max Min(30 cm
第五節 全尺寸梁試驗裝置程序 壹、試驗裝置
側推加載裝置100 頓 MTS 由壓制動器(hydraulic actuator) 夾具：兩塊四孔鋼板、
固定用螺桿：
(a) 4 支螺桿固定下基座與地梁(ϕ25，L=1800mm) (b) 10 支螺桿固定上基座與下基座(ϕ25，L=2500mm)
(c) 4 支螺桿固定式體自由端與側推加載裝置萬向接頭(ϕ10，L=600mm) 貳、架設流程
在架設試體前，需要先進行前置作業如下：先將外圍水槽拆除並將滲出混凝土表 面的鐵氧化物用鋼刷及水柱清理乾淨，接著將附著在水槽底部的環氧樹脂漆給敲擊掉。
把試體在室外曝放數天直至無鏽水滲漏出來，用奇異筆將裂縫分布加以描繪並拍照以 便觀察腐蝕試體的裂縫發展分布以及裂縫寬度。
試體架設(test step)流程如下
(1) 將試體下基座對準強力樓板的孔位，然後將 4 支螺桿對準孔位(在基座第一次架 設完後無需再反覆拆裝)。
(2) 使用固定式起重機以布鎖吊運腐蝕試體到基座上。在試體定位時，將試體的固 定端前緣對其下基座前緣，並使用水準器確認是體是否偏心。
(3) 將 MTS 側推油壓機與試體用 4 支螺桿連接，先用手鎖緊。
(4) 使用固定式起重機以吊鉤吊運上基座到試體樑柱接頭上方處，並對準 10 支螺桿 穿過孔位緩慢地垂降至試體上。
(5) 使用固定式起重機以吊鉤吊運油壓千斤頂至各根螺桿。為確保在對基座螺桿施 預力時不會讓試體的固定端區塊混凝土被壓碎，故將固定端受力面加以計算，
最後使用油壓機對各根螺桿施予5000psi 的油壓預力。預拉後將螺帽鎖至底部。
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-20
定端會因試體的不平整而產生轉動，故在架設時使用角鋁固定在固定端上延伸 至自由端，再架設位移計頂在角鋁上來測試梁跟樑柱接頭的相對位移。以取得 真正梁自由端的位移量)。
(6) 為確認在試驗過程時，油壓千斤頂在拉壓過程中因整枝千斤頂的 轉移而造 成力量的不對稱。故須加裝傾斜計量測千斤頂的轉角已 修正真實力量。
(7) 將螺桿裁切 11 根，並伴隨著塑鋼土插入孔洞內，再使用塑鋼土表面加以固定螺 桿，確定螺桿已被固定住後，開始架設量測儀器-位移計儀器、傾斜計儀器連接 於數據讀取器UCON-20 上，測試電腦是否可以讀取所有數據(反覆測試直到所 有數據可正常接收為止)再次確認所有裝置無誤後，即可開始試驗。
圖3-15 顯示試體架設程序，圖 3-16 顯示試體架設完成圖。
參、測計與其他試驗設備裝置
此次實驗總共裝置了18 個位移計，位移計則依據位移容量分別編號，分成L30(位 移容量為30 公分)、L10(位移容量為 10 公分)和 D5(位移容量為 5 公分)。L30-1~L10-2 位移計2 支分別架設在自由端的前後兩側，以量測自由端油壓千斤頂所造成的真實側 向位移。也由此測量到的真實位移作為本試驗控制位移。L10-1~L10-7 和 D5-1~D5-6 位移計量測塑鉸區剪應變與曲率造成的位移。以觀察腐蝕程度對剪應變與曲率所造成 的影響。位移計配置如圖3-17 所示。
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b)
(c)
(d) (e) 圖3-15 試體架設程序圖：(a)清理試體表面；(b)試體架設定位；(c)使用水準器確認是
否偏心；(d)蓋上上基座；(e)使用油壓機對桿施預力
(a) (b)
U n i t : c m F i x e d t o s t r o n g f l o o r
F i x e d e n dF r e e e n d
5 0 P
2 7 5 4 0
4 0
9 0 1 2 0 6 5
+
-含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-22
圖3-17 位移計架設圖(a)實際架設圖；(b)架設釋義圖 肆、載重歷程
本試驗的加載方式為位移控制，以試體之層間變位角(Drift Ratio)當作系統之控制 參數： 包括0.25%、0.375%、0.5%、0.75%、1.0%、1.5%, 2.0%、3.0%、4.0%、5%以及 6%每 一位移比施加兩次，期間位移達預定值，就暫停 MTS 並進行描繪裂縫與拍照工作，
Dirft(%) Displacement(mm)
-96
3(mm) 4.5(mm) 6(mm) 9(mm) 12(mm) 18(mm) 24(mm)
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
第六節加速腐蝕結果與討論
圖3-19 至圖 3-30 分別顯示各梁試體與腐蝕觀察試體表面裂縫分布狀況。圖 3-31 至圖3-42 分別顯示前述試體裂縫寬度紀錄。由圖可知各試體間呈現類似之裂縫分布與 裂縫總寬度。圖3-43 至圖 3-48 則顯示橫向鋼筋腐蝕前後之比較。1 號橫向鋼筋為梁塑 鉸區離固定端最近之橫向鋼筋，餘橫向鋼筋按編號依序遠離固定端。橫向鋼筋呈現明 顯地頸縮現象。我們亦可觀察到縱使採整根鋼筋通電腐蝕，對單一橫向鋼筋而言，其 腐蝕分布也十分不均勻，較大腐蝕常集中於一兩處，此與現地腐蝕常只集中於一兩處 類似。惟本研究假定塑鉸區橫向鋼筋皆一起腐蝕，此為考慮一最臨界之狀況，現地腐 蝕情況不見得如此，可能只有部分塑鉸區腐蝕，或腐蝕發生在非塑鉸區，應用本研究 成果預測其行為可能過於保守，需要進一步研究釐清其影響。又橫向鋼筋彎折處與其 附近，由於彎折導致殘留應力之影響，較易產生腐蝕，因此腐蝕情況一般較其他位置 嚴重，未來應用鋼筋混凝土構件於高腐蝕環境中時，或可考慮對橫向鋼筋彎折處進行 防鏽處理，例如施以環氧樹脂塗布等。表3-7 至 3-24 詳列橫向鋼筋最大孔蝕深度、最 小斷面以及最大孔蝕深度。1 號至 5 號橫向鋼筋呈現類似之腐蝕量，6 號橫向鋼筋因位 於腐蝕通電水槽邊緣，因此呈現較少腐蝕量。
