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姓名	呂雨蓉(Yeu-Rong Leu)  查詢紙本館藏	畢業系所	土木工程學系
論文名稱	力學觀點探討不同柔性鋪面成效分析之研究 (Study of Investigate the Performance of Different Flexible Pavement by Using Mechanics)
相關論文	★ 公共工程統包模式執行專案成員間問題 之研究 ★ 水泥製程於資源再利用之研究 ★ 防水毯的生管與品管之探討 ★ 建置生命紀念園區營運階段管理模式之研究 以新北市某民間公共紀念園區為例 ★ 軍用機場跑道鋪面維護管理暨搶修作業機制之研究 ★ TAF 檢驗機構認證申請之研究- 以混凝土後置式化學錨栓檢驗為例 ★ 利用UML建構實驗室資訊管理平台-以合約審查為例 ★ 營建施工管理導入即時性資訊傳遞工具功能需求之研究 ★ 鋪面養護決策支援分析模式之研究 ★ 營建材料實驗室量測系統評估及誤差分析 ★ 以績效為基礎的公路養護組織與機制之研究 ★ 智慧型鋪面檢測車平坦度量測驗證與應用 ★ 公路設施養護管理程序建立及成本分析之研究-以IDEF方法建立鋪面養護作業程序 ★ 利用花崗岩及玻璃回收料製造功能性人造石材之研究 ★ 自動化鋪面平整度量測分析與破壞影像偵測系統之研究 ★ 鋪面缺陷影像辨識系統應用於路網檢測之研究
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摘要(中)	台灣地區因地處亞熱帶，其特殊之氣候環境為潮濕多雨，加上重車超載情況嚴重，國內目前有許多機關已經嘗試採用特殊配比之瀝青混凝土路面，如石膠泥及多孔性瀝青混凝土來改善傳統路面於台灣特殊環境因素下衍生之各種破壞，其中石膠泥瀝青混凝土鋪面，以其高粗骨材比例與高瀝青膠泥含量之特殊配比具較佳之抗車轍能力及耐久性。而多孔性瀝青混凝土具有優良之排水功能，此外其抗剝脫及抗車轍能力仍須考量。本研究為瞭解此兩種特殊配比鋪面與傳統密級配鋪面之差異，以分析材料之力學行為為討論重點，期望做為國內使用推廣之依據及運用，並使此兩種鋪面能順利落實於國內鋪面工程，提升行車安全與服務品質。 許多專家學者利用現地之落錘式撓度儀量測得鋪面之撓度，但其間之力學分析及後續之預測分析則較少進行探討，為瞭解研發及鋪設特殊配比對實際改善台灣特殊交通環境條件下之情形，先藉由實驗室模擬材料力學行為求得破壞參數，再針對各鋪面性質進行結構及績效之模擬分析。求得鋪面在車輛荷重下之績效指標，此結果將可提供鋪面管理者了解現有鋪面之績效，並作為鋪面管理維護或加鋪之依據。本研究主要得到此分析路段之石膠泥瀝青混凝土鋪面預估之養護時機為開放交通8～9年後，而多孔性瀝青混凝土鋪面則預估為開放交通4～5年後。
摘要(英)	This thesis aims at investigating the effects of heavy vehicles and high temperature on the distress and performance of flexible pavements in Taiwan. This research collects and analysis the pavement material which contains DAC, SMA and PA. Stone Mastic Asphalt was considered have good material to resist rut and it’s durable, and Porous Asphalt has an advantage to drain flooded fields. For the purpose to catch on the different between SMA, PA and DAC, it’s important to understand the mechanics behavior of the pavement material. To expect this two pavement material can be used to promote the safety and quality of drive a vehicle in pavement construction. Many professional scholars usually measure the pavement deflection by FWD to know the condition of the pavement. But there’s not much discussion to precede the mechanics and predict analysis of pavement material. In order to understand the situation of SMA and PA material to improve the special traffic and environment condition in Taiwan, this study is to simulate analysis which is pavement structure and performance in pavement characteristic. By using predicted index to provide management of pavement in accordance with know about the performance of the pavement. This research obtain the SMA pavement was predicted to maintain at 8 to 9 years after open to vehicular traffic. And the PA was predicted to maintain at 4 to 5 years after open to vehicular traffic.
