議公式和動力分析結果、實際案例動力分析比較，發現建議公式較台灣公式適合用於二元系統中。
- 學位論文
本研究以水位高、淘刷深度、現地土壤摩擦角為變因，並排除如洪水溢頂、堤防內管湧等較不可能之破壞機制後，考慮堤防以邊坡滑動、擋土牆滑動與擋土牆傾倒三種可能發生的破壞機制，建立不同淘刷深度、堤內外水位高、現地摩擦角下之安全係數資料庫。利用這些資料，使用蒙地卡羅模擬(Monte Carlo simulation)隨機在設定的區間中生成各變因之數值，內插各組變因決定對應之安全係數，並對其結果進行統計分析。 對舊寮一號堤防而言，擋土牆滑動有最低的安全係數與最高破壞機率，然而邊坡滑動因為有較高的變異係數，故在可靠度分析中亦不可忽略其發生的可能性。相對而言，此一堤防不太可能發生擋土牆傾倒的破壞。對龜山堤防而言，其邊坡滑動反而有最高的可靠度指標而較不可能發生。另外兩種破壞模式中，因為擋土牆傾倒對水位差係數有較高的靈敏度，故在低水位差下，擋土牆較易發生滑動，反之則是傾倒較可能發生。
- 學位論文
岩體因物理或化學作用導致節理面(Joint)發生，使岩體強度除了受到岩體本身影響外，也與節理面本身剪力強度有密切關係，岩體沿節理面發生剪力破壞而可能造成工程上財力與人力之損失。岩石節理面強度除了受節理面材料強度與岩石礦物間摩擦特性影響之外，節理面粗糙度(Roughness)也是重要之影響因素，通常用節理面之粗糙度係數(Joint Roughness Coefficient，簡稱JRC)來表示岩體節理面剖面之粗糙程程度，但此參數之決定並無客觀之定量方法，因此本研究利用統計學概念，來分析不同粗糙度係數下節理面剖面之空間變異性。研究方法包括：(1) 蒐集各種岩石節理面並將各剖面數值化，(2) 計算相對距離對應相關係數與半變異數，利用其關係擬合出自相關函數與半變異數函數以及(3) 分析在不同粗糙度係數下岩石節理面剖面之空間變異性。研究結果為(1) 每個等級之JRC剖面可以用半變異數函數來擬合，(2) 相關係數隨相對距離增加，變異性也會增加。
- 學位論文
台灣地區本身季節性之降雨就有差異明顯，受全球性的氣候變遷、極端氣候之影響，引發極端乾旱或洪澇水文事件，使得水資源時空分布及氣候不確定的問題更為嚴重，農業用水為水資源用水為最大宗，缺水容忍度較民生及工業兩者為高，面對水資源短缺及供需風險提升，灌溉期間經灌區流出後未進入水道前之農業排放水具有相當之可利用潛勢，如果透過管理手段，對於水資源增加將可以有相當可觀的幫助。 本研究以桃園灌區及二支線為研究區域，以1990年為分界點來探討氣候變遷條件下前後時段雨量的變化，結果顯示1990年以後無論是降雨量或是降雨天數都是呈現減少的趨勢，平均降雨量減少157.27mm，降雨天數減少約9天，兩者減少百分比約為8.6%。透過Mann-Kendall趨勢檢定結果顯示，乾季旬降雨量有減少的趨勢，除間接增加乾季大圳灌溉用水供應需求風險外，也將影響一期作灌溉的決策；分界年前後降雨趨勢在第一期稻作灌溉期間，旬降雨量由增加趨勢轉為減少趨勢，可以看出氣候變遷確實造成氣象變化的轉折，然而比較全期及1990年之後的旬降雨趨勢分析結果，全期資料認為一期作可以穩定可靠供水，但1990年之後之資料則認為降雨減少趨勢增加，因此面對氣候變遷情況下，資料區間的選取造成數據呈現不同結果，在決策時可能會有低估的風險。 中央氣象局之季長期氣象預報可提供未來三個月之降雨機率的預測，其結果顯示，統計台北站與桃園灌區歷史雨量資料，雨量在三個命中區間內的命中率皆有0.61以上，顯示台北站的季長期天氣預報資料可以套用在桃園灌區使用，然而針對台北站之預報能力分析，顯示未來三個月的雨量預報仍不穩定。 本研究區域以實施輪流灌溉、並配合埤池調蓄方式為供水操作基礎，配合中央氣象局長期降雨預報之條件機率，以氣象合成模式(WGEN)合成未來雨量資料，透過系統動力模式(VENSIM)模擬桃園灌區期作之灌溉情形，透過案例模擬可以發現，在各個水源正常供水的情況下，二支線灌區並不會發生缺水的狀況，下游(C區)一、二期作總計出流量分別0.071CMS及0.042CMS，中游(B區)一、二期作總計出流量分別0.025CMS及0.013CMS，顯示區域仍有相當的流量釋出，透過水資源管理的手段仍有相當大的節水空間。