第四章 自錨式懸索橋之靜態荷載反應分析
4.3 分析結果與探討比較
4.3.3 結構參數變化對自錨式懸索橋靜態荷載反應之影響
-0.12 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸方向座標(m) 主梁豎向變位(m)
有拱度 無拱度
圖4-15 有無拱度對自錨式懸索橋主梁變位比較圖
表 4-5 有無拱度對自錨式懸索橋分析結果比較 跨中軸力
(KN)
跨中剪力 (KN)
跨中彎矩 (KN-m)
跨中變位 (m)
有拱度 -8658 -228.1 3797 -0.0907 無拱度 -9945 -242.4 4850 -0.1123 相差百分比 12.94% 5.90% 21.71% 19.18%
4.3.3 結構參數變化對自錨式懸索橋靜態荷載反應之影響
纜彈性模數增加而增加。而主纜彈性模數對於主梁軸力、剪力、彎矩 與位移有相當大的影響，尤其以影響主梁彎矩為最大。因此，在自錨 式懸索橋設計時，可以選擇彈性模數較高的主纜材料來提升橋梁的承 載能力。
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 主梁軸力(KN)
0.7EC 1.0EC 1.3EC
圖4-16 改變主纜彈性模數對自錨式懸索橋主梁軸力比較圖
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 主梁剪力(KN)
0.7EC 1.0EC 1.3EC
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 主梁彎矩(KN-m)
0.7EC 1.0EC 1.3EC
圖4-18 改變主纜彈性模數對自錨式懸索橋主梁彎矩比較圖
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 豎向位移(m)
0.7EC 1.0EC 1.3EC
圖4-19 改變主纜彈性模數對自錨式懸索橋主梁位移比較圖 4.3.3.2 改變主塔彈性模數
表 4-6 與圖 4-20 至圖 4-23 所示為改變主塔彈性模數，自錨式懸 索橋主梁軸力、剪力、彎矩及變位的分析結果。由此結果可看出，主
梁剪力、彎矩與位移隨著主塔彈性模數增加而減小，主梁軸力隨著主 塔彈性模數增加而增加。而主塔彈性模數對於主梁內力與位移影響相 當微小。因此，提高主塔的彈性模數對於提高橋梁承載能力並無太大 作用。
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁軸力(KN)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
圖4-20 改變主塔彈性模數對自錨式懸索橋主梁軸力比較圖
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁剪力(KN)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁彎矩(KN-m)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
圖4-22 改變主塔彈性模數對自錨式懸索橋主梁彎矩比較圖
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 豎向位移(m)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
圖4-23 改變主塔彈性模數對自錨式懸索橋主梁位移比較圖 4.3.3.3 改變主梁彈性模數
表 4-5 與圖 4-24 至圖 4-27 所示為改變主梁彈性模數，自錨式懸 索橋主梁軸力、剪力、彎矩及變位的分析結果。由此結果可看出，主
梁軸力與位移隨著主梁彈性模數增加而減小，主梁剪力與彎矩隨著主 梁彈性模數增加而增加。由此可見，放大主梁的彈性模數，對於自錨 式懸索橋能有效的減少主梁變位，但主梁彎矩也會相對增加，因此，
不能為了減小主梁跨中變位而盲目地增加主梁的彈性模數。
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁軸力(KN)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
圖4-24 改變主梁彈性模數對自錨式懸索橋主梁軸力比較圖
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁剪力(KN)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁彎矩(KN-m)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
圖4-26 改變主梁彈性模數對自錨式懸索橋主梁彎矩比較圖
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 豎向位移(m)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
圖4-27 改變主梁彈性模數對自錨式懸索橋主梁位移比較圖 4.3.3.4 改變吊索彈性模數
表 4-6 與圖 4-28 至圖 4-31 所示為改變吊索彈性模數，自錨式懸 索橋主梁軸力、剪力、彎矩及變位的分析結果。由此結果可看出，主
梁剪力、彎矩與位移隨著吊索彈性模數增加而減小，主梁軸力隨著吊 索彈性模數增加而增加。而吊索彈性模數對於主梁內力與位移影響相 當有限。因此，提高吊索的彈性模數對於提高橋梁承載能力並無太大 作用。
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁軸力(KN)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
圖4-28 改變吊索彈性模數對自錨式懸索橋主梁軸力比較圖
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁剪力(KN)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁彎矩(KN-m)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
圖4-30 改變吊索彈性模數對自錨式懸索橋主梁彎矩比較圖
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 豎向位移(m)
0.7Eg 1.0Eg 1.3Eg
圖4-31 改變吊索彈性模數對自錨式懸索橋主梁位移比較圖 4.3.3.5 改變主纜斷面積
表 4-6 與圖 4-32 至圖 4-35 所示為改變主纜斷面積，自錨式懸索 橋主梁軸力、剪力、彎矩及變位的分析結果。由此結果可看出，主梁
剪力、彎矩與位移隨著主纜斷面積增加而減小，主梁軸力隨著主纜斷 面積增加而增加。而主纜斷面積對於主梁軸力、剪力、彎矩與位移有 相當大的影響，尤其以影響主梁彎矩為最大。因此，在自錨式懸索橋 設計時，可以選擇斷主纜面積較大來提升橋梁的承載能力。
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁軸力(KN)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖 4-32 改變主纜斷面積對自錨式懸索橋主梁軸力比較圖
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁剪力(KN)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁彎矩(KN-m)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖 4-34 改變主纜斷面積對自錨式懸索橋主梁彎矩比較圖
