第四章 有限元素分析結果
4.6 台灣地區一般相對濕度下冬天與夏天氣溫之應力影響
本節分析的目的是希望了解在台灣一般地區環境狀況下的實際
應力情況，由於之前章節所用的 60%相對溼度和台灣一般地區的相對 溼度相去甚遠，因此本節以較為一般的 80%相對濕度來進行，並且氣 溫的設定分別以台灣最高的夏天平均氣溫(35℃)和最低的冬天平均 氣溫(15℃)來分析。由於本分析軟體無法模擬四季的氣溫變化，因此 只能以最高與最低的平均氣溫來分析，了解台灣平均氣溫在最高與最
低下應力可到達多少，並探討是否會超過混凝土強度，然後兩種溫度 下的分析再分別以30 天、60 天、90 天、120 天的新舊橋樑相接時間 一併討論。最後在將冬天與夏天的兩筆數據以每半年的方式互相疊 合，以此近似的方法來模擬四季的天氣變化。
由於 4.2 的結果可了解到，影響較大的應力有 xx 應力、yy 應力、
xy 剪應力、yz 剪應力，且四個應力當中 yy 應力與 xy 剪應力只集中 於連接板與舊橋之連接線的兩端，可於兩端點處增加剪力摩擦筋以減 少此兩個應力的影響。而xx 應力與 yz 應力的分佈範圍較廣，其影響 包含到整個連接板，因此較須特別注意。
混凝土之抗張抗剪強度是依中國土木工程學會所編寫的「混凝土 工程設計規範與解說」而定，混凝土抗張強度 35kgf/cm2是取自 1/10 的抗壓強度 350kgf/cm2，混凝土之抗剪強度 10kgf/cm2是 由 公 式
' 53 .
0 fc 所求得。
分析結果所顯示的各應力為連接版上的最大應力，xx 最大應力 之點如圖4.2.11，yy 最大應力之點如圖 4.2.19，zz 最大應力之點如圖 4.2.27，xy 最大正負向剪應力之點如圖 4.2.35，yz 最大正負向剪應力 之點如圖4.2.43。
相對溼度 80%之下夏天氣溫 35℃相接的結果如圖 4.6.1~ 4.6.6。
圖上的紅線代表混凝土抗張及抗剪強度。圖中可了解到 xx 向應力相 接時間要在 90 天以後較為安全。yy 向應力與 xy 向剪應力則是幾乎 都超過其抗張強度與抗剪強度，因此連接板與舊樑的連接線兩端如不 多加剪力摩擦筋則會有開裂的情況發生。yz 向剪應力超過 120 天後 相接較為安全，90 天相接雖然在 2 年時還未超過其強度但是由此趨 勢來看，在經過幾年的時間也是會超過其抗剪強度。90 天以前相接 則會在兩年以前就會超過其抗剪強度。
而以冬天 15℃的氣溫下相接的結果如圖 4.6.7~ 4.6.12，圖中可 發現到xx向的應力在冬天的氣溫下已大幅的下降，即使 30 天就相接 其 720 天的應力也是只有在 27kgf/cm2左右，對於 35kgf/cm2的抗張強 度來說並不會有開裂的問題。yy向應力也是大幅的下降，90 天後相 接已經幾乎不會超過其抗張強度，60 天相接雖然 720 天還位超過其 強度，但是由趨勢來看720 後不久便會超過其強度。xy向的剪應力雖 然也是有大幅的下降但是幾使120 天相接經過 1 年也是會超過其抗剪 強度。yz向剪應力可發現 720 天時剪應力都在其抗剪強度之下，且 60 天後相接幾乎不會有開列之虞。
zz 向應力的部分因為由圖 4.6.13 可發現其應力幾使在夏天的 35
℃之下並且 30 天相接仍然遠低於其抗張強度，因此相接的時間更晚 或是冬天的溫度之下可預期的應力會降的更低，在此便不再更加討論 此應力。
夏天冬天分析結果之疊加
為了模擬真實的季節變化，接下來將以上述的夏天分析結果與冬
天分析結果互相疊加，來近似實際的季節交替。在此的作法為假設一 年內的天氣為半年夏天半年冬天，如以夏天開始相接的情況，0~180 天以夏天來算，180~360 天以冬天來算，360~540 天以夏天來算，
540~720 天再以冬天來算。算法如下： 0~180 天的數值直接取自夏天 0~180 天的數值， 180~360 天的數值以冬天 180~360 天扣除冬天第 180 天數值後與原第 180 天的數值相加。而 360~540 天的數值為夏天 的360~540 天扣除夏天第 360 天之值與原第 360 天的數值相加。同理 第540~720 天的數值以冬天 540~720 天扣除冬天第 540 天之數值與原 540 天的數值相加。由以上的方法可以近似的得到夏天開始相接的各 新橋樑等候時間的應力情況如圖4.6.14 與圖 4.6.15。同理也可得到以 冬天開始相接的應力圖如圖4.6.16 與圖 4.6.17。這裡的應力只取影響
正向剪應力來看。由圖中可發現，XX 向應力由夏天開始相接的情況 下新橋澆鑄完要等候 90 天以上較為安全，而如果由冬天開始相接則 新橋等候30 天~60 天便可。從 YZ 向剪應力來看，由夏天開始相接的 情況下新橋澆鑄完成要等候120 天以上，但冬天開始相接則新橋只須 等候 60 天以上。因此粽合兩 XX 與 YZ 兩應力來看，夏天開始相接 新橋要等候120 天，但冬天開始相接新橋只須等候 60 天。