第一章 緒論
第二節 研究內容與方法
一 、 研 究 採 用 之 方 法
本 計 畫 研 究 內 容 涵 蓋 斷 面 模 型 試 驗 技 術、系 統 識 別 理 論 方 法 以 及 試 驗 資 料 庫 等 三 大 部 份，涉 及 之 工 作 包 括 風 洞 模 型 試 驗 以 及 系 統 識 別 理 論 建 構 與 分 析。此 外，在 橋 梁 之 氣 動 穩 定 性 分 析 方 法 方 面，則 須 針 對 橋 梁 之 動 力 特 性 與 振 動 反 應，依 據 動 力 學 理 論 推 衍 出 相 關 之 系 統 識 別 方 法 與 程 序 ， 以 有 效 地 獲 得 橋 梁 受 風 作 用 下 相 應 之 動 力 參 數 (顫 振 導 數 )， 作 為 評 量 其 氣 動 穩 定 性 之 主 要 根 據 。
目 前，斷 面 模 型 風 洞 試 驗 技 術 尚 須 進 一 步 研 究 發 展 的 範 疇 包 括 橋 梁 氣 動 力 參 數 識 別 方 法 研 究、氣 動 力 參 數 識 別 過 程 修 正 斷 面 模 型 風 洞 試 驗 架 構、斷 面 模 型 風 洞 試 驗 標 準 試 驗 準 則，以 及 不 同 斷 面 模 型 之 氣 動 力 參 數 研 究 等 。 本 計 畫 之 工 作 計 有 ：
(一 )國 內 外 研 究 文 獻 之 收 集 與 整 理
(1)國 內 外 有 關 橋 梁 斷 面 模 型 試 驗 成 果 收 集 。 (2)氣 動 力 系 統 識 別 分 析 方 法 之 文 獻 收 集 。 (3)橋 梁 抗 風 設 計 與 規 範 之 文 獻 收 集 。 (二 )橋 梁 斷 面 模 型 之 製 作 (參 見 圖 1-1)
(1) 2 個 寬 深 比 (B/D=8 與 15)之 矩 形 斷 面 模 型 。 (2) 2 個 寬 深 比 (B/D=8 與 15)之 梯 形 斷 面 模 型 。 (3) 2 個 寬 深 比 (B/D=8 與 15)之 六 角 形 斷 面 模 型 。 (三 )風 洞 試 驗 之 量 測
(1)針 對 各 種 斷 面 模 型 ， 量 測 在 不 同 風 速 、 不 同 變 化 風 攻 角 下 之 橋 體 振 動 反 應 。
(2) 斷 面 模 型 風 洞 試 驗 模 擬 準 則 評 估 。
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(a)矩 形 斷 面
(b)梯 形 斷 面
(c)六 角 形 斷 面
圖 1-1. 三種橋梁模型斷面外型示意圖
資 料 來 源 ： 本 研 究 整 理(四 )氣 動 力 參 數 識 別 分 析
(1)考 量 標 準 化 風 洞 試 驗 流 程 ， 發 展 簡 便 且 有 效 的 系 統 識 別 方 法 ， 據 以 獲 得 精 準 的 氣 動 力 參 數 。
(2)顫 振 導 數 之 分 析 與 比 較 。 (3)氣 動 力 穩 定 性 分 析 與 比 較 。 (五 )風 洞 試 驗 模 擬 方 法 之 評 估
(1)斷 面 模 型 風 洞 試 驗 模 擬 準 則 再 評 估 。 (2)檢 核 識 別 結 果 ， 風 洞 試 驗 架 構 評 估 。 (3)風 洞 試 驗 標 準 操 作 程 序 建 立 。
(六 )試 驗 資 料 庫 建 立
(1)整 合 前 述 3 種 斷 面 形 狀 與 2 個 斷 面 寬 深 比 之 模 型 試 驗 結 果 ， 建 立 橋 梁 之 氣 動 力 參 數 資 料 庫 。
(2)提 升 建 研 所 橋 梁 風 洞 試 驗 能 量 ， 以 為 爾 後 相 關 研 究 之 參 考 。 B
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二 、 研 究 採 用 方 法 之 原 因
一 般 長 跨 徑 橋 梁 的 風 洞 試 驗 常 使 用 的 為 全 橋 模 型 (full model)與 斷 面 模 型 (section model)兩 種 試 驗 。 前 者 係 針 對 橋 梁 結 構 原 型 作 縮 尺 模 型，以 實 驗 的 方 式 直 接 求 取 橋 梁 原 型 的 受 風 反 應；而 後 者 則 採 用 主 跨 斷 面 的 二 維 縮 尺 模 型，實 驗 中 獲 得 橋 梁 氣 動 力 參 數 與 風 力 係 數，以 瞭 解 橋 梁 斷 面 受 風 力 影 響 的 敏 感 度 研 究 為 主，並 可 作 橋 梁 受 風 反 應 的 初 步 預 估。由 於 以 斷 面 模 型 表 現 橋 板 運 動 的 主 要 模 態 的 模 擬 方 式 大 幅 降 低 了 模 型 設 計 的 複 雜 性 ， 且 有 利 於 系 統 化 的 探 討 橋 梁 之 氣 動 力 行 為，並 在 成 本 與 經 濟 效 益 的 考 量 上 通 常 後 者 佔 有 較 大 的 優 勢，此 乃 本 研 究 採 行 的 主 要 原 因 。
由 於 研 究 之 首 要 目 標 是 建 立 建 研 所 風 洞 試 驗 室 在 長 跨 度 橋 梁 風 力 模 型 試 驗 之 能 力 ， 故 須 針 對 風 洞 模 型 試 驗 中 之 斷 面 模 型 製 作 (含 相 似 律 的 考 量 )、 模 型 與 量 測 儀 器 架 設 、 資 料 擷 取 與 統 計 分 析 、 試 驗 程 序 之 擬 定 等 系 統 工 作 進 行 實 際 的 操 作 演 練，據 以 歸 納 出 一 套 試 驗 之 標 準 操 作 程 序 。
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