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第七節 反復載重結果與討論 壹、試驗觀察
本節內容主要描述試驗過程中所觀察試體在反復加載試驗過程中所觀察到的試體 變化情況。在實驗開始前，須將腐蝕所產生的腐蝕裂縫給重新描繪上去。由此可能觀 察腐蝕後試體的裂縫發展是否改變。
而在實驗開始後，從載重歷時進入約 1%變位角(Drift Ratio)之預定位移量後，就 必須隨時注意塑鉸區所架設的位移計是否因為試體產生巨大裂縫而導致位移計針頭偏 移、甚至彈出試體外。
當載重力時進入 2%變位角(Drift Ratio)之預定位移量時，試體內部的腐蝕橫向鋼 筋會產生斷裂，有時會伴隨著大塊的保護層混凝土剝落。理論上而言混凝土剝落時間 發生時間會隨著腐蝕程度的嚴重性而改變。因此，當腐蝕試體橫向鋼筋斷裂發生時，
須將制動器給暫停並且觀察塑鉸區的位移計和圓桿確保不被剝落的保護層混凝土給撞 壞，故須提前將塑鉸區的位移計拆除。
本節內容主要描述試驗過程中所觀察試體在反復加載試驗過程中所觀察到的試體 變化情況。在實驗開始前，須將腐蝕所產生的腐蝕裂縫給重新描繪上去。由此可能觀 察腐蝕後試體的裂縫發展是否改變。
而在實驗開始後，從載重歷時進入約 1%層間變位角(Drift)之預定位移量後，就必 須隨時注意塑鉸區所架設的位移計是否因為試體產生巨大裂縫而導致位移計針頭偏移、
甚至彈出試體外。
當載重力時進入 2%層間變位角(Drift)之預定位移量時，試體內部的腐蝕橫向鋼筋 會產生斷裂，有時會伴隨著大塊的保護層混凝土剝落。理論上而言混凝土剝落時間發 生時間會隨著腐蝕程度的嚴重性而改變。因此，當腐蝕試體橫向鋼筋斷裂發生時，須 將制動器給暫停並且觀察塑鉸區的位移計和伸縮圓桿確保不被剝落的保護層混凝土給 撞壞，故須提前將塑鉸區的位移計拆除。
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗 Bt-0 試體：
在反復加載試驗過程中，Bt-0 試體的桿件位移角過(Dirft)1%後開始進入塑性段；當 桿件位移角達到 3%的第 1 個迴圈時產生最大側推力約 V-max=368kN 和最大側拉力 V+max=362kN；當桿件位移角超過 4%後，塑鉸區保護層開始有局部混凝土剝落的現象，
即將塑鉸區上的位移量測計拆除；桿件位移角達到6%的第一個迴圈時，試體塑鉸區主 筋產生挫曲，核心混凝土從內部壓碎而剝落。且試體強度在桿件位移角達6%第一個迴 圈時，下降至最大側推拉力之80%，停止試驗。在測試後檢查並無發現橫向鋼筋斷裂 情況。
(a) (b) 圖3-49 Bt-0 腐蝕試體破壞情況(a)塑鉸區保護層剝落；(b)塑鉸區裂縫分布
Bt-3 試體：
在反復加載試驗過程中，Bt-3 試體的桿件位移角過(Dirft)1%後開始進入塑性段；當 桿件位移角達到3%的第 1 個迴圈時產生最大側推力約 V-max=359.54kN 和最大側拉力 V+max=349.60kN；當桿件位移角到達 4%第 2 個迴圈時，塑鉸區保護層開始有局部混凝 土剝落的現象，即將塑鉸區上的位移量測計拆除；桿件位移角達到5%的第一個迴圈時，
試體塑鉸區主筋產生挫曲，核心混凝土出現一條明顯的剪力裂縫。且試體強度在桿件 位移角達5%第一個迴圈時，下降至最大側推拉力之 80%，停止試驗。在測試後檢查 並無發現橫向鋼筋斷裂情況。
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-56
(a) (b) 圖3-50 Bt-3 試體破壞情況(a)塑鉸剝落；(b)塑鉸區裂縫分布
Bt-6 試體：
在反復加載試驗過程中，Bt-11 試體的桿件位移角過(Dirft)1%後開始進入塑性段；
當桿件位移角達到 3%的第 1 個迴圈時產生最大側推力約 V-max=328kN 和最大側拉力 V+max=342kN；當桿件位移角到達 4%第 1 個迴圈時，塑鉸區保護層開始有局部混凝土 剝落的現象，即將塑鉸區上的位移量測計拆除；桿件位移角達到4%的第二個迴圈時，
最靠近臨界斷面之橫向鋼筋斷裂。且試體強度在桿件位移角達5%第一個迴圈時，下降 至最大側推拉力之80%，停止試驗。
(a) (b) 圖3-51 Bt-6 試體破壞情況(a)塑鉸區橫向鋼筋斷裂；(b)塑鉸區保護層剝落
Bt-11 試體：
在反復加載試驗過程中，Bt-11 試體的桿件位移角過(Dirft)1%後開始進入塑性段且 在第 1 個迴圈時產生最大側推力約 V-max=334kN 和最大側拉力 V+max=337kN；當桿件 位移角到達進入3%第 1 個迴圈時，塑鉸區的橫向鋼筋在試體往上拉時右側面產生拉力 斷裂，塑鉸區底面保護層整片混凝土剝落，即將塑鉸區上的位移量測計拆除。測拉力 也掉落到最大拉力的 80%；試體強度在桿件位移角達 4%第一個迴圈時，下降至最大 側推拉力之80%，停止試驗。
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b) 圖3-52 Bt-11 試體破壞情況(a)塑鉸區前側橫向鋼筋斷裂；(b)塑鉸區裂縫分布
