第四章 受損木構材 CFRP 彎矩補強實驗結果
第三節 彎矩補強測試結果
一、木材物理性質量測
彎矩補強測試前先針對各組試材（圖4-8 與表 3-4 為各組試材之對照組）
之含水率、密度以及外觀進行量測以及記錄（儀器設備如圖4-9 與圖 4-10 所 示），其中B-A 組密度介於 0.31~0.54 g/cm3，平均密度為0.39 g/cm3，平均含 水率為14.7 %；其中 B-B 組密度介於 0.29~0.56 g/cm3，平均密度為0.42 g/cm3， 平均含水率為14.3 %；其中 B-C 組密度介於 0.30~0.52 g/cm3，平均密度為0.40 g/cm3，平均含水率為13.8%；其中 B-D 組密度介於 0.35~0.48 g/cm3，平均密 度為0.42 g/cm3，平均含水率為13.9%；其中 B-E 組密度介於 0.32~0.48 g/cm3， 平均密度為0.40 g/cm3，平均含水率為11.1 %，各組試材之平均含水率值以及 密度如表4-5 與表 4-6 所示。
表 4-5B-A、B-B 與 B-C 組試材平均含水率以及密度
表 4-6B-D 與 B-E 組試材平均含水率以及密度
圖 4-8 各組試材之對照組（下圖由左至右分別為 B-A、B-B、B-C、
B-D 以及 B-E）
圖 4-9 超音波檢測儀（Sylvatest Duo）
圖 4-10 超音波檢測儀（Sylvatest Duo）檢測現況圖
彎矩補強各組試材尺寸為長×寬×高等於 48×3×3 cm，根據 CNS454 木材 靜曲試驗法進行三點抗彎測試結果如次所述：
二、B-A 組彎矩補強實驗測試結果
B-A 組三點抗彎測試（現況圖如圖 4-11）後，B-A-0 組試材之極限載重 介於 167.00~208.00 kgf，平均值為 187.75 kgf，極限載重所對應之位移介於 8.47~14.35 mm ， 平 均 值 為 12.20 mm ； B-A-1 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 207.00~253.00 kgf ， 平 均 值 為 236.20 kgf ，極限載重所對應之位移介 於 12.21~23.99 mm ， 平 均 值 為 18.32 mm ； B-A-2 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 236.00~284.00 kgf ， 平 均 值 為 264.40 kgf ，極限載重所對應之位移介 於 16.68~25.89 mm ， 平 均 值 為 20.81 mm ； B-A-3 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 318.00~376.00 kgf ， 平 均 值 為 349.64 kgf ，極限載重所對應之位移介 於 19.25~24.57 mm，平均值為 21.55 mm。
實驗數據分析結果發現試材張力側平貼1~3 層 CFRP 補強組與對照組相 較之下，其極限載重分別提昇（減少）25.81%、40.83%以及 86.23%，極限位 移則分別提昇（減少）50.16%、70.57%以及 76.64%。
B-A 組各組試材之彎矩補強極限載重與極限位移提昇（減少）比較圖表、
試材靜曲破壞模式以及平均載重-位移曲線圖如表 4-7 以及圖 4-12~圖 4-18 所 示。
圖 4-11 B-A 組試材現況圖（由左至右分別為對照組、1 層 CFRP、2 層 CFRP 與 3 層 CFRP）
圖 4-12 B-A-0 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-13 B-A-1 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-14 B-A-2 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-15 B-A-3 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
表 4-7B-A 組三點抗彎測試結果以及補強提昇效能
187.75 187.75 187.75 187.75
48.45 76.65
161.89
B-A-0 B-A-1 B-A-2 B-A-3
極限載重
(kgf)
圖 4-17 B-A 組極限位移提昇 (減少) 效能比較圖
12.2 12.2 12.2 12.2
6.12
8.61 9.35
0
B-A-0 B-A-1 B-A-2 B-A-3
極限位移
B-B 組三點抗彎測試（現況圖如圖 4-19）後，B-B-0 組試材之極限載重介 於 120.00~197.00 kgf，平均值為 148.20 kgf，極限載重所對應之位移介於 7.07~17.37 mm ， 平 均 值 為 11.77 mm ； B-B-1 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 212.00~266.00 kgf ， 平 均 值 為 248.00 kgf ，極限載重所對應之位移介 於 14.9~18.40 mm ， 平 均 值 為 16.74 mm ； B-B-2 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 218.00~265.00 kgf ， 平 均 值 為 246.20 kgf ，極限載重所對應之位移介 於 12.09~16.84 mm ， 平 均 值 為 14.75 mm ； B-B-3 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 218.00~295.00 kgf ， 平 均 值 為 263.00 kgf ，極限載重所對應之位移介 於 12.00~15.35 mm，平均值為 13.97 mm。