關鍵字(中)	★ 石膠泥瀝青混凝土 ★ 多孔性瀝青混凝土 ★ 柔性鋪面破壞參數 ★ 鋪面績效預測分析 ★ 鋪面養護時機	關鍵字(英)	★ PA Pavement ★ Pavement Damage Parameter ★ SMA Pavement ★ Pavement Maintenance Time ★ Pavement Performance Predict Analysis
論文目次	目 錄 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究範圍 3 1.3.1 鋪面材料分析模式及實驗室驗證 3 1.3.2 反算程式之建立與驗證 3 1.3.3 實際鋪面之反算分析 3 1.3.4 反算結果於鋪面績效分析及維護管理之應用 4 1.4 研究架構及流程 5 第二章 文獻回顧 6 2.1 鋪面分析 6 2.1.1 結構分析 7 2.1.2 績效指標 8 2.1.3 鋪面材料 10 2.1.4 鋪面非破壞性撓度反算模式 10 2.1.5 交通量因子分析 12 2.2 鋪面成效評估 15 2.2.1 鋪面材料 16 2.2.2 實驗室成效 20 2.2.3 現地成效 29 第三章 非線性反算模式與分析 35 3.1 非線性反算模式建立與驗證 35 3.1.1 非線性模式 35 3.1.2 二維軸向對稱非線性有限元素分析程式 40 3.1.3 反算分析程式之建立 41 3.1.4 鋪面非線性反算程式之驗證 43 3.2 鋪設SMA及DAC之反算與結構分析 47 3.2.1 反算分析 47 3.2.2 結構分析 53 3.3 PA與DAC之反算與結構分析 55 3.3.1 反算分析 55 3.3.2 結構分析 58 第四章 柔性鋪面材料力學實驗及模式參數計算 60 4.1 柔性鋪面材料力學相關試驗基本參數 61 4.1.1 靜態潛變試驗 61 4.1.2 動態潛變試驗 62 4.2 鋪面材料模式 62 4.2.1 塑性力學破壞模式 63 4.2.2 柔性鋪面破壞模式 67 4.3 分析相關參數之結果 72 4.3.1 SMA破壞參數 73 4.3.2 PA破壞參數 77 第五章 實際鋪面績效分析 81 5.1 績效分析程式於SHRP試驗道路之驗證 81 5.2 資料收集 89 5.2.1材料性質 89 5.2.2鋪面結構 90 5.2.3交通量資料 91 5.2.4鋪面績效指標 92 5.3 鋪設SMA及DAC之績效分析與驗證 94 5.3.1 SMA鋪面於標準軸重下之績效結果 94 5.3.2 SMA鋪面於重軸重下之績效結果 100 5.3.3 SMA鋪面於高溫環境下之績效結果 102 5.4 PA與DAC之績效分析與驗證 105 5.4.1 PA鋪面於標準軸重下之績效結果 105 5.4.2 PA鋪面於重軸重下之績效結果 111 5.4.3 PA鋪面於高溫環境下之績效結果 113 5.5 SMA及PA之養護時機 116 5.5.1 養護門檻值 116 5.5.2 鋪面材料養護時機 116 第六章 結論與建議 121 6.1 結論 121 6.1.1反算及結構分析結果 121 6.1.2實驗室模擬材料力學性質結果 121 6.1.3成效預測結果 122 6.1.4鋪面養護時機評估 122 6.2 建議 123 參考文獻 124 附錄一 靜態潛變原始資料 132 附錄二 SMA及PA其餘點位分析資料 138 附錄三 SMA及PA鋪設材料之配比資料 147 圖 目 錄 圖1.1 研究架構及流程圖 5 圖2.1 EAL胎壓校正因子 15 圖2.2 國內目前鋪設SMA之分佈 18 圖2.3 國內目前鋪設PA之分佈 20 圖2.4 回彈模數試驗儀 23 圖2.5 靜態潛變試驗儀 24 圖2.6 間接張力試驗儀 25 圖2.7 SGC試體壓實機 