橋梁風險分析-元件老化

可視老化中橋梁元件之狀況，會隨著時間的變化，但每年的狀況 值是否為固定或是同時可能存在很多種狀況值，呈現在同一時間區 段、類似的老化環境裡，同樣的橋梁元件可能存在著不同的狀況值。

元件老化狀況隱含了相當多的不確定性，此不確定性使得橋梁的同一 元件的狀態值，可能同時以不同的性能狀態表現出來，各種狀況值皆 有可能存在的機率，以機率的概念表示同一時期相同橋梁元件的性能 表現比僅以單一狀態值表示較為合理，因此導入可靠度的觀念配合統 計分析與機率理論合理解釋橋梁元件老化的狀態。建立步驟如下：

1.橋梁分類：將具相同老化狀況橋梁視為同類型橋梁(如：距海遠近、

交通流量、結構型式等)，假設相同橋齡老化狀況類似。

2.統計分析：將同類型同橋齡橋梁 CI(樣本資料數需大於 30 筆)進行統 計，將視為對數常態分佈，求出每一年度之平均值與標準差。

3.失敗門檻訂定：透過文獻、訪談或歷史資料找尋失敗門檻。

4.建立下降曲線：將每一年度橋齡轉換為可靠度指標後，即可透過統計 廻歸建立下降曲線，如圖 4.2所示，即可推估未來橋梁 CI 值及維修 發生機率。

圖 4.2 橋梁 CI 下降曲線

4.1.1 橋梁分類(依橋型、交通量、與海岸距離)

本研究將影響可視老化之因素(橋梁型式、交通量多寡、橋梁與海 岸距離)作為分群之依據，收集整理台灣橋梁管理系統中歷年調查結果 如表4-1所示。

表 4-1橋梁分組分布表

橋 型 數 量

桁 架 橋 63

矩 形 箱 涵 187

斜 張 橋 62 梁 式 橋 31778 箱 型 橋 1201 簡 支 梁 130

π橋 115 版 橋 8319 拱 橋 289 剛 架 橋 243

本研究將以梁式橋為例，進行步驟說明，其橋梁資料分組數量如 下表4-2所示。

表 4-2 梁式橋調查資料筆數 距海(m)

車流量(次/日) <300 300~1,000 1,000~3,000 >3,000

<6000 127 75 151 798

6000~12000 5 15 3 39

>12000 0 0 0 10

4.1.2 統計分析(CI與橋齡)

根據檢測歷史資料，依不同分組橋梁(橋梁型式、交通量多寡、橋 梁與海岸距離)之檢測結果，將每座橋的橋齡(X軸)與CI(Y軸)資料匯出 成圖，如圖4.3所示。根據迴歸分析找出橋梁橋齡與CI之關係式，進一 步求得各橋CI之下降斜率。

圖 4.3 以梁式橋-復興三橋為例

並以同組橋梁進行統計分析，找出該組橋梁的平均值與變異數，

如下表4-3所示。

表 4-3 相關參數表(以梁式橋為例) 橋 型 距 海 遠 近

(m) 車 流 量(次/日) 平 均 值 變 異 數

梁 式 橋

<300 <6000 0.230 0.047

<300 6000~12000 0.056 0.001

<300 >12000 0.405 0.000 300~1000 <6000 0.229 0.094 300~1000 6000~12000 0.060 0.001 300~1000 >12000 0.405 0.000 1000~3000 <6000 0.201 0.096 1000~3000 6000~12000 0.048 0.001 1000~3000 >12000 0.405 0.000

>3000 <6000 0.275 0.552

>3000 6000~12000 0.242 0.053

>3000 >12000 0.284 0.048

4.1.3 維修門檻訂定

本研究根據各類型橋梁的歷史維修紀錄，以各類型橋梁最後 一次維修時CI為建議維修門檻，經過統計各橋梁的維修時機點皆 不同，因此本研究以CI值75至90分作為維修門檻值搜尋範圍分別 計算，報告中以梁式橋梁維修門檻75分為例。

圖 4.4 以距海 300 公尺內車流量 6000 輛內(梁式橋)為例

4.1.4 可靠度指標

綜合上述統計結果做為蒙地卡羅模擬之輸入圖4.5，以模擬10000 次方式，找出橋梁於未來各時間點CI小於門檻值之機率，即為橋梁因 可視老化所造成之維修機率。節錄計算結果如表4-4所示。

圖 4.5 元件老化造成維修機率蒙地卡羅計算流程圖 CI

橋 齡

表 4-4 元件老化造成維修機率蒙地卡羅計算結果(節錄)

TELES_ID 工程處 工務段 所在縣市 所在鄉鎮 洪水造成維 修機率(%)

A01-0020-098A 一區 景美 臺北縣 貢寮 0

A01-005A-006A 一區 景美 臺北縣 汐止 7.97

A01-0050-017B 一區 景美 臺北縣 汐止 38.83

A01-0050-016A 一區 景美 臺北縣 汐止 14.51

A01-0020-026A 一區 景美 臺北縣 石門 0

A01-0050-017A 一區 景美 臺北縣 汐止 36.69

. .

A01-0020-052A 一區 景美 臺北縣 萬里 0

A01-0020-075A 一區 景美 臺北縣 瑞芳 0

A01-0020-076A 一區 景美 臺北縣 瑞芳 0