橋梁承受雙向地震力之行為研究

橋梁建設礙於地形、水文、交通流量與區域發展之限制條件，採行斜橋等不規則橋梁配置的情形十分普遍，該類橋梁因其結構特性致使地震侵襲時產生雙向地震力效應，目前國內並無足夠之實驗數據與研究成果可確實掌握此複雜之行為，因此衍生結構安全之疑慮。國內既有橋梁多採PCI簡支梁橋搭配橡膠支承墊為其支承系統，因實務設計與施工方式影響導致此類橋梁於烈震發生時可能產生支承墊磨擦滑動。本文主旨為探討裝設橡膠支承墊之斜橋，在承受雙向地震作用下的行為反應，首先根據文獻資料對斜橋之力學行為進行探討後，針對橡膠支承墊的磨擦係數進行觀察，並與前期相關試驗比較分析得知支承墊在高速滑動下磨擦係數變化並不明顯。再者，建立一座縮尺斜橋模型進行振動台試驗，試驗結果顯示支承墊的滑動會降低上部結構慣性力的生成，將有助於降低橋柱受力之需求，提供一個有別於橋柱塑鉸機制的新思維。最後本文以非線性有限元素分析法進行數值模擬，與試驗結果比較獲得尚可接受的分析結果，並以不同橋梁斜交角度與地震歷時輸入方向為變數進行參數分析，分析結果顯示斜角低於20度之橋梁其行為反應較為規律，而斜角高於20度之橋梁其結構不規則特性逐漸顯現，將導致結構行為難以預測，本文建議分析設計斜角高於20度之橋梁時，應考量諸多因素以確保結構安全，此類橋樑承受雙向地震力作用之支承位移與橋柱韌性需求有待未來持續研究。