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博碩士論文 etd-0917101-085323 詳細資訊
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論文名稱
Title
港灣RC構造安全評估破壞指數之研究
The Study on Damage Index of Safety Evaluation for RC Structure in the Harbor
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
111
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2001-07-31
繳交日期
Date of Submission
2001-09-17
關鍵字
Keywords
地震、波浪、結構、破壞指數、非破壞檢測
seismic, accerometer, damage model, cyclic loading, wave force
統計
Statistics
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中文摘要
台灣四面環海、有大型國際商港、工業專用港及各類漁港,在颱風來襲時常造成嚴重破壞現象,而平時在風浪作用下,尤其東北季風盛行時,隨時間增加逐漸造成之材料劣化、結構變形、結點位移等則不易察覺,以致一但較大風浪作用時,則嚴重損害,每每無法修護而必須花數倍乃至數十倍的經費來重建。因此,若能有適當的檢測方法以及經常性實施的檢測制度,進行港灣構造物安全檢測,不僅能適時找出有問題的港工設施,在造成大型損壞前予以補強,防範於未然,在平常的管理、經營中,更能進一步避免港灣災難的發生。
港灣中的構造物其主結構體大多位於水面下,如各類鋼板樁、鋼管樁等,檢測十分不易,也因此常有嚴重破損而未及時發現,嚴重影響碼頭使用的安全性。檢測方法可分為一般性的檢測及深入化檢測兩種。所謂一般性檢測,也可稱為巨觀檢測,利用比較普遍化的儀器輔助即可進行檢測,至於深入檢測則需使用較精密的儀器,以及利用實驗分析方法輔助判定檢測結果。深入檢測又可再細分為非破壞性檢測與破壞性檢測兩種。本研究中分別就鋼筋混凝土材料、鋼構材料及其他與碼頭設施相關之材料,提出適宜之檢測方法,除了國內外相關資料的蒐集、整理、分析之外,並於現地進行踏勘及調查,將現有各種檢測方法蒐集、評估之外,並進行新方法的發展、測試,以建立港工構造物實際檢測之應用範圍及適用對象。
本研究的最終目的為,針對各種港灣構造物之安全性,提出可行之檢測方式以及港灣構造安全性之等級評估,包括如針對各種形式之港工構造物提出其檢測重點、檢測進行方式、檢測實施的範圍,檢測實施的頻率等加以考量評估後慎重分級。級別分類則依最後之結果而訂定之,檢測結果之判定及填寫以表列的方式進行,港工結構物安全等級之評定則以量化的方式加以評估。根據以上的評估比較後之安全等級,港灣管理當局便能於適當時機,對港灣構造採取適當的因應對策,以維護港灣構造物之安全。
Abstract
As we all know that Taiwan is an island surrounded by oceans. Around the island are many international commercial harbors, domestic fishery harbors and harbors for industrial purposes. However, these harbors are facing safety challenges from the strong wind induced waves during monsoon seasons and typhoon due to tropical depressions. The material degradation, fatigue induced from vibrations and the forced deformation of the whole structural system can not usually be observed until serious damages are realized. It is too late to do the fixing job or to replace the damaged components for the harbor while spending multi-million dollars on rebuilding the damaged facilities is the left choice. If we may find the gradual damages of the harbor in advance and establish a procedure to do the minor fixing or correcting works then during the hash environmental situations the serious damages may be prevented and lots of money can be saved also.
There are many ways to do a routine inspection on the structures. However, for the structures in the harbor usually it is not quite easy to do this due to the fact that most structures are under the water. Therefore how to find the efficient and economic methods to investigate the harbor damages corresponding to various material constructions and based on the examination results to establish an alert system and to grade the damage-state will be important. The investigation methods may generally be divided into a general method and method of more detailed. The general methods usually need more experiences but less equipment. However, for the more detailed examination, more advanced equipment and scheme are required. After the inspection how to coordinate the raw data and find the relationship between the data and the damage-state of the structure will be one of the tasks.
It is the purpose of this project to find efficient means for the inspection and set up a standard procedure to inspect the harbor structures routinely. In terms of the method, timing, schedule, frequency and appropriateness the evaluation standard for the structural damage is suggested and based on the evaluated results the damage grade is defined quantitatively for the harbor structures. Thus the harbor bureau may effectively manage the harbor structure and maintain the operational safety for the harbor.
