1.1 計畫背景分析
由於臺灣多山多河的地理特性,使得橋梁成為連結陸上交通 的重要設施。有鑑於臺灣天然災害頻傳,如地震災害、水災及土 石流等等;災害之來臨常帶來嚴重的損失,尤其災害一旦發生,
對於公路之影響更為嚴重,造成災民之生命財產損失亦難以估計。
為此,交通部運輸研究所已於94、95年著手進行交通工程防災預 警系統建立之相關研究,並逐年擴充建置臺灣公路早期防救災決 策支援系統(Taiwan Road Early Nature Disaster prevention Systems,
TRENDS)。為更新系統資料、提高分析準確度並與相關單位 之監 測資料進行驗證,本計畫將納入本所近期研究之分析模組及成果,
並確認系統實用性及穩定性。
本 研 究 年 度 內 計 畫 先 至 公 路 總 局 某 一 個 養 護 工 程 處 進 行 系 統 介 紹 與 訪 談 , 藉 由 系 統 簡 介 讓 公 路 橋 梁 管 理 單 位 了 解 系 統 特 性,並由訪談過程了解橋梁管理單位實務運作情形及使用需求,
作為本年度系統與研究方向修正之依據。本年度預計新增與更新 項目除系統維護外另包括 :(1)鋼結構橋梁維護策略 :鋼結構橋梁風 險 分 析 及 維 護 策 略 單 橋 分 析 模 式 擴 展 至 群 橋 風 險 管 理 及 維 護 策 略,與前期「橋梁殘餘壽齡與保全評估決策模式之研發」鋼筋混 凝土群橋風險管理及維護策略成果結合,並建置公路總局轄管橋 梁 (含鋼筋混凝土橋及鋼橋 )風險分析資料庫及風險評估與查詢功 能 模 組 。 (2)整 體橋 梁 耐 震 能 力 評估 : 進 行 1座 整 體 橋 梁 耐 震 能 力 側推案例,並持續蒐集整體橋梁耐震能力評估案例並納入系統資 料庫。(3)橋梁振動頻率方面,選取1座橋梁安裝2組以上速度計同 時進行橋梁多點頻率梁測,藉以了解振動頻率雜訊來源與變動原 因 。 (4)橋 梁 巡 查 與 檢 測 路 徑 規 劃 部 分 :精 進 災 後 橋 梁 巡 查 與 檢 測 路線規劃模式,與建置巡查與檢測路徑規劃模組。
1.2 計畫目的
本 計 畫 研 究 目 的 為 進 行 臺 灣 公 路 早 期 防 救 災 決 策 支 援 系 統 (TRENDS)維運,並擬針對以下不同領域進行系統模式更新、提高 分析準確度,確認系統實用性及穩定性,包括 : (1)鋼結構橋梁維 護策略擬定建議。(2)整體橋梁耐震能力評估模式。(3)橋梁振動頻 率之驗證。(4)橋梁巡查與檢測路徑規劃之精進。
1.3 研究範圍與對象
為了使本研究預測模式具體且合理,必須針對研究範圍加以 限制與規範,期能使實際成果與所預期相符,本研究的範圍限制 如下:1.本研究僅針對公路總局轄管橋墩材質為鋼筋混凝土之橋 梁進行研究。2.橋梁上部結構材質包括鋼結構與鋼筋混凝土。3.完 整橋梁模型指具有上、下部各細部構件、元件資料之模型 。
1.4 研究內容與工作項目
1.系統維護部分:
(1)至 公 路 總 局 1個 養 護 工 程 處 進 行 系 統 橋 梁 維 護 策 略 模 組 介 紹與訪談。
(2)依訪談結論修改系統橋梁維護策略模組,以符合橋管單位 實務使用需求。
(3)針對橋梁耐震能力資料庫更新需求,檢核目前影響因子是 否足夠推求實際橋梁現況之耐震能力。
(4)系統資料庫更新及維護運作管理 。 (5)製作系統操作手冊 。
2.橋梁維護策略最佳化 部分:
(1)建立鋼橋群橋風險管理及維護策略 。