實驗數據分析結果發現試材張力側平貼1~3 層 CFRP 補強組與對照組相 較之下（該組試材鑽孔孔徑為1.2 cm，斷面面積損失百分比為 13 %），其極 限載重分別提昇（減少）67.34 %、66.13 %以及 77.46 %，極限位移則分別提 昇（減少）42.23 %、25.32 %以及 18.69 %。
B-B 組各組試材之彎矩補強極限載重與極限位移提昇（減少）比較圖表、
試材靜曲破壞模式以及平均載重-位移曲線圖如表 4-8 以及圖 4-20~圖 4-26 所 示。
圖 4-19 B-B 組試材現況圖（由左至右分別為對照組、1 層 CFRP、2 層 CFRP 與 3 層 CFRP）
圖 4-20 B-B-0 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-21 B-B-1 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-22 B-B-2 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-23 B-B-3 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
表 4-8B-B 組三點抗彎測試結果以及補強提昇效能
組別 Pu (kgf)
COV (%)
PuP (%)
PuV (kgf)
Du (mm)
COV (%)
DuP (%)
DuV mm B-B-0 148.20 20.5 － － 11.77 32.7 － － B-B-1 248.00 10.0 67.34 99.8 16.74 10.3 42.23 4.97 B-B-2 246.20 7.6 66.13 98 14.75 13.5 25.32 2.98 B-B-3 263.00 11.7 77.46 114.8 13.97 9.1 18.69 2.2
圖 4-24 B-B 組極限載重提昇 （減少） 效能比較圖
148.20 148.20 148.20 148.20
99.80 98.00 114.80
0
B-B-0 B-B-1 B-B-2 B-B-3
極限載重
(k
gf)
圖 4-25 B-B 組極限位移提昇 （減少） 效能比較圖
11.77 11.77 11.77 11.77
4.97 2.98 2.20
0
B-B-0 B-B-1 B-B-2 B-B-3
極限位移
(mm
)
圖 4-26 B-B 組平均載重-位移曲線圖 於 154.60~186.40 kgf，平均值為 171.85 kgf，極限載重所對應之位移介於 10.71~15.09 mm ， 平 均 值 為 12.44 mm ； B-C-1 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 14.58~16.62 mm，平均值為 15.26 mm。
實驗數據分析結果發現試材張力側平貼1~3 層 CFRP 補強組與對照組相 較之下（該組試材鑽孔孔徑為1.5 cm，斷面面積損失百分比為 20%），其極限 載重分別提昇（減少）19.08 %、19.94 %以及 60.95 %，極限位移則分別提昇
（減少）21.54 %、8.60 %以及 22.67 %。
B-C 組各組試材之彎矩補強極限載重與極限位移提昇（減少）比較圖表、
試材靜曲破壞模式以及平均載重-位移曲線圖如表 4-9 以及圖 4-28~圖 4-34 所 示。
圖 4-27 B-C 組試材現況圖（由左至右分別為對照組、1 層 CFRP、2 層 CFRP 與 3 層 CFRP）
圖 4-28 B-C-0 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-29 B-C-1 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-30 B-C-2 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-31 B-C-3 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
表 4-9B-C 組三點抗彎測試結果以及補強提昇效能
171.85 171.85 171.85 171.85
32.79 34.27
104.75
B-C-0 B-C-1 B-C-2 B-C-3
極限載重
(k
gf)
圖 4-33 B-C 組極限位移提昇（減少）效能比較圖
12.44 12.44 12.44 12.44
2.68 1.07 2.82
0
B-C-0 B-C-1 B-C-2 B-C-3
極限位移
