1.1 研究動機與目的
由於功能或美觀之考量，近年來脊背橋的結構形式已經很廣泛的 運用在世界各地。台灣位於地震頻繁之區域，因此對於脊背橋結構的 真實動態特性有必要深入探討。利用現地所量測之動態反應來識別結 構之動態特性(如自然振動頻率、振態與阻尼比)，是目前相當便利的 方法。根據識別結果可以驗證當初設計時之假設是否合理，以及完工 後與設計時之差異。但由於經濟考量，監測系統常無法量測完整之輸 入力與輸出反應。故實有必要在橋梁完工及監測系統啟動前，針對監 測系統之量測點之反應進行數值模擬，探討依此量測點反應所識別結 果之準確性。若有可能或必要，尚可調整量測點。
本研究工作分為三大部分：(1)利用基地地表微動量測資料，識 別脊背橋所在地之土層顯著週期；(2)利用設計圖建立有限元素模 型，模擬監測系統點之地震反應，並進一步依此反應識別系統動態特 性；(3)利用所建立有限元素模型分析移動載重下之動態放大係數，
以利將來橋體完成後進行車流載重試驗。
1.2 文獻回顧
結構物耐震設計中，為簡化分析或由於土壤性質之難掌握，通常
不會嚴謹地考慮結構-土壤互制；但為考慮工址地盤與土層對結構物 之影響，耐震設計規範中就以土層放大效應(土層顯著週期及放大倍 率)來簡化分析。很顯然地，不同場址有不同之土層放大效應。而且，
該土層放大效應會隨地震大小而改變。微地動量測常被用來預估場址 之土層放大效應；其常用分析方法有兩類：(1)傅氏譜或能量密度譜(含 auto-spectrum與cross-spectrum)技巧 (如Kanai and Tanaka (1961)、Ohta 等 人 (1978)、葉超雄等人 (1981)、 Safak (1991)與 Dravinski等 人 (1992))；(2)頻譜比法 (Kagami等人 (1982, 1986)、Nakamura (1989)、
Haile (1992)與溫國樑等人 (1997))。
雖然日本於1950年代即利用地表微動量測估算土層放大效應 (Kanai and Tanaka (1954))，且持續被使用；但微地動量測與地震反應 所得土層放大效應關連性之爭議一直存在，正反兩面之觀點可參考 Kudo (1995)與Brad (1998)的文獻回顧文章。一般認為，微地動量測所 估算得土層顯著週期與地震反應所得者一致，尤其在軟弱土層。但是 兩者所得之放大倍率一般是不一致的。Sardina和Midorikawa (2004) 比較Yokohsama市地震網之15筆地震資料與150工址之微地動量測所 得土層放大效應，以土層分類來探討微地動量測與地震反應所得土層 放大效應之關連性。
利用地震反應資料識別結構動態特性之傳統方法可以大概分為
頻率域與時間域分析法。頻率域之分析方法是將量測反應透過FFT轉 換至頻率域，估算頻率響應函數。雖然頻率域可以容易看出反應之頻 率特性，但由於FFT之特性及量測時間不夠長，常會造成洩漏(leakage) 及解析度不夠之問題，造成難以識別具有強烈模態干擾系統。於時間 域分析中，時間序列法如ARX或ARMAX模式 (Safak (1991)、Loh (1996)、Satio (1996))和次空間法 (VanDerVeen (1993) and Huang (2001))亦常被應用於結構物之地震反應，估算其動態特性。當量測自 由度較少時或反應具有較大雜訊時，上述時間域分析方法常因須提高 識別模式階數，導致求解過程困難。為了改善以上識別方法，Huang 等人 (2006)利用連續小波轉換，將離散化之運動方程式轉換至小波 空間，識別結構系統之自然振動頻率、阻尼比以及模態。如此，可有 系統地進行濾波並利用小波轉換之平移不變性提高識別之效率。
大多數動力放大效應之研究著重於橋樑的動態車行載重。早時評 估動力放大係數的參數僅考慮跨距或主振動頻率，Paultre et al. (1992) 將過去相關的分析及實驗研究，做了完整的文獻回顧。UrrutiaGalicia 和SalazarHernandez (1992)開始研究動力放大係數之最大值與簡支梁 變形之關係，並將研究延伸至不同支承條件的梁。Wang和Huang (1992) 則利用有限元素分析軟體來模擬自行假設斷面的斜張橋於受移動荷 重之衝擊效應，其使用懸吊系統來模擬載重車輛，並將實際測量所得
路面粗糙度數據區分成三個等級；一般、好和非常好，以討論路面粗 糙度對斜張橋受移動載重的影響，根據其結果歸納出兩個結論，(1) 當路面粗糙度等級為非常好時，DA大部分皆在0.2以下。但隨著路面 狀況漸差，DA將急遽增加。(2)衝擊效應對斜張橋主梁產生最大影響 的位置為主梁靠近橋塔兩側處，當載重車車速為70km/hr，此處最大 DA約為0.4。Humar和Hashif (1993)證明動力放大係數與車行速度和車 重之關係，推翻先前動力放大係數僅考慮單一參數之觀念。當車輛以 某一速度經過橋梁時，產生之反應(位移、剪力或彎矩)會大於靜態載 重下之反應。為了表示兩者之關係，Paultre等人 (1995)定義一係數 DAF(Dynamic Amplification Factor)，即最大動態反應與最大靜態反應 相除之值。Paultre 等人希望能建立一套橋梁車行試驗之標準以供後 人進行類似試驗參考。
1.3 論文內容
本文內容共分為六個章節，說明如下：
第一章 緒論。闡述研究動機與目的、文獻回顧以及內容大綱。
第二章 素地量測結果分析。利用素地實際量測結果，探討現地土層