Bt-12 試體：
在反復加載試驗過程中，Bt-12 試體的桿件位移角過(Dirft)1%後開始進入塑性段且 在第 1 個迴圈時產生最大側推力約 V-max=352kN 和最大側拉力 V+max=321kN；當桿件 位移角到達進入3%第 1 個迴圈時，塑鉸區的橫向鋼筋在試體往下推時上頂面產生第一 次拉力斷裂，塑鉸區的橫向鋼筋在試體往上拉時上部混凝土頂面產生第二次拉力斷裂 且塑鉸區底面及右側面保護層整片混凝土剝落，即將塑鉸區上的位移量測計拆除。試 體強度在桿件位移角達3%第一個迴圈時，下降至最大側推拉力之 80%，停止試驗。
(a) (b) 圖3-53 Bt-12 試體破壞情況(a)塑鉸區頂面橫向鋼筋斷裂；(b)塑鉸區頂面橫向鋼筋斷裂
Bt-16 試體：
在反復加載試驗過程中，Bt-12 試體的桿件位移角過(Dirft)1%後開始進入塑性段且 在第1 個迴圈時產生最大側推力約 V-max=313kN 和最大側拉力 V+max=350kN；當桿件 位移角到達進入3%第 1 個迴圈時，塑鉸區的橫向鋼筋在試體往下推時上頂面產生第一
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3-58
(a) (b) 圖3-54 Bt-16 試體破壞情況(a)塑鉸區頂面橫向鋼筋斷裂；(b)塑鉸區保護層剝落
Bt-35 試體：
在反復加載試驗過程中，Bt-35 試體的桿件位移角過(Dirft)1%後開始進入塑性段且 在第 1 個迴圈時產生最大側推力約 V-max=314kN 和最大側拉力 V+max=320kN；當桿件 位移角到達進入2%第 1 個迴圈時，塑鉸區底面及右側面保護層整片混凝土剝落，即將 塑鉸區上的位移量測計拆除。試體強度在桿件位移角達2%第一個迴圈時，下降至最大 側推拉力之80%，停止試驗。
在Bt-35 測試時並無聽到橫向鋼筋斷裂聲響，而在停止反復載重後觀察試體橫向鋼 筋情況，發現在橫向鋼筋全部斷裂。故可估計試體在測試前橫向鋼筋早已全部斷裂。
(a) (b) 圖3-55 Bt-35 試體破壞情況(a)塑鉸區頂面橫向鋼筋斷裂；(b) 塑鉸區裂縫分布
裂縫觀察
本實驗在施加反復載重前，先將腐蝕產生的裂縫使用綠色奇異筆描繪，以便觀察 裂縫發展情況。由圖3-56 可知，未腐蝕試體的塑鉸區裂縫大多屬垂直走向且整體裂縫 分布均勻，此裂縫發展屬於標準的撓曲裂縫，而腐蝕後試體則會有一條明顯的近 45 度斜拉裂縫，此裂縫發展屬於標準剪力裂縫。在比較兩者裂縫分布也可發現未腐蝕試 體整體裂縫分布散密，而在腐蝕後試體的腐蝕裂縫周圍並無產生其他裂縫。
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b) 圖3-56 試體受反復載重後 2%的裂縫分布：(a)腐蝕 0 天試體；(b)腐蝕 28 天試體
保護層剝落程度
由圖3-57 可發現，未腐蝕試體在達到破壞時(變位角 6%)，裏頭的核心混凝土已破 碎並且從橫向鋼筋中剝落，主筋產生些微挫曲。而腐蝕後試體達到破壞時(變位角 3%)，
在塑鉸區中有剪力筋被拉斷，保護層的剝落程度也比未腐蝕試體要來的嚴重，其原因 是在鋼筋和周圍混凝土間的的握裹力因腐蝕造成的張力破壞漸漸消失殆盡，故只要混 凝土相互間的互制力一但瓦解，就會造成大片混凝土剝落。
(a) (b) 圖3-57 試體受反復載重後的破壞模式：(a)腐蝕 0 天試體；(b)腐蝕 28 天試體
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3-60
貳、遲滯迴圈
由 試 驗 結 果 所 得 之 各 位 移 歷 時 對 應 之 側 推 力 量 ， 可 將 數 據 整 理 成 遲 滯 迴 圈 (Hysteresis Loop)，而各試體之遲滯迴圈如圖 3-58。由遲滯迴圈可知，試體 Bt-0、Bt-3、
Bt-6 呈現具相當韌性能力之遲滯行為，此三試體之破壞模式皆為核心混凝土壓碎剝落 之撓剪破壞型式，雖強度與變形能力皆隨腐蝕程度增加而遞減，但減少幅度不顯著，
代表橫向鋼筋腐蝕至6%重量損失率，對耐震行為無顯著影響。試體 Bt-11、Bt-12、Bt-16、
Bt-35 則呈現顯著較差之遲滯迴圈行為，變形能力顯著小於未腐蝕試體(Bt-0)，但試體 極限強度降幅不顯著。此四試體之破壞模式為混凝土保護層產生顯著裂縫後，造成保
Applied load (KN)
Bt-0
:cover spalling
-6 -4 -2 0 2 4 6
Applied load (KN)
Bt-3
:cover spalling
-6 -4 -2 0 2 4 6
Applied load (KN)
Bt-6
:cover spalling :hoop fracture
-6 -4 -2 0 2 4 6
Applied load (KN)
Bt-11
:cover spalling :hoop fracture