目次 Table of Contents
目 錄
誌 謝
中文摘要
英文摘要
目 錄…………………………………………………………………………I
表目錄……………………………………………………………………….III
圖目錄……………………………………………………………………….IV
照片目錄…………………………………………………………………….VI
第一章 導 論………………………………………………………………..1
1.1 研究動機與背景………………………………………………………..1
1.2 文獻回顧………………………………………………………………..2
1.3 研究目的………………………………………………………………..2
1.4 本文架構………………………………………………………………..2
第二章 RC結構(梁)破壞行為及破壞模式……………………….………4
2.1 RC梁之撓曲行為…………………………………………………………4
2.2 RC梁之剪力行為…………………………………………………………5
2.3 RC破壞模式(Damage Model)…………………………………..……6
第三章 RC梁試驗…………………………………………………………..14
3.1 試驗規劃…………………………………………………………….…14
3.1.1 單向反覆荷重試驗(Repeated Cyclic Loading)………………14
3.1.2 振動試驗(Impact Test)………………………………………..15
3.1.3 試體裂縫描繪(目視檢測)………………………………..…….15
3.2 試體設計及製作………………………………………………….……15
3.3 試驗設施…………………………………………………………….…16
3.4 試驗步驟……………………………………………………………….17
第四章 試驗過程與結果分析………………………………………………33
4.1 試驗操作過程及現象描述………………………………………..….33
4.2 試驗結果初步分析……………………………………………….……33
4.2.1 強 度……………………………………………………………...61
4.2.2 勁 度……………………………………………..……………….62
4.2.3 韌 性………………………………………………..…………….62
4.2.4 延展性…………………………………………………..………….62
第五章 破壞指標分析…………………………………………….……….90

表目錄
表3.1 RC結構非破壞檢測技術之應用……………………………...……19
表3.2 試驗試體基本性質表………………………………………..…….20
表4.1 試體基本力學性質表……………………………………..……….63

圖目錄
圖2.1 RC梁撓曲破壞類型…………………………………………….….…9
圖2.2(a) RC梁過度補強之應力—應變關係圖………………….….….9
圖2.2(b) RC梁補強不足之應力—應變關係圖……………………..…10
圖2.2(c) RC梁鋼筋量太少之破壞示意圖……………………….…….10
圖2.3 均質梁斷面上撓曲應力與剪應力示意圖………………………….11
圖2.4(a) 腹剪裂縫示意圖……………………………………………..11
圖2.4(b) 撓剪裂縫示意圖……………………………………………..11
圖2.5(a) RC梁壓剪破壞…………………………………..……………12
圖2.5(b) RC梁剪張破壞……………………………………..…………12
圖2.6 RC梁極限破壞類型…………………………………….…………..13
圖2.7 RC構件極限變形量之非線性因子計算示意圖……….…………..13
圖3.1 典型工作載重下韌性示意圖……………………………….………21
圖3.3 試體排筋設計圖……………………………………………….……22
圖3.4 試驗裝置示意圖………………………………………………….…23
圖3.6 試驗操作流程示意圖……………………………….………………24
圖3.7 試驗控制流程示意圖………………………………….……………25
圖4.1 LN1-1試體之載重-變位圖……………………………….…………64
圖4.2 LN1-2試體之載重-變位圖………………………………….………64
圖4.3 HN1-1試體之載重-變位圖…………………………………….……65
圖4.4 LP1-1試體之載重-變位圖………………………….………….….65
圖4.5 HP1-1試體之載重-變位圖……………………….….…………….66
圖4.6 LN2-2試體之載重-變位圖………………………………………….67
圖4.7 HN2-1試體之載重-變位圖…………………………….……………67
圖4.8 LP2-1試體之載重-變位圖………………………………………….68
圖4.9 HP2-1試體之載重-變位圖………………………………………….68
圖4.10 LN3-1試體之載重-變位圖…………………………….………….69
圖4.11 LN3-2試體之載重-變位圖……………………………...……….69
圖4.12 HN3-1試體之載重-變位圖……………………..……….……….70
