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系統識別號 U0026-0702201821283200
論文名稱(中文) 全跨預鑄預力混凝土高架橋之維護研究
論文名稱(英文) Maintenance of Precast Prestressed Concrete Segmental Bridge
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering (on the job class)
學年度 106
學期 1
出版年 107
研究生(中文) 謝建億
研究生(英文) Chien-I Hsieh
學號 N67021077
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 175頁
口試委員 指導教授-方一匡
口試委員-朱聖浩
口試委員-朱世禹
中文關鍵字 墩柱  箱梁  預力損失  載重試驗  橋梁維護 
英文關鍵字 prestress losses  pier-column  box-girder  laod test of bridge  maintenance of bridge 
學科別分類
中文摘要 本研究旨在探討預力預鑄節塊墩柱及箱梁在施完預力後之長期混凝土應變變化及相關預力損失,並依其應變變化訂定相關的維護管理值。
本研究以高雄港聯外道路高架橋新生路北段第四單元(U4)為例,延續預鑄墩柱及箱梁節塊的長期應變監測,配合靜態載重試驗監測變形行為與推估有效預力,進而與設計值比對。
靜態載重試驗結果中,箱梁在最大負彎矩載重試驗的最大撓度為2~3mm,邊跨為3.68~5mm,在最大正彎矩載重試驗的最大撓度為3~5mm,邊跨為4~5mm。量測值小於用SAP的分析值,兩者有合理的對應關係。經由最大負彎矩試驗所量測的墩柱軸向應變值與依據施拉預力時所推估之彈性模數預測值,兩者之比為0.98,顯示墩柱之混凝土彈性模數值自施拉預力至載重試驗並未顯著改變。
根據預力損失評估,P13~P16墩柱在施拉預力後1500天的預力損失為1350kgf/cm2,約為初始預力的9.47%,目前的有效預力高於設計值(行動值)10000kgf/cm2。B14跨箱梁在施拉預力後1300天的內置預力損失為1110~1900 kgf/cm2,約為初始預力的7.71%~12.03%;外置預力損失為1309kgf/cm2,約為起始預力的9.12 %,目前的有效預力高於設計值(行動值)11570kgf/cm2。
英文摘要 Prestressed concrete is usually used for bridge structures, and the prediction of prestress losses is one of the main factors considered in the design of bridge. This thesis aims at studying the long-term change and prestress losses of post-tensioning precast segmental pier column and box-girder after prestressing. In experimental study, the long-term strain of box girder and pier column in the 5-span continuous bridge of Unit 4 of Kaohsiung Port Viaduct was monitored and compared with design code.
In the load test results, the maximum deflection of the box-girder under the maximum negative moment load test is 2~3mm, and the side span is 3.68 ~ 5mm, while the maximum deflection at the maximum positive moment load test is 3~5mm, and the side span is 4~5mm. The measured values are less than the analytical values of SAP2000, both have reasonable correlation. The averaged ratios of the axial strains of the pier column measured based on the maximum negative moment tests to the predicted value of the Ec at the time of the prestressing is 0.98, which shows that the concrete Ec value of the pier column from prestressing to load test did not change significantly.
In the evaluation of pretress losses, the pier columns had generated 1350 kgf/cm2 prestress losses within 1500 days after prestressing, which is 9.47% of the initial prestress. The box-girder in span B14 generated 1110~1900 kgf/cm2 internal prestress losses, accounting for 7.71%~12.03% of the initial prestress and 1309 kgf/cm2 external prestress losses, accounting for 9.12% of the initial prestress within 1300 days.
論文目次 摘要 I
ABSTRACT II
致謝 VI
目錄 VII
表目錄 X
圖目錄 XIII
符號表 XXI
第一章 緒論及文獻回顧 1
1-1研究動機與目的 1
1-2研究範疇 1
1-3混凝土之長期應變預測 7
1-3-1混凝土乾縮預測模式 8
1-3-2混凝土潛變預測模式 19
1-4鋼腱預力損失之預測 29
1-4-1後拉法預力之短期損失 31
1-4-2外置預力箱梁節塊之長期預力損失 37
第二章 施工中檢測儀器佈設及材料試驗 41
2-1墩柱與箱梁預鑄節塊之施工過程簡介 41
2-2檢測儀器佈設 50
2-2-1墩柱與箱梁預鑄節塊混凝土應變量測儀器之佈設 50
2-2-2振弦式應變計之原理 64
2-2-3箱梁垂直與水平變位量測儀器之佈設 68
2-3混凝土材料試驗 73
2-3-1混凝土材料之抗壓強度發展 75
2-3-2混凝土材料之彈性模數發展 78
第三章 墩柱與箱梁預鑄節塊在全橋載重試驗之變形 83
3-1載重試驗之規劃 83
3-2預力預鑄墩柱之軸向應變與載重關係 93
3-3預力預鑄箱梁之垂直變位與載重關係 97
第四章 預鑄墩柱節塊之長期應變與相關預力損失 118
4-1墩柱節塊之長期應變發展 118
4-2墩柱節塊預力損失評估 123
4-3墩柱節塊之維護 133 
第五章 預鑄箱梁節塊之長期應變與相關預力損失 138
5-1箱梁節塊之長期應變發展 138
5-2箱梁節塊預力損失評估 141
5-2-1內置預力鋼腱之預力損失 141
5-2-1-1內置預力鋼腱之短期預力損失 142
5-2-1-2內置預力鋼腱之長期預力損失 147
5-2-2外置預力鋼腱之預力損失 154
5-2-2-1外置預力鋼腱之短期預力損失 156
5-2-2-2外置預力鋼腱之長期預力損失 161
5-3箱梁節塊之維護 165
第六章 結論 170
參考文獻 174
參考文獻 1.ACI Committee 209, “Prediction of Creep, Shrinkage and Temperature Effects in Concrete Structures,” American Concrete Institute, Oct. 1978, 98 pp.
2.CEB-FIP, “Model Code for Concrete Structure,” Comite Euro-Internation du Betion, 1978.
3.CEB-FIP, “Model Code for Concrete Structure,” Comite Euro-Internation du Betion, 1990.
4.ASTM C39, “Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens,” American Association of State Highway and Transportation Officials, 1994.
5.ASTM C469, “Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Compression,” American Association of State Highway and Transportation Officials, 1994.
6.ACI Committee 318, “Building Code Requirements for Structural Concrete,” American Concrete Institute, 2005.
7.ACI Committee 363, “State-of-the-Art Report on High-Strength Concrete,” American Concrete Institute, 1997.
8.林樹柱,「預力混凝土設計及施工」,大中國圖書公司,台北(1993)。
9.混凝土工程委員會,「鋼筋混凝土學」,中國土木水利工程學會,台北(2009)。
10.林郁,「後拉法預鑄節塊墩柱預力損失之監測與評估」,國立成功大學碩士論文,台南(2013)。
11.陳宏,「後拉法預鑄節塊箱型梁橋預力損失之監測與評估」,國立成功大學碩士論文,台南(2013)。
12.林聖軒,「預鑄預力混凝土節塊墩柱與箱梁之長期變形監測」,國立成功大學碩士論文,台南(2015)。
13.許佑綸,「配置外置預力鋼腱預鑄節塊箱梁之長期變形研究」,國立成功大學碩士論文,台南(2016)。
14.方一匡,許佑綸,李旼學,謝建億,「高雄港聯外高架道路計畫第CM01標中山高速公路延伸路廊及商港區銜接路廊高架道路工程橋梁工程監測計畫第三階段成果報告(載重試驗成果報告(靜態載重試驗))」, 154pp.
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