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研究生: 歐長訓
Ou, Chang-Hsun
論文名稱: 莫拉克颱風林邊溪鐵路舊鐵橋破壞原因探討
A study of the collapse of Lin-bien river bridge railway during Typhoon Morakot
指導教授: 黃進坤
Huang, Chin-Kun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系碩士在職專班
Department of Hydraulic & Ocean Engineering (on the job class)
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 114
中文關鍵詞: 莫拉克颱風橋梁破壞地層下陷漂流木
外文關鍵詞: Typhoon Morakot, bridge damaged, land subsidence, drift wood
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  • 林邊溪鐵路舊鐵橋於1941年日治時期所建造完成,並於該年開始營運交通運輸。莫拉克(Morakot)颱風期間2009年8月8日上午約4點左右,在林邊溪鐵路橋處未破堤前之超大洪流衝擊下,P11~P12兩墩橋柱及三跨鋼梁遭沖毀。
    2009年8月6日中央氣象局發布莫拉克(Morakot)陸上颱風警報,臺灣南部地區在颱風環流及西南氣流影響下,短短8月7日至9日期間,降下雨量刷新台灣歷史紀錄。根據中央氣象局降雨及水利署觀測雨量站統計資料顯示
    ,降雨延時72小時有15站超過2000毫米,林邊溪流域莫拉克颱風期間(8/7~8/8)泰武(1)站、新來義站、南和站、大漢山站,四站加權平均計算二日暴雨量為1,583 mm,洪峰流量更高達5,466 cms。
    臺灣因地理區位及年輕地質環境特性,當山坡地質條件不佳,颱風期間常發生極端非常態雨量,極易造成山坡地坍塌,土石與水流混成土石流夾雜漂流木流入河川;且屏東縣從61年到93年間,地層下陷持續進行中,最大累積下陷總量3.22公尺,亦影響鐵路舊鐵橋高程〈梁底高程僅為2.3m〉,使得橋梁結構物極易掛淤漂流木,增加阻水斷面而危害橋梁安全。
    經蒐集林邊溪流域莫拉克颱風期間水文、河川地形、結構物及漂流木掛淤等資料,以一維河川水理模式之HEC-RAS水理演算;再依林邊溪河床內鐵路舊鐵橋墩柱混凝土鑽心取樣抗壓試驗、非破壞反彈錘試驗,取得橋墩柱混凝土實際抗壓強度。經演算後確為漂流木掛淤影響最劇,使橋墩及鋼梁增加阻水斷面,導致洪流推移鋼梁及橋墩柱之剪力暨彎矩力交複作用下達到破壞。

    Lin-bian River bridge railway was built in 1941 and began to operate in the same year. During Typhoon Morakot, piers P11, P12 and three girders of the bridge were damaged by the flood on Aug 8, 2009, before the embankment broke. Typhoon Morakot produced copious amounts of rainfall, 15 rainfall records reached 2,000mm in 72 hours and the average rainfall of four gauge stations within the Linbian River Watershed reached 1,583mm in two days. The peak discharge of the river achieved 5,466 cms.
    Jointly with the geological characteristics of Taiwan, the enormous rainfall amount brought by typhoon easily resulted in the landslide and debris flow in Taiwan. In addition, the land subsidence in Pington during 1972 to 2004 was severe (3.22m at maximum) and it caused the elevation level of bridge 2.3 m only. The low height makes the bridge to accumulate drift wood easily and increases the water-blocking cross section, which threatens the safety of bridge.
    In this study, the data of hydrology, river landform, bridge structure and debris wood amount, was analyzed by HEC-RAS model computation. Moreover, the sampling and testing of the concrete was conducted as well as the rebound Hammer Test in order to obtain the stress intensity of pier material. The outcome showed that drift wood was the most critical factor to damage bridge due to its blocking water effects that generates additional torque and shear stress.

    摘要Ⅰ AbstractⅡ 誌謝Ⅲ 目錄Ⅳ 表目錄Ⅵ 圖目錄Ⅶ 符號說明XI 第一章 緒論1 1-1 前言1 1-2 研究動機2 1-3 本文架構3 第二章 背景說明5 2-1林邊溪流域概況5 2-2莫拉克颱風林邊溪流域降雨量20 2-3莫拉克颱風林邊溪流域洪峰流量24 2-4林邊地區地層下陷26 2-5莫拉克颱風林邊溪集水區崩塌地28 2-6林邊溪鐵路舊鐵橋結構型式30 第三章 河川橋墩破壞之形式41 3-1橋梁災損類型41 3-2橋梁災損類型說明42 3-3橋梁災損探討52 第四章 林邊溪鐵路舊鐵橋破壞分析53 4-1水理分析53 4-2鐵路舊鐵橋墩柱混凝土強度試驗69 4-3鐵路舊鐵橋墩柱容許強度計算84 4-4鐵路舊鐵橋墩破壞分析88 4-5橋墩柱破壞原因綜合探討94 第五章 結論與建議100 5-1 結論100 5-2 建議100 參考文獻102 附錄104 附錄一104 附錄二106

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