圖4.13 LP3-1試體之載重-變位圖………………………..………..…..70
圖4.14 載重-變位之包絡線圖( 1)……………………..…………...71
圖4.15 載重-變位之包絡線圖( 2)……………………..…………….71
圖4.16 載重-變位之包絡線圖( 3)……………………..…………….72
圖4.17 RC構件韌性損失圖( 1)………………………..……………..73
圖4.18 RC構件韌性損失圖( 2)………………………………………..73
圖4.19 RC構件韌性損失圖( 3)………………………………………..74
圖4.20 RC構件延展性比較圖………………………………………………75
圖4.21 RC構件延展性比較圖………………………………………………75
圖4.22 RC構件裂縫分佈比較圖( 1)…………………………………..76
圖4.23 RC構件裂縫分佈比較圖( 2)…………………………………..76
圖4.24 RC構件裂縫分佈比較圖( 3)…………………………………..77
圖5.1 RC構件韌性破壞指數( 1)……………….………………………91
圖5.2 RC構件韌性破壞指數( 2)………………….……………………91
圖5.3 RC構件韌性破壞指數( 3)…………………….…………………92
圖5.4 RC構件延展性破壞指數( 1)…………………….………………93
圖5.5 RC構件延展性破壞指數( 2)……………………….……………93
圖5.6 RC構件延展性破壞指數( 3)………………………….…………94
圖5.7 RC構件力學破壞指數( 1)……………………………….………95
圖5.8 RC構件力學破壞指數( 2)………………………………….……95
圖5.9 RC構件力學破壞指數( 3)…………………………………….…96
圖5.10 RC構件裂縫分佈破壞指數( 1)………………………………..97
圖5.11 RC構件裂縫分佈破壞指數( 2)……………………………..…97
圖5.12 RC構件裂縫分佈破壞指數( 3)……………………………..…98

照片目錄
照片3.1 RC樑試體澆製情形……………………………………………..26
照片3.2 RC樑試體澆製搗實……………………………………………..26
照片3.3 RC樑試體預埋螺栓……………………………………………..27
照片3.4 RC樑試體現場養護………….………………………………...27
照片3.5 MTS 407控制器………………………………………………….28
照片3.6 MTS油壓致動器……………….…………………………………28
照片3.7 位移計……………………………………………………………29
照片3.7 加速規……………………………………………………………29
照片3.9 試體表面塗覆石膏並打上方格…………………………………30
照片3.10 試體表面方格線便於描繪裂縫……………………………….30
照片3.11 致動器暫停以量計、描繪裂縫……………………………….31
照片3.12 致動器暫停以量計、描繪裂縫……………………………….31
照片3.13 加速規衝擊試驗……………………………………………….32
照片4.1 HN1撓曲破壞…………………………………………………….78
照片4.2 HN1撓曲破壞…………………………………………………….78
照片4.3 HN2撓曲破壞…………………………………………………….79
照片4.4 HN2撓曲破壞…………………………………………………….79
照片4.5 HN3剪力破壞…………………………………………………….80
照片4.6 HN3剪力破壞…………………………………………………….80
照片4.7 HP1撓曲破壞(鋼筋拉斷)…………………………………….81
照片4.8 HP1撓曲破壞(鋼筋拉斷)…………………………………….81
照片4.9 HP2撓曲破壞…………………………………………………….82
照片4.10 HP2撓曲破壞……………………………………………………82
照片4.11 LP1撓曲破壞……………………………………………………83
照片4.12 LP1撓曲破壞………………………………………………..…83
照片4.13 LP2剪力破壞……………………………………………………84
照片4.14 LP2剪力破壞……………………………………………………84
照片4.15 LP3剪力破壞……………………………………………………85
照片4.16 LP3剪力破壞……………………………………………………85
照片4.17 LN1-1撓曲破壞…………………………………………………86
照片4.18 LN2-1剪力破壞…………………………………………………86
照片4.19 LN3-1剪力破壞…………………………………………………87
照片4.20 LN1-2撓曲破壞…………………………………………………88
照片4.21 LN2-2剪力破壞…………………………………………………88
照片4.22 LN3-2剪力破壞…………………………………………………89
參考文獻 References
參考文獻
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