目錄 致謝 I 中文摘要 III Abstract V 目錄 VII 圖目錄 X 表目錄 XIII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究目的 2 1.3 論文架構 3 第二章 文獻回顧 5 2.1 塗膜耐用年限評估 5 2.1.1 表面被覆材耐久性相關研究 5 2.2 橋梁生命週期成本 14 2.2.1 生命週期成本概述 14 2.2.2 橋梁生命週期成本相關研究 16 第三章 塗膜耐用年限評估 18 3.1 試驗資料 19 3.1.1 資料選用 19 3.2 評估結果 27 第四章 橋梁生命週期成本評估模式 31 4.1 鋼橋與混凝土橋生命週期成本項目 31 4.1.1 鋼橋生命週期成本項目 31 4.1.2 混凝土橋生命週期成本項目 32 4.2 定期維護成本 33 4.2.1 考慮之橋梁構件與歷史資料 33 4.2.2 貝式分析估算構件年維護次數 42 4.2.3 構件單次維護費用 52 4.2.4 構件分數對應維護費用 54 4.2.5 修正係數 55 4.2.6 定期維護成本 60 4.3 防蝕塗裝成本 62 4.3.1 防蝕塗裝成本計算流程 62 4.4 其餘成本項目 66 4.4.1 地震風險成本 66 4.4.2 拆除成本 70 4.4.3 回收效益 70 第五章 實例分析 71 5.1 鋼橋與混凝土橋生命週期成本 71 5.1.1 鋼橋生命週期成本分析 71 5.1.2 混凝土橋生命週期成本分析 84 5.2 橋梁生命週期成本評估系統建置 93 5.2.1 興建成本 93 5.2.2 形狀參數、尺度參數 95 5.2.3 構件單次維護費用 96 5.2.4 防蝕塗裝成本 98 5.2.5 其餘生命週期成本相關項目 98 5.2.6 系統建置 99 5.2.7 鋼橋與混凝土橋生命週期成本比較 103 第六章 結論與建議 113 6.1 結論 113 6.2 建議 114 參考文獻 115 圖目錄 圖3- 1聚胺脂與氟素各廠商試片與試驗種類 19 圖3- 2廠商A之單層面漆試片於各試驗的光澤劣化圖 20 圖3- 3廠商B之單層面漆試片於各試驗的光澤劣化圖 21 圖3- 4廠商C之單層面漆試片於各試驗的光澤劣化圖 22 圖3- 5廠商A之單層面漆試片於各試驗的色差劣化圖 23 圖3- 6廠商B之單層面漆試片於各試驗的色差劣化圖 24 圖3- 7廠商C之單層面漆試片於各試驗的色差劣化圖 25 圖3- 8廠商A與C之單層面漆試片於現地曝曬的光澤率劣化圖 26 圖3- 9廠商A與C之單層面漆試片於現地曝曬的色差劣化圖 27 圖4- 1台北24座鋼橋地理位置 33 圖4- 2台北41座混凝土橋地理位置 33 圖4- 3 D.E.R.U檢測狀況評估表[15] 35 圖4- 4鋼橋構件貝氏分析後年維護次數變化 46 圖4- 5鋼橋構件貝氏分析後年維護次數變化 47 圖4- 6鋼橋構件貝氏分析後年維護次數變化 48 圖4- 7混凝土橋構件貝氏分析後年維護次數變化 49 圖4- 8混凝土橋構件貝氏分析後年維護次數變化 50 圖4- 9混凝土橋構件貝氏分析後年維護次數變化 51 圖4- 10鋪面系統分數下降對應維護費用 55 圖4- 11鋼橋維護費用比值分布圖 59 圖4- 12混凝土橋維護費用比值分布圖 59 圖4- 13鋼橋定期維護成本各項構件比例 61 圖4- 14鋼橋維護成本各項構件比例 61 圖4- 15混凝土橋維護成本各項比例 62 圖4- 16不同損害狀態之耐震易損性曲線與損害狀態機率分布[14] 67 圖5- 1台北24座鋼橋更換塗裝系統對生命週期成本下降比例 76 圖5- 2不同定期維護週期生命週期成本正規化 76 圖5- 3不同利率下(0%)定期維護成本比例 82 圖5- 4不同利率下(3%)定期維護成本比例 82 圖5- 5不同利率下(5%)定期維護成本比例 83 圖5- 6不同利率下(0%)防蝕塗裝成本比例 83 圖5- 7不同利率下(3%)防蝕塗裝成本比例 84 圖5- 8不同利率下(5%)防蝕塗裝成本比例 84 