1-1 前言
工程結構物在人類文明的進程上扮演著極為關鍵的角色。其不僅 僅致力於破除大自然所形成的障礙，讓人們能更妥適地生活在這個地 球上；並藉由空間及視覺意象上所形成的象徵意義，凝聚了住民的感 情，塑造集體的認同，使其在人類文明進程的紀錄上成為不可或缺的 一頁。
然而，所有人為的工程結構物終究立基於此一不穩定的星球上，
不論是地殼或是氣候的不穩定，所形成對於人類工程安全的威脅始終 存在。隨著時代的演進，工程結構物的設計由依靠經驗的累積，演變 至設計規範或技術規則的遵循，而對於工程的安全性提供了一定的保 障。但是結構物的設計、施工乃至使用過程中存在甚多之不確定因 素，特別是在經過一段時間的使用，或遭到外力損壞之後，結構物內 部結構性質的機率分布必定有所改變，以建造之初的量測數據進行安 全評估，顯然無法反應結構物的現況。因此，若能監測出受損後結構 性質的變化，並重建結構性質的機率分布，就能重新估計當下的結構 可靠度，工程師們也就能以之為指標，判斷結構物的安全狀態，並擬
定相應的維修策略。因而如何在不損傷結構物的前提下，對工程結構 物進行更精準的安全評估，實為一重要的課題。
本研究中評估結構安全性所採用的可靠度法是將結構的破壞模 式用極限狀態方程式(Limit state function)來表示，以此函數定義出安 全與破壞區域，然後再利用一階或二階可靠度法(FORM/SORM)來求 得破壞機率的近似值。一般而言，極限狀態函數是結構的性質如材料 性質、幾何形狀等，與結構承受負載的函數。將這些變數都以隨機變 數來模擬，並且在先知道結構的性質與外力的機率分布的情況下，便 可以對其進行可靠度分析。
台灣地區有許多橋梁在近年都將面臨接近設計使用年限，材料的 老化加上可能面臨許多不可預測的災害，例如颱風、地震…等，使我 們迫切的需要一套完整的非破壞檢測系統，能夠對於橋梁有令人信服 的安全評估結果，並作適當維修補強工作，以避免任何會危害社會的 災難發生，或將災害造成的損失減低。
準此，本研究提出一個可以對鋼筋混凝土橋梁上部結構作可靠度 重估的方法。利用非破壞檢測法中的暫態彈性波法，來監測橋梁的混 凝土抗壓強度變化，以貝氏統計法來重建混凝土抗壓強度的機率分布 函數，然後依據 AASHTO LRFD 橋梁設計規範為分析的準則，對橋
梁進行可靠度分析，藉以得到一數值化的評估結果。並期待以此更為 合理精確的橋梁安全評估方式，能對於公共工程安全品質的提昇有所 助益。
1-2 文獻回顧
對於橋梁的非破壞檢測法，除了目視法以外，大致可分為整體檢 測及局部檢測兩種。本研究中主要是以局部檢測的非破壞檢測法，對 可能受損的區域進行試驗，並求出受損的程度。Wu and Fang(1997) 應用暫態彈性波法針對現場混凝土材料性質之檢測作一系列的研 究，分別由彈性波動之計算分析，波傳反算方法，波動訊號處理與波 動檢測技術之研發完成現地混凝土結構之彈性常數偵測術。王俊揚 (1998)則分別對自製混凝土試體與現地結構進行非破壞檢測，建立暫 態彈性波速與抗壓強度之間的實驗數據。
在橋梁實際的安全評估上，過去的 20 年內，建立了以機率量度 橋梁可靠度的方法。Nowak(1993)依據實際的交通數據，建立了當車 輛通行於橋面時，車輛靜重對橋梁造成的負載模型，並且對美國境內 約200 座橋進行分析得到強度、載重之統計資料。Hwang and
Nowak(1991)假設車輛為車體與輪胎以彈簧相連的質量系統，假設橋 梁為一等斷面梁，並以蒙地卡羅模擬法模擬交通流量，建立了當車輛 通行於橋面時，動態效應對橋梁造成的負載模型。Nowak and
Tabsh(1993)建立了混凝土橋梁在撓曲與剪力極限狀態下的強度模 型。商碧芬(2000)提出應用非破壞檢測於結構安全再評估的方法，而 林淦偉(2001)則以此方法對 T 型梁橋進行可靠度評估。
而台灣地區的統計數據，交通部國道高速公路局(1982)曾進行『中 山高速公路容量分析與交通管制措施之研究』，交通部運輸研究所 (1987)曾出版『高速公路交通特性分析與基本容量訂定手冊』，黃奕峰 (1991)曾研究台灣地區車輛載重的統計數據，陸景文(2001)則對台灣 地區的混凝土強度進行研究。以上資料經過彙整，便可得到台灣地區 橋梁可靠度分析所需之載重、強度機率分布。
有關貝氏統計法方面，Bayes 在 1763 年發表的一篇論文，為貝氏 統計法(Bayesian Statical Inference)建立了基礎。Box and Tiao(1973)討 論了在多變數情形下，貝氏統計法的數學架構，Tang(1973)利用貝氏 統計法來更新材料中裂縫出現的機率，Bartlett and Sexsmith (1991)利 用貝氏統計法偵測橋梁中材料的混合比例，藉以推定橋梁強度。
1-3 內容大綱
本研究內容安排如下：
第一章 導論。
第二章 介紹結構可靠度分析方法。
第三章 介紹AASHTO LRFD橋梁設計規範中，對於橋梁設計的 準則，包括極限函數、極限函數之隨機變數及機率模型。
第四章 介紹非破壞檢測與貝氏統計法，並引用商碧芬(2000)的 研究，建立混凝土抗壓強度的後分佈。
第五章 以數值算例對鋼筋混凝土橋梁作可靠度分析。
第六章 總結全文並對未來研究方向提出建議。