第五章 現地非破壞檢測系統之開發
6.4 長圓形複合式沉箱之現地檢測分析與數值模擬結果比較
比較
本文第四章曾對長圓形複合式沉箱進行了初步之數值模擬分析，以了解檢測位
置對沉箱反應訊號之影響。在上述研究中顯示，圖4.3 所顯示之三種檢測位置以第 3 號位置為最佳，因此，本次現地實驗即取2 號與 3 號位置進行現場檢測試驗。1 號檢 測位置因現地施工環境與檢測安全而無法進行。圖6.14 與 6.15 為現地檢測情形之一 二。此次檢測在2 號與 3 號兩個檢測位置分別使用了大型與中型衝擊鎚進行試驗。為 了進行統一之比較，因此將各施力之最大振幅皆調整為1。數值模式依照現場情況進 行模擬，其各種參數設定如表6.3 所示。圖 6.16 為沉箱檢測位置示意圖，圖 6.17 為 模擬沉箱之有限元素網格圖。
圖 6.14 長圓形複合式沉箱現地檢測照片之一
圖 6.15 長圓形複合式沉箱現地檢測照片之二
表 6.3 長圓形複合式沉箱之數值模擬參數設定
Caisson Young’s modulus E (N/m2) 2.683×1010
Poisson’s Ratio ν 0.2
Mass Density (kg/m3) 2300 P-wave Velocity Vp (m/s) 3600 R-wave Velocity VR (m/s) 2008
圖 6.16 花蓮壽豐溪大橋長圓形複合式沉箱之檢測位置示意圖
圖 6.17 模擬現地長圓形複合式沉箱之有限元素網格圖
6.4.1 2 號檢測位置之現地實測與數值模擬之結果比較
2 號檢測位置之可能受測反應在第四章中有初步之討論，當時推論此位置較易受
緊鄰施測點之隔板的影響。圖6.18 與圖 6.19 所示為使用中型與大型衝擊鎚之施力歷 時曲線。而其對應之速度反應曲線（實測與數值模擬結果）則顯示於圖6.20 與 6.21 中。由大型衝擊鎚之實測結果（圖6.21）可發現週期性之振幅，其時間差為 2.52ms，
由此可反算出其反映長度為4.54m，與實際設計之長度 5m 比較，其誤差為 9.2%。相 較之下，中型衝擊鎚所呈現之結果較不理想。
圖6.18 數值模擬與現地實測長圓形沉箱在 2 號位置受中型衝擊鎚作用之施力曲線圖
圖6.19 數值模擬與現地實測長圓形沉箱在 2 號位置受大型衝擊鎚作用之施力曲線圖
圖6.20 數值模擬與現地實測長圓形沉箱在 2 號位置受中型衝擊鎚之 速度反應曲線圖
圖6.21 數值模擬與現地實測長圓形沉箱在 2 號位置受大型衝擊鎚之 速度反應曲線圖
6.4.2 3 號檢測位置之現地實測與數值模擬結果之比較
在前文第四章數值模式之研究中有一初步結論，即3 號檢測位置將是較理想之施
測地點。本節即探討3 號檢測位置所得之現地實測與數值模擬結果之比較。圖 6.22 與6.23 所示為使用中型與大型衝擊鎚之施力歷時曲線，其中圖 6.23 中因大型衝擊鎚 施力較大，超出儀器所擷取之範圍，故在兩者在比較上，主要還是以接觸時間相同為 主。而其對應之速度反應曲線（實測與數值模擬結果）則顯示於圖6.24 與 6.25 中。
由中型衝擊鎚之實測結果（圖6.24）可發現週期性之振幅，其時間差為 2.66ms，由 此可反算出其反映長度為4.78m，與實際設計長度 5m 比較，其誤差為 4.4%。而大型 衝擊鎚之結果（圖6.25），其週期性振幅之時間差同為 2.66ms。
3 號位置之檢測結果在兩種不同衝擊作用下，其結果都極為相近。與 2 號檢測位 置比較，3 號檢測位置所得之反應波形更易於判讀其反射波之到達，正如第四章所預 期之結果。
圖6.22 數值模擬與現地實測長圓形沉箱在 3 號位置受中型衝擊鎚作用之施力曲線圖
圖6.23 數值模擬與現地實測長圓形沉箱在 3 號位置受大型衝擊鎚作用之施力曲線圖
圖6.24 數值模擬與現地實測長圓形沉箱在 3 號位置受中型衝擊鎚之 速度反應曲線圖
圖6.25 數值模擬與現地實測長圓形沉箱在 3 號位置受大型衝擊鎚之 速度反應曲線圖