26 圖2.8 MTS動態潛變試驗 27 圖2.9 樑形試體壓實機 27 圖2.10 MTS疲勞試驗儀 28 圖2.11 車轍試驗儀 29 圖2.12 現地試驗項目圖 30 圖2.13 ARRB之手推式平坦度檢測儀器Walking Profiler 31 圖2.14 現地車轍量測儀 32 圖2.15 落錘式撓度儀荷重示意圖 33 圖2.16 現地透地雷達試驗儀 34 圖2.17 現地鑽心 34 圖3.1 單軸壓縮試驗預測值與觀測值之比較 36 圖3.2 體積壓縮試驗預測值與觀測值之比較 36 圖3.3 簡單剪力試驗預測值與觀測值之比較 37 圖3.4 瀝青混凝土在單軸拘束壓縮試驗下兩種溫度之模式預測值 與觀測值之比較（20℃-M，40℃-H） 39 圖3.5 瀝青混凝土在體積壓縮試驗下兩種溫度之模式預測值與觀 測值之比較（20℃-M，40℃-H） 39 圖3.6 瀝青混凝土在簡單剪力試驗下兩種溫度之模式預測值與觀 測值之比較（20℃-M，40℃-H） 40 圖3.7 二維非線性有限元素法之流程圖 41 圖3.8 最佳化反算分析程式之流程 42 圖3.9 三層路面結構示意圖 44 圖3.10 二維軸向對稱有限元素網格示意圖 44 圖3.11 線性反算分析中荷重中心下沿徑向方向垂直位移變化與 反算次數之關係 45 圖3.12 線性反算分析中反算誤差與反算次數之關係 45 圖3.13 非線性反算分析中荷重中心下沿徑向方向垂直位移變化 與反算次數之關係 46 圖3.14 非線性反算分析中反算誤差與反算次數之關係 46 圖3.15 SMA鋪設前之斷面圖 47 圖3.16 SMA鋪設後之斷面圖 48 圖3.17 鋪設SMA前93.4 k位置處FWD及反算撓度結果比較 50 圖3.18 鋪設SMA前93.8 k位置處FWD及反算撓度結果比較 50 圖3.19 鋪設SMA前94.4 k位置處FWD及反算撓度結果比較 51 圖3.20 鋪設SMA後93.4 k位置處FWD及反算撓度結果比較 51 圖3.21 鋪設SMA後93.8 k位置處FWD及反算撓度結果比較 52 圖3.22 鋪設SMA後94.4 k位置處FWD及反算撓度結果比較 52 圖3.23 鋪設SMA及DAC 93.4 k處於一輪中心下 與深度的關係 53 圖3.24 鋪設SMA及DAC 93.8 k處於一輪中心下 與深度的關係 54 圖3.25 鋪設SMA及DAC 94.4 k處於一輪中心下 與深度的關係 54 圖3.26 DAC鋪設之斷面圖 55 圖3.27 PA鋪設之斷面圖 56 圖3.28 鋪設PA於 132.26 k位置處FWD及反算撓度結果比較 57 圖3.29 鋪設PA於132.34 k位置處FWD及反算撓度結果比較 57 圖3.30 鋪設DAC於132.50 k位置處FWD及反算撓度結果比較 58 圖 3.31 鋪設PA於132.26 k處及DAC於一輪中心下 與深度的 關係圖 59 圖 3.32 鋪設PA於132.34 k處及DAC於一輪中心下 與深度的 關係圖 59 圖4.1 SHRP Superpave 四個模式間之關係 60 圖4.2 潛變行為示意圖 61 圖4.3 動態潛變試驗應力與應變之關係 62 圖4.4 瀝青混凝土單軸壓縮試驗實驗值與預測值之應力與應變關係 66 圖4.5 砂土單軸壓縮試驗實驗值與預測值之應力與應變關係 66 圖4.6 瀝青混凝土材料受反覆荷重次數與永久應變量之關系圖 69 圖4.7 瀝青混凝土疲勞龜裂發生之三階段 72 圖4.8 SMA於25℃下動態潛變試驗結果 75 圖4.9 SMA於40℃下動態潛變試驗結果 76 圖4.10 鋪設SMA及DAC於25℃之破壞參數趨勢圖 76 圖4.11 鋪設SMA及DAC於40℃之破壞參數趨勢圖 77 圖4.12 PA於25℃下動態潛變試驗結果 