橋梁倒塌潛勢定量評估-增量動力分析法

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姓名

楊景朗(Ching-Lung Yang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

橋梁倒塌潛勢定量評估-增量動力分析法

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摘要(中)

地震來襲時，若橋梁產生嚴重破壞或坍塌，將導致巨大的生命與經濟損失，因此，如何評估橋梁之倒塌抵抗容量乃為一重要之課題(Collapse-Resistant Capacity)。傳統的有限元素分析方法評估橋梁之倒塌抵抗容量(Collapse Capacity)，往往需要耗費可觀的時間和資源，本研究建議採用增量動力分析法(Incremental Dynamic Analysis)，研發一合理且有效之評估方式，能快速推估橋梁之倒塌抵抗容量。本文採用一兩跨連續之鋼構橋梁為範例，進行倒塌抵抗容量評估，橋梁模型使用OpenSees有限元素分析軟體建立，使用劣化模型模擬橋梁結構在反覆載重作用下之勁度與強度劣化、以及非線性反應，並將增量動力分析法所得之橋梁倒塌影響參數，如：頻率、降伏性質、軟化反應、以及韌性，進行多元迴歸分析，使用所得之多元迴歸式，設計者或分析者僅需知道橋梁之側推行為資訊，即可迅速獲得橋梁於地震下之倒塌抵抗容量。為確定本文建立的多元迴歸式所獲得之倒塌抵抗容量具準確性，本文使用三個範例模型分別進行側推分析以及增量動力分析，並比較多元迴歸式與增量動力分析後評估之倒塌抵抗容量差異。

摘要(英)

A simplified methodology for predicting the median of collapse capacity of steel bridges subjected to seismic excitations is proposed. The method is based on nonlinear static (pushover) analysis. After examining a wide range of structural parameters of the generic structures, a comprehensive database of collapse fragilities and pushover curves are generated.
Based on the obtained pushover curves, closed-form equations for estimation of median of building collapse fragility curves are developed using multivariate regression analysis.
Comparing the estimates of the median collapse capacity calculated from the closed-form equations with the actual collapse capacities determined from nonlinear response-history analysis indicates that the simplified methodology is reliable.
The effectiveness of this methodology for predicting the median collapse capacity of steel bridge is further demonstrated with four case studies of steel bridge designed based on various structural parameters and different height of piers.

關鍵字(中)

★ 倒塌潛勢
★ 鋼結構橋梁
★ 增量動力分析法

關鍵字(英)

論文目次

目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XVI
第一章緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究方法與步驟 2
1-4 論文架構 3
第二章文獻回顧 4
2-1 倒塌抵抗容量(Collapse Capacity) 4
2-1-1 倒塌抵抗容量之定義 4
2-2 增量動力分析法（Incremental Dynamic Analysis） 5
2-3 構件劣化模型(Deterioration Model) 16
2-3-1 Ibarra Krawinkler Deterioration Model(IK模型) 16
2-3-2 Modified Ibarra Krawinkler Deterioration Model 18
2-4 預測倒塌抵抗容量的方法 20
2-4-1 增量動力分析法 20
2-4-2 評估倒塌抵抗容量的簡化方法 22
第三章基準模型之建立和分析方法 30
3-1 基準模型(Generic model) 30
3-1-1 鋼結構橋梁有限元素模型 31
3-1-2 構件劣化模型 33
3-1-3 基準模型之結構參數設定 35
3-1-4 基準模型之驗證 40
3-2 分析方法 46
3-2-1 增量動力分析之參數選定 46
3-2-2 地震歷時之選擇 47
第四章建立簡易評估鋼結構橋梁倒塌抵抗容量之方法 52
4-1 使用增量動力分析法取得鋼結構橋梁之倒塌抵抗容量 53
4-2 繪製倒塌機率曲線評估倒塌抵抗容量 86
4-3 多元迴歸分析並建立簡易評估倒塌抵抗容量多元迴歸經驗公式 114
第五章評估倒塌抵抗容量多元迴歸經驗公式之驗證 118
5-1 範例模型之建立 118
5-2 使用多元迴歸經驗公式計算倒塌抵抗容量 125
5-3 使用增量動力分析法估算倒塌抵抗容量 128
5-4 兩種評估倒塌抵抗容量方法之比較 133
第六章結論與建議 135
參考文獻 137

參考文獻

參考文獻
【1】 Luis Francisco Ibarra and Helmut Krawinkler. Global collapse of frame structures under seismic excitations. Department of Civil and Environmental Engineering Stanford University. Report No 152.
【2】 Dimitrios Vamvatsikos and C. Allin Cornell. Incremental dynamic analysis. Earthquake Engng Struct. Dyn. 2002; 31:491–514.
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【4】 Taewan Kim, Douglas A. Foutch. Application of FEMA methodology to RC shear wall buildings governed by flexure. Engineering Structures 29 (2007) 2514–2522.
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【8】 Behrouz Shafei , Farzin Zareian , Dimitrios G. Lignos. A simplified method for collapse capacity assessment of moment-resisting frame and shear wall structural systems. Engineering Structures 33 (2011) 1107–1116
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【10】 Chung-Chan Hung , Wei-Ming Yen, Wei-Ting Lu. An unconditionally stable algorithm with the capability of restraining the influence of actuator control errors in hybrid simulation. Engineering Structures 42 (2012) 168–178
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指導教授

張瑞宏

審核日期

2015-7-28

推文