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研究生: 黃俊棋
Huang, Chun-Chi
論文名稱: 斜張橋樑鋼纜與連接設計之研究
Research on Steel Cable and Connection Design of Cable-stayed Bridges
指導教授: 朱聖浩
Ju, Shen-Haw
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系碩士在職專班
Department of Civil Engineering (on the job class)
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 84
中文關鍵詞: MICRO-SAPS-N曲線Miner’s RuleRainflow Method疲勞壽命
外文關鍵詞: MICRO-SAP, S-N curvilinear equation, Miner’s Rule, Rainflow Method, fatigue life
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  • 斜張橋於臺灣地理環境下,具有大跨距、簡潔結構型式可減少橋樑墩柱等優勢,是現代橋樑型式的優先選擇之一,有效率及準確的設計分析為基本要素,而斜張橋使用年限及維護更是重要的課題。MICRO-SAP VersionIII具有強大的結構設計分析功能,可運用在建築物、橋樑及眾多結構上,皆有極佳的運算速度,在斜張鋼纜橋樑型式設計分析運算後可獲取各斜張鋼纜最大軸應力差值,提供用於評估橋樑疲勞壽命,讓斜張橋設計分析更加完善。
    本研究藉著MICRO-SAP Version III多功能程式中,針對不同跨度斜張橋進行分析設計及疲勞壽命檢核,提供工程師能更準確的選擇橋樑設計各項參數。其中考量斜張鋼纜與橋塔及橋身連接處,因連接形式的不同或斷面積的變化,在連接處即會造成應力集中後再受反復應力下,因而可能有疲勞壞破的發生,將鋼纜軸應力放大3倍模擬橋樑鋼纜連結處產生應力集中,並在橋樑全車道滿載H20-44車輛載重,給於固定車速通過橋樑後,用MICRO-SAP Version III中附屬fatbridge功能分析橋樑鋼纜時變軸力後計算其時變軸應力。引用中國鐵路橋樑鋼結構設計規範TB10091-2017 (MRPRC 2017) 和歐洲規範3(EN1993-1-9,CEN 2005) S-N 曲線方程式參數m值與C值,藉由Miner’s Rule與Rainflow Method,最後完成整體斜張橋疲勞壽命分析。

    The cable-stayed bridge has the advantages of large span and simple structure with fewer piers, which is one of the priority choices for modern bridge types The efficient and accurate structural analysis is a basic requirement for designing bridges,and the service life and maintenance of cable-stayed bridges is an more important issue.MICRO-SAP VersionIII program has powerful structural design analysis functions for buildings, bridges and many other structures, all with excellent computing speed.By using MICRO-SAP VersionIII, the maximum axial stress difference of each cable can be obtained, which can be used to evaluate the influence of fatigue failure on bridges and improve the design analysis of cable-stayed bridges.In the present study,the MICRO-SAP VersionIII program was used to analyze and check the influence of fatigue on different span of cable-stayed bridges,which can provide engineers with more accurate information of choosing correct design parameters. Considering the connection between the cable and the bridge tower, due to the different connection forms or sectional area, the connection will cause stress concentration and then be subjected to repeated stresses, thus fatigue and damage may occur. We could simulate the stress concentration at the cable joints by magnifying the cable axial stresses by 3 times,and the full lane of the bridge is fully loaded with H20-44 vehicles giving a fixed speed through the bridge. Then the time-varying axial stress can be calculated by analyzing the time-varying axial force of bridge cables with the fatbridge function from MICRO-SAP VersionIII. The overall fatigue life analysis of the cable-stayed bridge is completed by applying the Chinese Railway Bridge Design Code TB10091-2017 (MRPRC 2017) and the European Code 3 (EN1993-1-9, CEN 2005) S-N curvilinear equation with parameters M-value and C-value by Miner's Rule and Rainflow Method. It is known that the fatigue failure cannot be the factor controlling the failure of the cable-stayed bridge. If the bridge fatigue life condition is not met, the overall bridge design parameters must be re-examined.

    摘要 I EXTENDED ABSTRACT II 誌謝 VII 目錄 VIII 表目錄 X 圖目錄 XI 第1章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 文獻回顧 3 1.3 研究目的 5 第2章 斜張橋樑鋼纜設計與連結 6 2.1 斜張橋樑概述 6 2.2 鋼纜連結型式 8 2.3 反復載重 19 2.4 疲勞破壞與分析 21 第3章 MICRO-SAP於斜張橋樑的分析與設計 26 3.1 Micor-SAP於斜張鋼纜橋設計說明 26 3.2 Gbridge設計參數輸入說明 26 3.3 Gbridge功能結構分析及設計運行 32 3.4 Gbridge功能斜張鋼纜橋設計範例 39 第4章 斜張橋鋼纜連接疲勞性能分析 55 4.1 斜張橋鋼纜S-N曲線分析 55 4.2 斜張橋鋼纜疲勞壽命分析 57 4.3 斜張鋼纜橋疲勞分析範例 68 第5章 結論與建議 80 5.1 結論 80 5.2 建議 81 第6章 參考文獻 82

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