B-D 組三點抗彎測試（現況圖如圖 4-35）後，B-D-0 組試材之極限載重 介於 132.6~179.4 kgf，平均值為 151.68 kgf，極限載重所對應之位移介於 8.94~14.80 mm ， 平 均 值 為 11.59 mm ； B-D-1 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 159.60~186.80 kgf ， 平 均 值 為 173.88 kgf ，極限載重所對應之位移介 於 11.77~16.82 mm ， 平 均 值 為 14.16 mm ； B-D-2 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 165.00~210.00 kgf ， 平 均 值 為 182.88 kgf ，極限載重所對應之位移介 於 12.18~15.60 mm ， 平 均 值 為 14.18 mm ； B-D-3 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 184.20~235.00 kgf ， 平 均 值 為 208.96 kgf ，極限載重所對應之位移介 於 11.04~14.38 mm，平均值為 12.77 mm。
實驗數據分析結果發現試材張力側平貼1~3 層 CFRP 補強組與對照組相 較之下（該組試材鑽孔孔徑為1.8 cm，斷面面積損失百分比為 28 %），其極 限載重分別提昇（減少）14.64 %、20.57 %以及 37.76 %，極限位移則分別提 昇（減少）22.17 %、22.35 %以及 10.18 %。
B-D 組各組試材之彎矩補強極限載重強度與極限位移提昇（減少）比較 圖表、試材靜曲破壞模式以及平均載重-位移曲線圖如表 4-10 以及圖 4-36~圖 4-42 所示。
圖 4-35 B-D 組試材現況圖（由左至右分別為對照組、1 層 CFRP、2 層 CFRP 與 3 層 CFRP）
圖 4-36 B-D-0 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-37 B-D-1 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-38 B-D-2 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-39 B-D-3 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
表 4-10B-D 組三點抗彎測試結果以及補強提昇效能
組別 Pu (kgf)
COV (%)
PuP (%)
PuV (kgf)
Du (mm)
COV (%)
DuP (%)
DuV mm B-D-0 151.68 12.0 － － 11.59 19.1 － － B-D-1 173.88 6.7 14.64 22.2 14.16 14.5 22.17 2.57 B-D-2 182.88 9.2 20.57 31.2 14.18 9.2 22.35 2.59 B-D-3 208.96 8.9 37.76 57.28 12.77 10.0 10.18 1.18
圖 4-40 B-D 組極限載重提昇（減少）效能比較圖
151.68 151.68 151.68 151.68
22.2 31.2 57.28
0
B-D-0 B-D-1 B-D-2 B-D-3
極限載重
(kg
f)
圖 4-41 B-D 組極限位移提昇（減少）效能比較圖
11.59 11.59 11.59 11.59
2.57 2.59
1.18
B-D-0 B-D-1 B-D-2 B-D-3
極限位移
(mm
)
圖 4-42 B-D 組平均載重-位移曲線圖 於 108.60~145.00 kgf，平均值為 132.44 kgf，極限載重所對應之位移介於 12.34~13.27 mm ， 平 均 值 為 12.88 mm ； B-E-1 組 試 材 之 極 限 載 重 介 於 9.38~13.16 mm，平均值為 11.01 mm。
實驗數據分析結果發現試材張力側平貼 1~3 層 CFRP 補強組與對照組相 較之下（該組試材鑽孔孔徑為2.2 cm，斷面面積損失百分比為 42 %），其極 限載重分別提昇（減少）13.89 %、34.34 %以及 38.27 %，極限位移則分別提 昇 （減少）（11.49 ）%、（17.47 ）% 以及（14.52 ）%。
B-E 組各組試材之彎矩補強極限載重強度與極限位移提昇（減少）比較 圖表、試材靜曲破壞模式以及平均載重-位移曲線圖如表 4-11 以及圖 4-44~圖 4-50 所示。
圖 4-43 B-E 組試材現況圖（由左至右分別為對照組、1 層 CFRP、2 層 CFRP 與 3 層 CFRP）
圖 4-44 B-E-0 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-45 B-E-1 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-46 B-E-2 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
圖 4-47 B-E-3 組試材抗彎測試結果(由上至下分別為試材編號 1~5)
表 4-11B-E 組三點抗彎測試結果以及補強提昇效能
132.44 132.44 132.44 132.44
18.4 45.48 50.68
0
B-E-0 B-E-1 B-E-2 B-E-3
極限載重