79 圖4.13 PA於40℃下動態潛變試驗結果 79 圖4.14 PA及DAC於25℃之破壞參數趨勢圖 80 圖4.15 PA及DAC於40℃之破壞參數趨勢圖 80 圖5.1 績效分析程式之架構 81 圖5.2 鋪面結構與荷重 83 圖5.3 瀝青混凝土在三種溫度之單軸拘束壓縮試驗 83 圖5.4 瀝青混凝土在三種溫度之體積壓縮試驗 84 圖5.5 瀝青混凝土在三種溫度之簡單剪力試驗 84 圖5.6 瀝青混凝土在三種溫度之Creep compliance 85 圖5.7 所分析路面之MMAT及瀝青混凝土溫度 85 圖5.8 在6個季節下荷重中心處之垂直應力與深度關係 86 圖5.9 在6個季節下荷重中心處之水平應力與深度關係 86 圖5.10 車轍與車輛荷重次數之關係 87 圖5.11 疲勞龜裂與車輛荷重次數之關係 87 圖5.12 PSI與車輛荷重次數之關係 88 圖5.13 IRI與車輛荷重次數之關係 88 圖5.14 鋪設DAC斷面圖 90 圖5.15 鋪設SMA斷面圖 90 圖5.16 鋪設DAC斷面圖 91 圖5.17 鋪設PA斷面圖 91 圖5.18 SMA 93.4 k處線性與非線性績效分析所得之車轍與荷重次數 關係圖 95 圖5.19 SMA 93.4 k處線性與非線性績效分析所得之疲勞龜裂與荷重 次數關係圖 96 圖5.20 SMA 93.4 k處線性與非線性績效分析所得之IRI與荷重次數 關係圖 96 圖5.21 SMA 93.4 k處線性與非線性績效分析所得之PSI與荷重次數 關係圖 97 圖5.22 鋪設SMA及DAC 93.4 k處之車轍與荷重次數關係圖 98 圖5.23 鋪設SMA及DAC 93.4 k處之疲勞龜裂與荷重次數關係圖 98 圖5.24 鋪設SMA及DAC 93.4 k處之IRI與荷重次數關係圖 99 圖5.25 鋪設SMA及DAC 93.4 k處之PSI與荷重次數關係圖 99 圖5.26 鋪設SMA及DAC 93.4 k處承受不同軸重之車轍與荷重次數 關係圖 100 圖5.27 鋪設SMA及DAC 93.4 k處承受不同軸重之疲勞龜裂與荷重 次數關係圖 101 圖5.28 鋪設SMA及DAC 93.4 k處承受不同軸重之IRI與荷重次數 關係圖 101 圖5.29 鋪設SMA及DAC 93.4 k處承受不同軸重之PSI與荷重次數 關係圖 102 圖5.30 鋪設SMA及DAC 93.4 k處面層材料受高溫折減之車轍與 荷重次數關係圖 103 圖5.31 鋪設SMA及DAC 93.4 k處面層材料受高溫折減之車轍與 荷重次數關係圖 103 圖5.32 鋪設SMA及DAC 93.4 k處面層材料受高溫折減之IRI與 荷重次數關係圖 104 圖5.33 鋪設SMA及DAC 93.4 k處面層材料受高溫折減之PSI與 荷重次數關係圖 104 圖5.34 PA 132.26 k處線性與非線性績效分析所得之車轍與荷重次數 關係圖 106 圖5.35 PA 132.26 k處線性與非線性績效分析所得之疲勞龜裂與荷重 次數關係圖 107 圖5.36 PA 132.26 k處線性與非線性績效分析所得之IRI與荷重次數 關係圖 107 圖5.37 PA 132.26 k處線性與非線性績效分析所得之PSI與荷重次數 關係圖 108 圖5.38 鋪設PA 於132.26 k處與DAC之車轍與荷重次數關係圖 109 圖5.39 鋪設PA 於132.26 k處與DAC之疲勞龜裂與荷重次數 關係圖 109 圖5.40 鋪設PA 於132.26 k處與DAC之IRI與荷重次數關係圖 110 圖5.41 鋪設PA 於132.26 k處與DAC之PSI與荷重次數關係圖 110 圖5.42 鋪設PA 於132.26 k處與DAC承受不同軸重之車轍與荷重次數 