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-24
(a) (b)
(c) (d) 圖3-19 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 3%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前側；
(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b)
(c) (d) 圖3-20 全尺寸試體橫向鋼筋-重量損失率 3%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前側；
(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-26
(a) (b)
(c) (d) 圖3-21 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 6%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前側；
(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b)
(c) (d) 圖3-22 全尺寸試體橫向鋼筋-重量損失率 6%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前側；
(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-28
(a) (b)
(c) (d) 圖3-23 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 11%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前
側；(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b)
(c) (d) 圖3-24 全尺寸試體橫向鋼筋-重量損失率 11%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前側；
(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-30
(a) (b)
(c) (d) 圖3-25 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 12%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前
側；(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b)
(c) (d) 圖3-26 全尺寸試體橫向鋼筋-重量損失率 12%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前側；
(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-32
(a) (b)
(c) (d) 圖3-27 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 16%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前
側；(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b)
(c) (d) 圖3-28 全尺寸試體橫向鋼筋-重量損失率 16%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前側；
(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-34
(a) (b)
(c) (d) 圖3-29 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 35%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前
側；(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b)
(c) (d) 圖3-30 全尺寸試體橫向鋼筋-重量損失率 35%試體表面的裂縫發展情況：(a)試體前側；
(b)試體左側；(c)試體後側；(d)試體右側