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 豎向位移(m)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖 4-35 改變主纜斷面積對自錨式懸索橋主梁位移比較圖 4.3.3.6 改變主梁斷面積
表 4-6 與圖 4-36 至圖 4-39 所示為改變主梁斷面積，自錨式懸索 橋主梁軸力、剪力、彎矩及變位的分析結果。由此結果可看出，主梁
剪力、彎矩與位移隨著主梁斷面積增加而減小，主梁軸力隨著主梁斷 面積增加而增加。而主梁斷面積對於主梁內力與位移影響相當有限。
因此，提高主梁斷面積對於提高橋梁承載能力並無太大作用。
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁軸力(KN)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖 4-36 改變主梁斷面積對自錨式懸索橋主梁軸力比較圖
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁剪力(KN)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖 4-37 改變主梁斷面積對自錨式懸索橋主梁剪力比較圖
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁彎矩(KN-m)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖 4-38 改變主梁斷面積對自錨式懸索橋主梁彎矩比較圖
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 豎向位移(m)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖 4-39 改變主梁斷面積對自錨式懸索橋主梁位移比較圖 4.3.3.7 改變吊索斷面積
表 4-6 與圖 4-40 至圖 4-43 所示為改變吊索斷面積，自錨式懸索 橋主梁軸力、剪力、彎矩及變位的分析結果。由此結果可看出，主梁
剪力、彎矩與位移隨著吊索斷面積增加而減小，主梁軸力隨著吊索斷 面積增加而增加。而吊索斷面積對於主梁內力與位移影響相當有限。
因此，提高吊索斷面積對於提高橋梁承載能力並無太大作用。
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁軸力(KN)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖4-40 改變主塔彈性模數對自錨式懸索橋主梁軸力比較圖
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁剪力(KN)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖4-41 改變主塔彈性模數對自錨式懸索橋主梁剪力比較圖
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁彎矩(KN-m)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖4-42 改變主塔彈性模數對自錨式懸索橋主梁彎矩比較圖
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 豎向位移(m)
0.7Ag 1.0Ag 1.3Ag
圖4-43 改變主塔彈性模數對自錨式懸索橋主梁位移比較圖 4.3.3.8 改變主梁慣性矩
表 4-6 與圖 4-44 至圖 4-47 所示為改變主梁慣性矩，自錨式懸索 橋主梁軸力、剪力、彎矩及變位的分析結果。由此結果可看出，主梁
軸力與位移隨著主梁慣性矩增加而減小，主梁剪力與彎矩隨著主梁慣 性矩增加而增加。由此可見，放大主梁的慣性矩，對於自錨式懸索橋 能有效的減少主梁變位，但主梁彎矩也會相對增加，因此，不能為了 減小主梁跨中變位而盲目地增加主梁的慣性矩。
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁軸力(KN)
0.7Iz 1.0Iz 1.3Iz
圖 4-44 改變主梁慣性矩對自錨式懸索橋主梁軸力比較圖
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁剪力(KN)
0.7Iz 1.0Iz 1.3Iz
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m)
主梁彎矩(KN-m)
0.7Iz 1.0Iz 1.3Iz
圖 4-46 改變主梁慣性矩對自錨式懸索橋主梁彎矩比較圖
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 18 36 54 72 90 108
沿橋軸向座標(m) 豎向位移(m)
0.7Iz 1.0Iz 1.3Iz
圖 4-47 改變主梁慣性矩對自錨式懸索橋主梁位移比較圖
表4-6 改變結構參數對自錨式懸索橋分析結果比較 跨中軸力
(KN)
跨中剪力 (KN)
跨中彎矩 (KN-m)
跨中垂直 位移 (m) -8658 -228.1 3797 -0.0907
100% 100% 100% 100%
-7913 -201.0 7926 -0.1746 91.39% 88.12% 208.74% 192.38%
-9153 -246.1 1038 -0.0348 105.72% 107.86% 27.35% 38.30%
-8633 -227.7 3871 -0.0927 99.71% 99.82% 101.96% 102.20%
-8673 -228.3 3757 -0.0896 100.17% 100.09% 98.94% 98.80%
-8820 -233.3 3052 -0.1070 101.87% 102.27% 80.37% 117.96%
-8515 -224.0 4401 -0.0798 98.35% 98.19% 115.90% 87.90%
-8606 -226.5 4061 -0.0962 99.40% 99.30% 106.95% 106.02%
-8687 -229.0 3648 -0.0876 100.34% 100.39% 96.07% 96.60%
-7894 -201.4 7879 -0.1736 91.17% 88.29% 207.50% 191.33%
-9175 -245.8 1070 -0.0354 105.97% 107.73% 28.18% 39.01%
-8569 -227.3 3947 -0.0938 98.98% 99.64% 103.94% 103.39%
-8706 -228.6 3715 -0.0891 100.56% 100.20% 97.84% 98.15%
-8605 -226.5 4054 -0.0960 99.39% 99.31% 106.76% 105.82%
-8688 -229.0 3653 -0.0878 100.35% 100.39% 96.21% 96.75%
-8902 -233.9 2930 -0.1035 102.82% 102.54% 77.17% 114.05%
-8464 -223.5 4494 -0.0812 項目
原始 0%
改變主纜彈性模數
-30%
+30%
改變主塔彈性模數
-30%
+30%
改變主梁彈性模數
-30%
+30%
改變吊索彈性模數
-30%
+30%
改變主纜斷面積
-30%
+30%
改變主梁慣性矩
-30%
+30%
改變主梁斷面積
-30%
+30%
改變吊索斷面積
-30%
+30%