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中心技術報告

NCREE-2003-016

時間 2003-07-01
標題 中空雙鋼管混凝土橋柱子結構受雙向地震力之網路擬動態試驗與分析(I)
作者 [蔡克銓] [葉展彰]
摘要 國家地震工程研究中心與國立台灣大學所共同開發的網路合作擬動態試驗平台(ISEE, Internet-based Simulations for Earthquake Engineering)目前已經成功應用於含挫屈束制消能斜撐構架的子結構網路擬動態試驗以及實尺寸三層樓三跨鋼梁接鋼筋混凝土柱複合構架實驗上;中空雙鋼管混凝土橋柱(DSCFT, double-skinned concrete filled steel tube)已被證實能夠有效的提供撓曲勁度與強度,其埋入型基礎接合的埋入抗彎強度可分成三種抵抗機制所造成強度直接疊加的總和,包括:螺栓接合機制、混凝土承壓機制以及底板承挑與錨錠頭型加強鋼筋懸挑機制;本研究更進一步將ISEE 平台運用於兩個實驗室的網路合作試驗上。本研究考慮一縮尺橋梁系統,使用中空雙鋼管混凝土柱為橋柱,輸入集集地震兩向地震歷時,利用ISEE 平台,連結國立台灣大學志鴻館大型結構試驗室與國家地震工程研究中心之結構實驗室,進行子結構雙向網路擬動態試驗。 研究發現,使用ISEE 平台能成功利用區域網路連結兩地實驗室之油壓伺服致動器控制設備,資料中心以及分析引擎,完成此網路擬動態試驗,達到實驗室設備以及人力資源共享的目的,證實了ISEE 平台的實用性。另一方面,本研究計算擬動態實驗所花費的總時間,並分別對網路傳輸時間、千斤頂控制時間以及結構分析程式計算所花費的時間做計算,結果發現使用ISEE 平台做網路擬動態試驗的總時間與傳統擬動態實驗相比,仍在合理的範圍內。 擬動態試體反應以PISA3D 三參數衰減之梁柱元素模擬中空雙鋼管混凝土橋柱,於橋梁東西及南北兩向分別輸入地震歷時,進行Newmark 動力分析,分析結果顯示試體反應可準確預測。最後並於PISA3D 架構內開發纖維梁柱元素,提供使用者模擬鋼與混凝土複合構件。在此纖維梁柱元素的構架內,提供Steel01與Concrete01 兩種材料來模擬鋼與混凝土材料,程式處理靜力與動力反應時,將整體座標上梁柱的位移反應增量,依序轉換到局部座標梁柱的變形增量,局部座標梁柱的力量增量,斷面的力量增量,斷面的變形增量,纖維的變形增量,之後對應此時的應力與應變關係曲線,即可求得梁柱的反力,進一步可完成此步的反應處理。目前纖維梁柱元素可利用於I 型梁靜力分析上,可得到蠻好的結果。 最後提出網路擬動態實驗詮釋資料,作為日後資料庫內實驗資料分類與檢索的工具。
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