關係圖 111 圖5.43 鋪設PA 於132.26 k處與DAC承受不同軸重疲勞龜裂與荷重 次數關係圖 112 圖5.44 鋪設PA 於132.26 k處與DAC處承受不同軸重之IRI轍與荷重次數關係圖 112 圖5.45 鋪設PA 於132.26 k處與DAC承受不同軸重之PSI與荷重次數關係圖 113 圖5.46鋪設PA於 132.26 k處與DAC面層材料受高溫折減之車轍與 荷重次數關係圖 114 圖5.47 鋪設PA於 132.26 k處與DAC面層材料受高溫折減之疲勞龜裂 與荷重次數關係圖 114 圖5.48 鋪設PA於 132.26 k處與DAC面層材料受高溫折減之IRI與 荷重次數關係圖 115 圖5.49 鋪設PA於 132.26 k處與DAC面層材料受高溫折減之PSI 次數關係圖 115 圖5.50 鋪設SMA及DAC 93.4 k處之IRI與荷重次數關係圖 117 圖5.51 鋪設SMA及DAC 93.4 k處之PSI與荷重次數關係圖 118 圖5.52 鋪設PA及DAC於132.26 k處之IRI與荷重次數關係圖 118 圖5.53 鋪設PA及DAC於132.26 k處之IRI與荷重次數關係圖 119 表 目 錄 表2.1 科羅拉多州之計算EWL之係數 13 表2.2 實驗室模擬之項目及其求得之參數 21 表3.1 瀝青混凝土之非線性模式參數 38 表3.2 鋪設SMA前撓度資料（×10-3 cm） 48 表3.3 鋪設SMA後撓度資料（×10-3 cm） 48 表3.4 鋪設SMA前Modulus線性反算分析之結果 49 表3.5 鋪設SMA前非線性反算分析之結果 49 表3.6 鋪設SMA後Modulus線性反算分析之結果 49 表3.7 鋪設SMA後非線性反算分析之結果 49 表3.8 鋪設PA及DAC之撓度資料（×10-3 cm） 56 表3.9 鋪設PA及DAC之Modulus線性反算分析結果 56 表3.10 鋪設PA及DAC之非線性反算分析結果 56 表4.1 瀝青混凝土和砂土單軸壓縮試驗之材料性質 67 表4.2 實驗室模擬瀝青混凝土力學行為所得之破壞參數 73 表4.3 SMA及DAC回彈模數25℃及40℃折減情形 74 表4.4 鋪設SMA、DAC及其他各層假設於25℃之破壞參數 74 表4.5 鋪設SMA、DAC及其他各層假設於40℃之破壞參數 75 表4.6 PA及DAC回彈模數25℃及40℃折減情形 78 表4.7 鋪設PA、DAC及其他各層假設於25℃之破壞參數 78 表4.8 鋪設PA、DAC及其他各層假設於40℃之破壞參數 78 表5.1 溫度與張力強度關係 83 表5.2 鋪設DAC非線性反算分析之結果 89 表5.3 鋪設SMA非線性反算分析之結果 89 表5.4 鋪設PA及DAC非線性反算分析之結果 90 表5.5 SMA及PA鋪設路段預估成長率及累積ESAL（×106）值 92 表5.6 SMA鋪設後現地車轍量測值 95 表5.7 PA及DAC鋪設後現地車轍量測值 105 表5.7 PA及DAC鋪設後現地車轍量測值（續） 106 表5.8 實際鋪設SMA及DAC以IRI值＝4預測養護時機 119 表5.9 實際鋪設SMA及DAC以IRI值＝4預測養護時機 119 表5.10 實際鋪設SMA及DAC以IRI值＝3預測養護時機 120 表5.22 實際鋪設SMA及DAC以IRI值＝3預測養護時機 120
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指導教授	林志棟、劉明樓 (Jyh-Dong Lin、Ming-Lou Liu)	審核日期	2004-7-4
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