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中心技術報告

NCREE-2001-019

時間 2001-08-01
標題 中空橋柱災後修復之耐震試驗研究
作者 [鄭錦銅] [楊智雄] [葉勇凱]
摘要 在近代橋樑系統耐震設計中,橋柱是以「弱柱強樑」的原則設計,因此橋柱極易在地震的侵襲之下而受到損壞。損壞型態不一,常見的如撓曲失敗、剪力失敗及搭接握裹失敗等原因。本研究主要的目的是希望能夠在以不改變橋樑「弱柱強樑」原則下,並不要求彎矩修復率達到百分之百,但需提高橋柱韌性,不足之強度則考慮以隔震消能的方式來減低地震力需求﹔並且考量修復材料性質,務求達到快速修復的目標。修復的工法中,塑鉸區損壞的主筋是以經設計的啞鈴形替代鋼棒接續修復之,再使用具高流動性的無收縮混凝土填替已受損的混凝土,最後使用不同設計厚度的FRP 包覆,以提供橋柱因撓曲、剪力及握裹失敗所引致不足的橫向圍束應力及剪力強度。 實驗結果顯示,其中表現較好的為原始橋柱為撓剪破壞試體,經修復後為撓曲控制之韌性破壞,此外,該修復試體的變形容量較原始試體提高了50﹪以上,然而在極限強度的表現上,因混凝土內層受損所產生的裂縫修復困難,故未達預期目標。對於原始橋柱為撓曲失敗的試體,在經替代鋼棒、無收縮混凝土及FRP包覆修復後,彎矩修復率達75﹪,但因塑鉸區外之撓曲裂縫甚多未予修復,使起始勁度降低許多。而原始橋柱為握裹失敗橋柱,經以FRP 包覆修復後,仍因主筋搭接長度不足並未改變其破壞模式,但修復橋柱的變形容量相對地提高許多。 在耐震評估結果方面,UB-COLA 軟體對撓曲行為之控制、能量法評估搭接橋柱握裹強度衰退及Priestley Model 對原始橋柱之剪力評估和Seible Model 對碳纖包覆橋柱的剪力評估皆可大致預測橋柱之耐震行為。
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