預鑄鋼管混凝土節塊橋柱之耐震行為研究

Abstract

本研究是以位移法設計一全尺單跨橋梁，橋柱型式採用預鑄鋼管混凝土節塊，並藉由縮尺後的橋柱試體進行試驗研究。研究重點著重於此橋柱的力學行為與橋柱系統的耐震性能比較。此種新型式的橋柱與傳統鋼筋混凝土橋柱或鋼管混凝土橋柱最大的不同點在於歷經地震作用下達到非彈性變形階段後，橋柱仍具有可以回復到原點位置能力而減少殘餘變形的產生，且橋柱在施工上是由預鑄場製作鋼管混凝土節塊，在工地現場採用高拉力鋼腱以後拉法的方式將節塊一節一節組裝成橋柱系統，此種施工技術具有提升橋梁工程施工品質，縮短工期的及減少對環境的衝擊。 由於此橋柱的缺點在於較低的遲滯消能能力，及複雜的柱底塑鉸行為，因此還未在高震區的區域使用，本研究規劃二組試體，試體SP1由四個節塊組成，試體SP2在柱底第一節塊設置消能裝置，增加柱體的消能能力。並比較二組試體在勁度、強度及塑鉸行為的差異。 本研究結果顯示：(1) 此種橋柱的塑鉸發生在第一節塊底部與第二節塊底部，藉由側位移分析，量化二個塑鉸在整個橋柱系統側向位移的貢獻量，(2) 所提出的消能裝置能有效提高試體消釋能量的能力，(3) 藉由單自由度系統的非線性動態分析，發現此種橋柱系統在加設消能裝置後，其最大的位移在某些地震作用下，反而較傳統橋柱低，即使在某些地震作用下有較大的位移反應，但仍未超過韌性6。