(k
gf)
圖 4-49 B-E 組極限位移提昇（減少）效能比較圖
12.88 12.88 12.88 12.88
(1.48) (2.25) (1.87)
-5
B-E-0 B-E-1 B-E-2 B-E-3
極限位移
對試材極限強度以及極限位移所增加（或減少）之效能外，本文繼續探討在
（5.00）%以及（5.57）%。
比較鑽孔試體（斷面面積損失百分比分別為13%、20%、28%以及 42%）
之極限載重與不進行鑽孔之試體，其極限載重提昇（減少）百分比分別為
（21.07）%、（8.47）%、（19.21）%以及（29.46）%。
B-A~B-E 組各組試材之極限載重強度與極限位移提昇（減少）比較圖表 B-B-0 148.20 20.5 (21.07) (39.55) 11.77 32.7 (3.52) (0.43) B-C-0 171.85 8.3 (8.47) (15.90) 12.44 15.2 1.97 0.24 B-D-0 151.68 12.0 (19.21) (36.07) 11.59 19.1 (5.00) (0.61) B-E-0 132.44 10.6 (29.46) (55.31) 12.88 2.9 5.57 0.68
圖 4-51 B-A~B-E 對照組極限載重提昇（減少）效能比較圖
187.75 187.75 187.75 187.75 187.75
(39.55) (15.90) (36.07) (55.31)
-200
B-A-0 B-B-0 B-C-0 B-D-0 B-E-0
極限載重
(kgf)
圖 4-52 B-A~B-E 對照組極限位移提昇（減少）效能比較圖
12.2 12.2 12.2 12.2 12.2
(0.43)
B-A-0 B-B-0 B-C-0 B-D-0 B-E-0
極限位移
(mm)
八、B-A~B-E 組貼覆 1 層 CFRP 極限載重以及極限位移提昇效能比較 針對不同孔徑之B-A~B-E 組，在其張力側補強 1 層 CFRP，其三點抗彎 測試載重以及位移增加（或減少）之原因進行探討。
實驗數據分析結果發現，有進行鑽孔試體（斷面面積損失百分比分別為 13%、20%、28%以及 42%）之極限位移與不進行鑽孔之試體相較下，其極限 位移提昇（減少）百分比分別為（8.62）%、（17.47）%、（22.71）%以及（37.77）
%；在進行鑽孔試體（斷面面積損失百分比分別為 13%、20%、28%以及 42%）
之極限載重與不進行鑽孔之試體相較下，其極限載重提昇（減少）百分比分 別為 5.00%、（13.36）%、（26.38）%以及（36.14）%。
B-A~B-E 組各組試材之彎矩補強極限載重強度與極限位移提昇（減少）
圖 4-53B-A~B-E 組貼覆 1 層 CFRP 極限載重提昇（減少）效能比 較圖
263.2 263.2 263.2 263.2 263.2
11.80
(31.56)
(62.32) (85.36)
-200
B-A-1 B-B-1 B-C-1 B-D-1 B-E-1
極限載重
(kgf)
圖 4-54 B-A~B-E 組貼覆 1 層 CFRP 極限位移提昇（減少）效能比較 圖
18.32 18.32 18.32 18.32 18.32
(1.58) (3.20) (4.16)
(6.92)
B-A-1 B-B-1 B-C-1 B-D-1 B-E-1
極限位移
(mm)
九、B-A~B-E 組貼覆 2 層 CFRP 極限載重以及極限位移提昇效能比較 針對不同孔徑之B-A~B-E 組，在其張力側補強 2 層 CFRP，其三點抗彎
測試載重以及位移增加（或減少）之原因進行探討。
實驗數據分析結果發現，有進行鑽孔試體（斷面面積損失百分比分別為 13%、20%、28%以及 42%）之極限位移與不進行鑽孔之試體相較下，其極限 位移提昇（減少）百分比分別為（29.12）%、（35.08）%、（31.86）%以及（48.92）
%；在進行鑽孔試體（斷面面積損失百分比分別為 13%、20%、28%以及 42%）
之極限載重與不進行鑽孔之試體相較下，其極限載重提昇（減少）百分比分 別為（6.88）%、（22.04）%、（30.83）%以及（32.71）%。
B-A~B-E 組各組試材之彎矩補強極限載重強度與極限位移提昇（減少）
圖 4-55 B-A~B-E 組貼覆 2 層 CFRP 極限載重提昇（減少）效能比較 圖
264.4 264.4 264.4 264.4 264.4
(18.20)
(58.28) (81.52) (86.48)
-200
B-A-2 B-B-2 B-C-2 B-D-2 B-E-2
極限載重
(kgf)
圖 4-56 B-A~B-E 組貼覆 2 層 CFRP 極限位移提昇（減少）效能比較 圖
20.81 20.81 20.81 20.81 20.81
(6.06) (7.30) (6.63)
(10.18)
B-A-2 B-B-2 B-C-2 B-D-2 B-E-2
極限位移 (mm)
十、B-A~B-E 組貼覆 3 層 CFRP 極限載重以及極限位移提昇效能比較 針對不同孔徑之B-A~B-E 組，在其張力側補強 3 層 CFRP，其三點抗彎 測試載重以及位移增加（或減少）之原因進行探討。
十、B-A~B-E 組貼覆 3 層 CFRP 極限載重以及極限位移提昇效能比較 針對不同孔徑之B-A~B-E 組，在其張力側補強 3 層 CFRP，其三點抗彎 測試載重以及位移增加（或減少）之原因進行探討。