日本現行之分析與設計是採用 3.6 節所提之反應(應答)變位法,利用地震時 地層土壤的變位和變形進行管道的內力計算,且將地震分為中至弱震的第一級地 震與強震的第二級地震[20],並分別計入適當的地動型態進行分析,進而評估管 道受震之安全性。
(1)第一級地震分析法 (一) 地盤反應
地盤水平變位振幅可由下式表示:
2
( ) 2 ' cos
h v G h 2
U x S T K x
H
(40) 其中Uh( )x 為地表下x 公尺處之地盤水平變位振幅,為圓周率,S 為正規化之v 單位震度反應譜速度,T 為地盤自然週期,G Kh'為作用於地盤水平向之地震係 數,H為表層地盤厚度。求出之水平變位振幅可推得地盤垂直反應變位:
1
v 2 h
U U (41)
根據反應變位法,管軸方向之地盤應變之計算如下:
g h
U L
(42)
其中L為剪力波長。
(二)一體構造
H
BB x 2 x 2
2
(60)
2
2
2
22x L x B x
(61)
其中 、2L
x 為沿管軸方向伸縮可撓接頭至距離 x 公尺處管道的軸向應變2B
x與彎曲應變, 為沿管軸方向伸縮可撓接頭伸縮至距離 x 公尺處管道的合成2x
x 應變,E為管道的彈性模數, t 為管道厚度。伍、結論與建議
研究過程所得到的結論與建議,分述如下:1.現階段之台北都會區,其共同 管道的概念以配合捷運系統的建設,採預設空間的方式逐步成形,此一共同管道 與捷運系統共構之模式,再配合既有之台北市新社區(關渡平原、基隆廢河道)共 同管道的規劃、市民大道共同管道、洲美快速道路共同管道及南港經貿園區共同 管道等,形成一完整之共同管道主幹網路。2.目前既有之耐震分析法各有其優缺 點及適用之範圍。簡化分析法分析結果較保守但精確值略低,就工程角度而言,
此法較為快速,因此設計時仍常被使用,而擬靜力分析法、反應變位法以及振態 疊加法分析模式較符合實際情況,精確性高但較為複雜,因此對於細部結構分析 可採用此分析法計算之。以上分析法對於易損性研究則有待後續研究執行。3.
本研究僅探討管道受震波影響之分析模式,由於受強震侵襲時,地震力反覆震動 作用,使得地盤喪失承載力,即可能發生土壤液化,且共同管道的埋深一般而言 皆位於液化可能發生之深度內。在過往的震災經驗顯示,液化區的結構破壞情況極為 嚴重,因此未來對於管道受震分析時可進一步探討土壤液化潛能的情形,避免因液化造 成管道之破壞如結構體是上浮、地盤承載力降低或地表變位等現象,在經過疏鬆砂層 且地下水位較高時,應對地層之液化潛能進行評估,而此議題亦可作為耐震易損分 析之重要考量。
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