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-36
(a) (b) (c) (d) 圖3-31 腐蝕觀察試體橫向鋼筋 3%重量損失率之腐蝕裂縫發展：(a)試體前側；(b)試體
左側；(c)試體後側；(d)試體右側
(a) (b) (c) (d) 圖3-32 全尺寸梁試體橫向鋼筋 3%重量損失率之腐蝕裂縫發展：(a)試體前側；(b)試體
左側；(c)試體後側；(d)試體右側
0.08 0.08
0.15 0.1
0.2 0.1
0.1 0.04
0.05 0.04
0.08
0.2 0.3
0.04
0.08
0.08
0.04 0.04
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
0.15 0.08
0.35
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
0.04 0.04
0.04
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
0.06 0.15
0.25
0.04 0.02
0.04
0.04 0.06
0.06 0.04 0.1 0.08
0.08
0.1
0.08 0.08 0.04
0.85
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
0.08 0.06
0.2 0.04 0.15 0.2
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-42
腐蝕前橫向鋼筋 照片
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
腐蝕後橫向鋼筋 照片
(g) (h) (i) (j) (k) (l)
圖3-43 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 3%前後比較：(a)1 號橫向鋼筋；(b)2 號橫向鋼筋；(c)3 號橫向鋼筋；(d)4 號橫向鋼筋；(e)5 號橫向鋼筋；(f)號橫向鋼筋；(g)1 號橫向鋼筋；(h)2 號橫向鋼筋；(i)3 號橫向鋼筋；(j)4 號橫向鋼筋；(k)5 號橫向鋼筋；(l)6 號橫向鋼
筋
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
腐蝕前橫向鋼筋 照片
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
腐蝕後橫向鋼筋 照片
(g) (h) (i) (j) (k) (l)
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-44
腐蝕前橫向鋼筋 照片
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
腐蝕後橫向鋼筋 照片
(g) (h) (i) (j) (k) (l)
圖3-45 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 11%前後比較：(a)1 號橫向鋼筋；(b)2 號橫向鋼筋；(c)3 號橫向鋼筋；(d)4 號橫向鋼筋；(e)5 號橫向鋼筋；(f)號橫向鋼筋；(g)1 號橫向鋼筋；(h)2 號橫向鋼筋；(i)3 號橫向鋼筋；(j)4 號橫向鋼筋；(k)5 號橫向鋼筋；(l)6 號橫向鋼
筋
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
腐蝕前橫向鋼筋 照片
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
腐蝕後橫向鋼筋 照片
(g) (h) (i) (j) (k) (l)
圖3-46 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 12%前後比較：(a)1 號橫向鋼筋；(b)2 號橫向鋼筋；(c)3 號橫向鋼筋；(d)4 號橫向鋼筋；(e)5
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-46
腐蝕前橫向鋼筋 照片
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
腐蝕後橫向鋼筋 照片
(g) (h) (i) (j) (k) (l)
圖3-47 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 16%前後比較：(a)1 號橫向鋼筋；(b)2 號橫向鋼筋；(c)3 號橫向鋼筋；(d)4 號橫向鋼筋；(e)5 號橫向鋼筋；(f)號橫向鋼筋；(g)1 號橫向鋼筋；(h)2 號橫向鋼筋；(i)3 號橫向鋼筋；(j)4 號橫向鋼筋；(k)5 號橫向鋼筋；(l)6 號橫向鋼
筋
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
腐蝕前橫向鋼筋 照片
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
