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姓名 郭俊宏(Chung-Hung Kuo)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 以ETC大數據結合FWD建立台灣區高速公路鋪面結構評估準則之研究
(Establishing A Freeway Pavement Structural Evaluation Criteria by Using ETC Big Data and FWD in Taiwan)
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摘要(中) 目前國道之養護大部分均針對鋪面表面之破壞進行修補,而此維修方法並無法解決鋪面結構強度不足導致之鋪面破壞,最終鋪面產生永久破壞,因此須對於鋪面結構進行定期性之評估,以確認鋪面之強度尚能承受當前交通,然而台灣目前尚無對於鋪面結構建立評估標準,因此本研究利用ETC交通量資料以及落重式撓度儀之檢測資料建立國道之鋪面結構評估標準。落重式撓度儀為鋪面結構檢測之儀器,於國內外之使用已相當普及,由於鋪面撓度受溫度影響甚巨,因此進行鋪面撓度分析前須進行溫度之校估,本研究進行各溫度下之回彈模數值作為參數進行ABAQUS模擬落重式撓度儀於不同溫度對於鋪面之施作,將其模擬數據進行統計迴歸分析,以建立撓度之溫度校估模式。國道1號以及國道3號之ETC門架已發展完整,可利用ETC大數據資料庫計算通過國道各車種之數量,並利用標準軸重轉換係數計算ESALs值,導入落重式撓度儀校正後撓度值,依AASHTO柔性鋪面加鋪設計手冊檢核鋪面之承載力,建立國道鋪面結構強度之評估準則,後續針對強度不足之路段進行養護成本分析,針對強度足夠之路段進行剩餘壽命之分析。本研究以國道3號南下83k~89k為例進行鋪面結構強度評估,依據成果可知本研究建立之溫度校正模式以及強度評估可適用於一般國道斷面,且工程師可將本研究之建議工法以及剩餘壽命作為養護依據。
摘要(英) The main maintenance approach are surface treatments on the Taiwan National Freeway. However, it cannot totally solve the pavement structure damaged problems caused by insufficient strength of the pavement to withstand the current traffic volume. Periodic assessments are necessary to confirm whether the strength of the pavement is sufficient or not, there is no any official criterion to establish the freeway pavement structure assessment in Taiwan. According to the AASHTO “Guide for Design of Pavement Structures”, it is necessary to establish these criteria and check the load bearing capacity of pavement, maintenance cost analysis, and strength analysis to detect the remaining service life of pavement. Therefore, this study established the standard of pavement structure evaluation for Taiwan National Freeway No. 3 from km 83 to 89 uses Falling Weight Deflectometer (FWD) and Electronic Toll Collection (ETC) traffic volume data to. FWD was popularly used abroad as a pavement structure deflection instrument and significance influenced by temperature. This study carried out a temperature calibration analysis of pavement deflection used Resilient Modulus (Mr) at various temperatures by ABAQUS and Statistics. The developed ETC big data used to calculate the number and types of vehicles, with standard axis load conversion factors for calculate ESALs. At last, the ESALs and FWD correction deflection were used to evaluate the current pavement structure capacity. According to the results, temperature calibration and pavement structure evaluation criteria established by this study could be used on the pavement structure our Taiwan freeway. Based on above, the pavement structure evaluation criteria of this study are worthy of further study.
關鍵字(中) ★ 溫度校估
★ 落重式撓度儀
★ ESALs值
關鍵字(英) ★ Temperature calibration
★ Falling Weight Deflectometer
★ ESALs
論文目次 目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1研究背景 1
1-2研究目的 2
1-3研究範圍與方法 2
1-4研究架構與流程 4
第二章 文獻回顧 5
2-1回彈模數試驗 5
2-2有限元素ABAQUS應用於鋪面分析 8
2-2-1有限元素分析程式 8
2-2-2國內有限元素於鋪面分析之應用 9
2-2-3國外有限元素於鋪面分析之應用 12
2-3落重式撓度儀撓度值校正 15
2-3-1國內溫度校估模式 15
2-3-2國外溫度校估模式 17
2-4交通量分析 22
2-4-1標準軸重當量 22
2-4-2重車計算分析與應用 23
2-5鋪面強度分析方法 24
2-5-1回算分析 24
2-5-2 AASHTO鋪面加鋪設計 26
2-5-3國內鋪面強度分析方法 28
2-5-4 國外鋪面強度分析方法 31
第三章 國道鋪面強度評估方法 35
3-1國道鋪面強度評估資料彙整 35
3-2落重式撓度儀檢測資料校正 36
3-2-1落重式撓度儀檢測 37
3-2-2鋪面材料參數試驗 38
3-2-3有限元素模擬分析 43
3-2-4溫度校正模式建立 47
3-2-5模擬斷面強度評估 49
3-3交通量分析 49
3-3-1國道ETC交通量資料彙整 49
3-3-2標準軸重當量轉換 51
3-4鋪面強度評估分析 52
3-4-1撓度值力學分析 52
3-4-2鋪面強度評估方法 54
3-4-3鋪面剩餘壽命評估方法 63
第四章 撓度值校估模式 67
4-1實驗室回彈模數分析 67
4-1-1溫度對於回彈模數之影響 67
4-1-2面層材料比較分析 70
4-2有限元素ABAQUS模擬分析 74
4-2-1國道標準斷面建模 74
4-2-2落重式撓度儀模擬分析 80
4-3撓度校估模式建立 86
4-3-1溫度與撓度關聯性分析 86
4-3-2國道撓度校估模式建立 88
第五章 鋪面強度評估準則 91
5-1ISM分析 91
5-2回算軟體應用 94
5-3國道國道交通量分析 96
5-3-1標準軸重當量轉換(ESALs) 96
5-3-2交通量分級 97
5-4鋪面強度評估準則 99
5-4-1鋪面強度評估分析 99
5-4-2鋪面維修成本分析 103
5-4-3鋪面剩餘壽命分析 107
第六章 結論與建議 109
6-1結論 109
6-2建議 110
參考文獻 111
附件一 各溫度回彈模數值 1-1
附件二 各月份模擬撓度值 2-1
附件三 83k~89k檢測撓度值及校正後撓度值 3-1
參考文獻
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指導教授 林志棟、陳世晃(Jyh-Dong Lin Shih-Huang Chen) 審核日期 2017-7-21
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