當供水嚴苛發生缺水時，均落在自幼穗分化期至抽穗開花期結束的灌溉用水尖峰時段，總降雨量的多寡並不一定是缺水事件發生的必要條件，與降雨的時空分布有很大的關係，灌區缺水事件對應的累積雨量越高，表示其可能發生缺水事件的機率也越大；當氣候條件更為嚴峻，風險高灌區除應加強預警外，也可提早研擬因應對策。因此，本研究認為透過案例分析可了解灌溉管理策略對農業生產的影響，及農田及水利相關單位在面對用水調配時可能之風險與水量參考。
- 學位論文
石門水庫是北台灣的重要水庫，具有給水、灌溉、防洪、發電等多元功能，近10年的平均年供水量約8億立方公尺，相當於超越機率56%入流量，但枯水期平均入流量僅佔全年21.3%，且與枯水期計畫用水量間尚有5,451萬立方公尺的缺額，需仰賴水庫蓄存水量來補足，若水庫蓄水量在豐水期結束前仍不理想，則可能面臨缺水風險。本研究由農業用水觀點，分別利用農田水利會灌溉計畫書及CROPWAT model探討調整耕期、灌溉期距、錯開日數等不同灌溉管理模式對枯水期農業用水的影響，其中耕期延後10~20日時，因稻作生育期往高溫的夏季遞延，期作總用水量略增1.8%~4.5%，枯水期用水量則可減少9.5%~23.2%，對石門水庫的枯水期用水調度有很大助益，在某些情境下，提前打折加上延後供灌，尚可取代停灌措施或減少停灌面積。此外，利用TCCIP所推估近未來(2020-2039年)大漢溪流域水文與氣象參數改變量，模擬近未來氣候變遷對農業用水量及石門水庫用水管理的影響，溫度增加及枯水期雨量減少使農業用水量較現在增加2.2%~3.1%。而未來枯水期水庫入流量僅為現在的88.4%，水庫的用水管制強度需較現在更高，當入流量為超越機率80%時即需提前打折並延後供灌、當入流量為超越機率90%或95%時，均需停灌桃園水利會灌區才能確保水庫蓄水量在安全範圍以上。
- 學位論文
台灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的交界上，常見的沉積構造經由造山運動在許多地區形成順向坡。近幾年台灣重大的順向坡災害案例，如獻肚山走山（2009）造成小林村滅村以及國道三號3.1公里崩塌事件（2010）等均使得台灣社會針對順向坡所可能造成的損失更加重視。 Chigira (1992) 對長時期受重力影響之岩體潛移作出的討論，總結出岩體受重力變形的潛變作用大致分為四大類型。羅佳明等人（2014）探討臺灣板岩順向坡變形特性，藉由現場調查、地形分析與物理模型試驗說明板岩不同條件下之重力變形特性，並推估板岩變形過程與潛在崩壞機制。模擬結果顯示，當模型葉理傾斜角度越高，變形範圍將隨之增加，坡體孔隙越大，邊坡變形程度越顯劇烈，隨著含水率與浸水時間之增加而強度有相當顯著之降低趨勢。莊庭鳳（2014）提出以分離元素法探討板岩邊坡變形機制，以研磨石膠結為片狀試體的方式來模擬板岩變形行為，設計出不同葉理角度與坡度的物理試驗，藉此觀察僅受重力影像下岩體潛變形為，最後以 （Particle Flow Code in 3 Dimension）進行模擬，與物理試驗成果作驗證。研究結果顯示，於順向葉理角度及泡水弱化之情況下，隨著坡度減少與葉理角度的增加，其變形深度與試體深度之比值（t/T）增加。而變形高度與試體高度之比值（h/H）隨著坡度的增加，其值愈小。 本研究利用 以及離心模型試驗來做模擬，將離心試驗成果對數值模型做校正，分析模型在不同尺度下滑動及堆積型態，釐清規模效應及各坡面因素對順向坡穩定之影響。在確立不同尺度下之致崩主要影響因素（坡角、弱面傾角、弱面、摩擦角、弱面凝聚力及單位重等因素）後，採用分離元素法模擬，據以發展適用於不同尺度順向坡滑動之力學分析模式。