腐蝕後橫向鋼筋 照片
(g) (h) (i) (j) (k) (l)
圖3-48 腐蝕觀察試體橫向鋼筋-重量損失率 35%前後比較：(a)1 號橫向鋼筋；(b)2 號橫向鋼筋；(c)3 號橫向鋼筋；(d)4 號橫向鋼筋；(e)5
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
表3-10 Bt-6 腐蝕觀察試體橫向鋼筋重量損失
初始重量(g) 腐蝕後重量(g) W g( ) W(%)
1 號橫向鋼筋 1455.7 1332 123.70 8.50 2 號橫向鋼筋 1414.5 1363 51.50 3.64 3 號橫向鋼筋 1418.8 1344 74.80 5.27 4 號橫向鋼筋 1423.5 1329 94.50 6.64 5 號橫向鋼筋 1456.2 1375 81.20 5.58 6 號橫向鋼筋 1423.5 1345 78.50 5.51 總平均 1432.03 1348.0 98.04 5.86
表3-11 Bt-6 腐蝕觀察試體橫向鋼筋最大孔蝕深度 最大孔蝕深度(mm)
1 號橫向鋼筋 3.16 2 號橫向鋼筋 1.57 3 號橫向鋼筋 2.7 4 號橫向鋼筋 1.8 5 號橫向鋼筋 2.87 6 號橫向鋼筋 3.24 總平均 2.56
表3-12 Bt-6 腐蝕觀察試體橫向鋼筋最小斷面
橫向鋼筋編號 d1 d2 d3 橫向鋼筋最小
斷面積(mm)
腐蝕前 12.7 12.7 12.7 126.67
1 號 9.53 9.35 8.98 67.73
2 號 8.85 9.66 11.79 80.12
3 號 9.24 11.69 11.66 92.69
4 號 10.06 10.57 10.8 86.21
5 號 9.88 9.81 9.54 74.56
6 號 10.51 12.5 11.2 102.13
總平均 9.68 10.60 10.66 83.91
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
表3-16 Bt-12 腐蝕觀察試體橫向鋼筋重量損失
初始重量(g) 腐蝕後重量(g) W g( ) W(%)
1 號橫向鋼筋 1451.4 1267.6 183.8 12.66 2 號橫向鋼筋 1419.9 1203.0 216.9 15.28 3 號橫向鋼筋 1451.9 1246.0 205.9 14.18 4 號橫向鋼筋 1449.2 1254.6 194.6 13.43 5 號橫向鋼筋 1453.9 1283.4 170.5 11.73 6 號橫向鋼筋 1457.9 1356.0 101.9 6.99
總平均 1447.4 1268.4 178.93 12.38 表3-17 Bt-12 腐蝕觀察試體最大孔蝕深度
最大孔蝕深度(mm) 1 號橫向鋼筋 3.76
2 號橫向鋼筋 2.54 3 號橫向鋼筋 3.17 4 號橫向鋼筋 3.54 5 號橫向鋼筋 2.99 6 號橫向鋼筋 1.79 總平均 2.97
表3-18 Bt-12 腐蝕觀察試體橫向鋼筋最小斷面
橫向鋼筋編號 d1 d2 d3 橫向鋼筋最小
斷面積(mm)
腐蝕前 12.7 12.7 12.7 126.67
1 號 7.83 10.43 9.57 67.59
2 號 10.1 12.14 10.41 93.03
3 號 7.56 9.44 8.62 57.28
4 號 8.84 9.23 9.24 65.09
5 號 9.22 9.56 10.38 74.20
6 號 11.12 11.8 12.7 110.72
總平均 9.11 10.43 10.15 77.98
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
表3-22 Bt-35 腐蝕觀察試體橫向鋼筋重量損失
初始重量(g) 腐蝕後重量(g) W g( ) W(%)
1 號橫向鋼筋 1447.4 786.4 661 45.67%
2 號橫向鋼筋 1452.2 954.1 498.1 34.30%
3 號橫向鋼筋 1449.7 1006.4 443.3 30.58%
4 號橫向鋼筋 1425.2 892.3 532.9 37.39%
5 號橫向鋼筋 1454.8 932.4 522.4 35.91%
6 號橫向鋼筋 1424.5 1048.2 376.3 26.42%
總平均 1442.3 936.6 505.667 35.06%
表3-23 Bt-35 腐蝕觀察試體橫向鋼筋最大孔蝕深度 最大孔蝕深度(mm)
1 號橫向鋼筋 6.35 2 號橫向鋼筋 6.35 3 號橫向鋼筋 6.35 4 號橫向鋼筋 6.35 5 號橫向鋼筋 6.35 6 號橫向鋼筋 6.35 總平均 6.35
表3-24 Bt-35 腐蝕觀察試體橫向鋼筋最小斷面
橫向鋼筋編號 d1 d2 d3 橫向鋼筋最小
斷面積(mm)
腐蝕前 12.7 12.7 12.7 126.67
1 號 0 0 0 0
2 號 0 0 0 0
3 號 0 0 0 0
4 號 0 0 0 0
5 號 0 0 0 0
6 號 0 0 0 0
總平均 0 0 0 0
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-54
第七節 反復載重結果與討論