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研究生: 李翊佳
Yi-Chia Lee
論文名稱: 氯鹽環境下鋼橋腐蝕後之支承部位承載能力評估方法建立
Evaluation Method of load-carrying capacities of bearing parts for Steel bridges corroded by the chloride environment
指導教授: 邱建國
Chien-Kuo Chiu
黎益肇
Yi-chao Li
口試委員: 陳正誠
Cheng-Cheng Chen
蕭博謙
Po-Chien Hsiao
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 272
中文關鍵詞: 氯鹽預測公式金屬腐蝕速率鋼橋腐蝕承載能力評估公式
外文關鍵詞: airborne chloride prediction equation, metal corrosion rate, steel bridge corrosion, load-carrying capacity, evaluation equation
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臺灣四面環海、季風強烈,許多沿海鋼橋坐落於腐蝕環境較嚴重的地方,腐蝕是許多鋼橋在檢測時主要劣化原因,造成鋼橋支承端或支承上部主要構件斷面損失,影響端部承載能力,隨服務年限增長,會使結構安全性與使用性能逐漸下降。為了瞭解氯鹽環境下,鋼橋腐蝕後承載能力殘存率,本研究提出一套可以從腐蝕環境之大氣條件與海岸條件推估鋼橋剩餘承載能力之分析流程。
本研究引用日本學者小漥幸惠的氯鹽預測公式,選擇臺灣三個區域進行分析,並結合金屬腐蝕速率公式計算出鋼材腐蝕深度。針對鋼橋支承端部與端部腹板進行有限元素軟體分析,在不同腐蝕型態、腐蝕高度、腐蝕寬度與剩餘厚度下,了解承載能力下降程度,提出三種承載能力評估公式,包含簡易評估公式與詳細評估公式。最後,簡易評估公式可與環境資料及金屬腐蝕速率公式結合,建立一套從大氣腐蝕條件推估鋼橋端部剩餘承載能力的分析流程,了解鋼橋隨時間劣化對支承部位承載能力的影響。


In Taiwan, many steel bridges are located in severe chloride environment which causes corrosion at the girder end. Corrosion is the main reason for the deterioration of many steel bridges during inspection, resulting in thickness loss and affect the load-carrying capacity of bearing part. With the increase of service years, the structural safety and serviceability will decline. In order to understand the residual rate of bearing capacity of steel bridges after corrosion in chloride environment, this study proposes a set of analytical procedures for estimating the remaining bearing capacity of steel bridges from the atmospheric conditions and coastal conditions of the corrosive environment.
In this study, a calculation model for airborne chloride ion from Kokubo is used to calculate atmospheric chloride concentration and three regions in Taiwan were selected for analysis. The corrosion depth of steel was calculated based on equation from ISO 9225. By using finite element analysis, ABAQUS, the capacity of the corroded bridges can be evaluated under different corrosion patterns, corrosion heights, corrosion widths and remaining thicknesses. Three bearing capacity evaluation equations are proposed, including simple evaluation equation and detailed evaluation equation. Additionally, combined the simple evaluation equation with the environmental data and the metal corrosion rate equation, this study will establish an analysis process for estimating the residual bearing capacity of the steel bridge bearing part from the atmospheric corrosion conditions.

致謝 I 摘要 II ABSTRACT III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 IX 1 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 論文架構 2 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 國內外鹽害腐蝕預測模型 4 2.1.1 氯鹽與影響因子之關係 4 2.1.2 氯鹽採集方式 8 2.1.3 氯鹽衰減預測式 10 2.2 金屬腐蝕速率 20 2.2.1 大氣腐蝕環境分類 20 2.2.2 金屬腐蝕速率預測公式 23 2.3 鋼橋腐蝕模型 23 2.3.1 鋼橋腐蝕區域介紹 23 2.3.2 有限元素分析 27 2.3.3 鋼橋初始缺陷 28 2.3.4 國內外鋼橋腐蝕端部相關研究 32 3 第三章 模式驗證 38 3.1 氯鹽預測公式 38 3.1.1 大粒徑飛沫的生成與運輸 39 3.1.2 小粒徑飛沫的生成與運輸 42 3.1.3 飛沫濃度轉換成氯鹽濃度 46 3.1.4 模式驗證 48 3.1.5 大、小粒徑飛沫使用相同公式 60 3.1.6 氯鹽預測公式使用流程 60 3.2 鋼橋腐蝕模型分析 61 3.2.1 鋼橋尺寸說明 62 3.2.2 腐蝕區域與條件 63 3.2.3 模型分析流程 65 3.2.4 模式驗證 77 4 第四章 氯鹽衰減預測公式 83 4.1 標的位置介紹 84 4.1.1 五結 85 4.1.2 蘇澳 85 4.1.3 南澳 86 4.2 鹽害環境資料蒐集 87 4.2.1 氣象資料與海岸資料 87 4.2.2 氯鹽資料 90 4.2.3 資料選用整理 99 4.3 氯鹽預測公式引用結果 100 4.3.1 資料分析 100 4.3.2 計算條件整理 106 4.3.3 方法一計算結果 118 4.3.4 方法二計算結果 121 4.3.5 公式使用注意事項與不同方法比較 123 4.4 氯鹽預測公式應用 128 4.4.1 分析流程 128 4.4.2 示範例 129 5 第五章 鋼橋端部腐蝕承載能力評估 132 5.1 模型說明 132 5.1.1 鋼橋模型說明 132 5.1.2 腐蝕型態與程度 136 5.2 分析流程說明 139 5.2.1 基本模型設定 140 5.2.2 初始條件設定 143 5.2.3 鋼橋初始缺陷探討 147 5.3 端部腐蝕支承承載能力分析結果 151 5.4 端部腐蝕腹板剪力承載能力分析結果 164 5.5 鋼橋腐蝕承載能力評估公式 174 5.5.1 腐蝕影響圖 174 5.5.2 簡易評估公式 180 5.5.3 詳細評估公式 188 5.6 承載能力評估公式應用 197 5.6.1 分析流程 197 5.6.2 示範例 198 6 第六章 結論與建議 200 6.1 結論 200 6.2 建議 201 7 參考文獻 202 附錄A 207 附錄B 238 附錄C 245 附錄D 252

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無法下載圖示 全文公開日期 2025/09/17 (校內網路)
全文公開日期 2025/09/17 (校外網路)
全文公開日期 2025/09/17 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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