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
Applied load (KN)
Bt-12
:cover spalling :hoop fracture
-6 -4 -2 0 2 4 6
Applied load (KN)
Bt-16
:cover spalling :hoop fracture
-6 -4 -2 0 2 4 6
Applied load (KN)
Bt-35
:cover spalling
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
3-62
載重-位移包絡線
載重-位移包絡線是將遲滯迴圈所取得各迴圈之最大位移以及其所對應之力量，連 接各點和原點即得試體之載重-位移包絡線。如圖 3-59，將各層間位移角(Drift)週次同 時取第一迴圈之值與第二迴圈之值，實線表示為第一迴圈，虛線則為第二迴圈。由圖
Applied load (KN)
Bt-0
Applied load (KN)
Bt-3
Applied load (KN)
Bt-6
Applied load (KN)
Bt-11
Applied load (KN)
Bt-12
Applied load (KN)
Bt-16
cycle-1 cycle-2
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
Applied load (KN)
Bt-35
Cycle-1 Cycle-2
0 3 6 9 12
No. of cycles 0
5000 10000 15000 20000
Energy (kN-mm) Bt-0
Cycle-1 Cycle-2
0 3 6 9 12
No. of cycles 0
5000 10000 15000 20000
Energy (kN-mm) Bt-3
Cycle-1 Cycle-2
0 3 6 9 12
No. of cycles 0
5000 10000 15000 20000
Energy (kN-mm) Bt-6
Cycle-1 Cycle-2
0 3 6 9 12
No. of cycles 0
5000 10000 15000 20000
Energy (kN-mm) Bt-11
Cycle-1 Cycle-2
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
Lateral Drift ratio (%) 0
10 20 30
damping ratio (%)
Cycle-aver
圖3-61 試體重量損失率與等效阻尼比之比較：(a)cycle-1；(b)cycle-2；(c)cycle-average
0 3 6 9 12
No. of cycles 0
5000 10000 15000 20000
Energy (kN-mm) Bt-12
Cycle-1 Cycle-2
0 3 6 9 12
No. of cycles 0
5000 10000 15000 20000
Energy (kN-mm)
Bt-16 Cycle-1 Cycle-2
0 3 6 9 12
No. of cycles 0
5000 10000 15000 20000
Energy (kN-mm)
Bt-35 Cycle-1 Cycle-2
0 3 6 9
Lateral Drift ratio (%) 0
10 20 30
damping ratio (%) Cycle-1
Bt-0
Lateral Drift ratio (%) 0
10 20 30
damping ratio (%) Cycle-2
Bt-0
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
(a) (b)
(c)
圖3-62 試體重量損失率與消能容量之比較：(a)cycle-1；(b)cycle-2；(c)累積消能容量
肆、降服點、極限點、韌性與塑性轉角
Lateral Drift ratio (%) 0
5000 10000 15000 20000
Energy (kN-mm) Cycle-1
Bt-0
Lateral Drift ratio (%) 0
5000 10000 15000 20000
Energy (kN-mm)
Cycle-2
Lateral Drift ratio (%) 0
50000 100000 150000
Energy (kN-mm)
Cycle-aver
含腐蝕橫向鋼筋的梁構件
第三章 腐蝕梁耐震性能試驗
討論
圖3-64、3-65、3-66 分別顯示試體橫向鋼筋重量損失率、最小斷面積、最大孔蝕深 度，對於耐震性能指標之影響，耐震性能指標包括降伏強度、降服位移、極限強度、
圖3-64、3-65、3-66 分別顯示試體橫向鋼筋重量損失率、最小斷面積、最大孔蝕深 度，對於耐震性能指標之影響，耐震性能指標包括降伏強度、降服位移、極限強度、