(2)建置公路總局轄管鋼結構橋梁風險分析資料庫 。
(3)建置鋼橋梁風險評估與查詢功能模組 。
(4)與前期「橋梁殘餘壽齡與保全評估決策模式之研發」鋼筋 混凝土群橋風險管理及維護策略成果結合,並建置公路總 局 轄 管 橋 梁 (含 鋼 筋 混 凝 土 橋 及 鋼 橋 ) 群 橋 風 險 分 析 資 料 庫及風險評估與查詢功能模組 。
(5)建 置 公 路 總 局轄 管 橋 梁 (含 鋼 筋混 凝 土 橋 及 鋼橋 )維護策略 最佳化模式。
3.整體橋梁耐震能力評估部分 :
(1)選取公路總局 1座橋梁進行整體橋梁耐震能力側推分析 。 (2)持 續蒐 集整 體橋 梁 耐震 能力 評估案 例 並納 入系 統資料 庫 。 4.橋梁振動檢測分析部分 :
(1)選 取 1座 橋 梁 安 裝 2組 以 上 速 度 計 同 時 進 行 橋 梁 多 點 頻 率 量測,藉以了解振動頻率雜訊來源與變動原因 。
5.橋梁災後巡查與檢測路線規劃部分:
(1)精進災後橋梁巡查與檢測路線規劃模式 。 (2)建置巡查與檢測路徑規劃模組。
1.5 研究方法及進行步驟
依據計畫目的,研究內容分為七個階段,如圖1.1所示,以下 章節針對各階段分別敘述。
至公路總局1養護工程處訪談。
第一階段:文獻回顧與研究團隊組成
首先針對目前橋梁防救災系統進行了解,找出目前問題或狀 況,據以擬定本研究之研究目的,並組成研究團隊,由具備橋梁 防災資訊管理系統經驗與資訊管理人員組成,提升計畫成功度。
第二階段:臺灣公路早期防救災決策支援系統維護營運
臺 灣 公 路 早 期 防 救 災 決 策 支 援 系 統 (TRENDS)維 護 與 資 料 更 新、模式作業化環境之改善及維護等相關工作。針對系統橋梁維 護策略模組訪談並修改,以符合橋管單位實務使用需求。檢核目 前橋梁耐震能力資料庫影響因子,讓耐震能力推估能精進更新至 實際橋梁現況之耐震能力,並製作系統操作手冊。
第三階段:鋼結構橋梁維護分析模式精進
擬定鋼結構橋梁生命週期成本導向之橋梁風險評估模式,建 置公路總局轄管橋梁 (含鋼筋混凝土橋及鋼橋 )維護策略最佳化模 式。
第四階段:橋梁整體耐震能力評估模式案例分析
建 立 1座 橋 梁 進行整 體 橋 梁 耐 震 能 力 側 推 分 析 並 更 新 系 統 資 料庫。
第五階段:橋梁振動檢測案例分析
選 取 選 取 1座 橋 梁 安 裝 2組 以 上 速 度 計 同 時 進 行 橋 梁 振 動 多 點頻率量測。
第六階段:災後橋梁巡查與檢測路線規劃模式精進
精進橋梁災後橋梁巡查與檢測路線規劃模式,並建置巡查與 檢測路徑規劃模組。
第七階段:結論與建議
針對本研究所完成之研究,提出適當之結論與建議以供後續 研究發展及實際運用時之參考。
上述主要工作內容之連結性如圖 1.2所示,其中TRENDS系統 維護營運貫穿整個計畫,而鋼結構橋梁維護分析模式精進部分可 提升災前階段對於橋梁原有能力之掌控性,了解各橋梁現況,進 而提早進行相關維護補強作業。而在橋梁整體耐震能力評估模式 案例分析部分,則以橋梁耐震能力評估在不同地震下是否有損壞 之可能性。當有破壞可能性,在災時則可透過災害橋梁 巡查與檢 測路線規劃模式,依照巡查與檢測路徑之遠近或是橋梁破壞機率 等條件做為巡查與檢測路線規畫之考量因子。而巡查與檢測後,
若該橋梁已封閉,在決定是否開放通行階段,則可以參考橋梁振 動案例分析,根據橋梁災前與災後之主頻變化,輔助評估橋梁是 否有遭受到無法以肉眼觀察之內傷。
圖 1.2 研究工作項目連結圖