圖5- 9不同利率下(0%)定期維護成本比例 90 圖5- 10不同利率下(3%)定期維護成本比例 90 圖5- 11不同利率(5%)下定期維護成本比例 91 圖5- 12不同定期維護週期生命週期成本正規化 91 圖5- 13鋼橋分析模組參數輸入介面 100 圖5- 14鋼橋分析模組生命週期成本輸出介面 101 圖5- 15混凝土橋分析模組參數輸入介面 102 圖5- 16混凝土橋分析模組生命週期成本輸出介面 103 圖5- 17不同鋼橋類型生命週期成本不同利率下變化(聚胺脂5年) 106 圖5- 18不同鋼橋類型生命週期成本不同利率下變化(氟素15年) 107 圖5- 19不同混凝土橋類型生命週期成本於不同利率下之變化 109 圖5- 20鋼橋與混凝土橋生命週期成本比較 111 圖5- 21鋼橋與混凝土橋生命週期成本比較(混凝土橋採用2785座) 112 表目錄 表2- 1估計耐用年限條件之比較(日本建築學會與ISO)[2] 6 表2- 2嚴重腐蝕環境下塗膜之誘導期及消耗速率[3] 8 表2- 3嚴重腐蝕環境下塗膜之誘導期及消耗速率修正[3] 8 表2- 4美觀使用年限[3] 9 表2- 5塗膜之消耗速率[3] 9 表2- 6新建之C5塗裝系統使用年限計算範例[3] 10 表2- 7面漆耐候與美觀耐用年限[2] 13 表2- 8塗裝系統防蝕耐用年限[2] 13 表3- 1聚胺脂樹脂與氟素樹脂耐用年限(氙弧燈)[2] 28 表3- 2聚胺脂樹脂與氟素樹脂耐用年限(QUV)[2] 28 表3- 3聚胺脂樹脂與氟素樹脂耐用年限更新(氙弧燈) 28 表3- 4聚胺脂樹脂與氟素樹脂耐用年限更新(QUV) 29 表3- 5聚胺脂樹脂與氟素樹脂耐用年限(氙弧燈) 29 表3- 6聚胺脂樹脂與氟素樹脂耐用年限(QUV) 29 表4- 1 D.E.R.U評估系統橋梁構件分類[15] 34 表4- 2構件劣化狀況之檢測評等準則[15] 35 表4- 3各構件對橋梁重要性權重參考表[16] 36 表4- 4 編號3號混凝土橋梁構件Ici值變化 38 表4- 5混凝土橋梁構件進入維修時Ici門檻值 39 表4- 6混凝土橋構件整理後之門檻值 40 表4- 7鋼橋構件整理後之門檻值 41 表4- 8專家建議橋梁構件劣化速率[10] 42 表4- 9專家建議構件門檻值[10] 42 表4- 10編號13號混凝土橋構件事前分布 44 表4- 11編號13號混凝土橋構件事後分布 45 表4- 12鋼橋專家建議年維護次數轉換100年總維護次數 45 表4- 13混凝土橋專家建議年維護次數轉換100年總維護次數 49 表4- 14橋梁一般檢測評估狀況報告表維修項目 52 表4- 15各項工法單價 53 表4- 16構件歷史維護費用(元) 54 表4- 17台北22座鋼橋歷史年維護費用與推估年維護費用比值 57 表4- 18台北32座混凝土橋歷史維護費用與推估費用比值 58 表4- 19不同利率下鋼橋與混凝土橋修正係數 59 表4- 20鋼橋之鋼體積與重量計算 63 表4- 21鋼橋單次塗裝費用(萬) 64 表4- 22鋼橋投影面積與重量比值 65 表4- 23台灣地區一般典型橋梁分類[14] 68 表4- 24各類橋梁正規化易損性曲線參數mi及βi[14] 68 表4- 25典型橋梁各種損壞狀態之修復成本與新建成本之比值ri[14] 69 表4- 26多垮橋梁3D修正係數"K3D" [14] 70 表5- 1鋼橋定期維護費用最低費用週期 71 表5- 2各國生命週期成本評估法利率[17] 72 表5- 3鋼橋不同利率對對低維護費用週期影響 72 表5- 4鋼橋生命週期成本 74 表5- 5鋼橋生命週期成本 75 表5- 6台北24座鋼橋不同定期維護週期生命週期成本平均 77 表5- 7以興建成本正規化定期維護成本 78 表5- 8以興建成本正規化防蝕塗裝成本(5年聚胺脂) 79 表5- 9以興建成本正規化防蝕塗裝成本(15年氟素樹脂) 80 表5- 10正規化生命週期成本(5年聚胺脂) 81 表5- 11混凝土橋定期維護費用最低費用週期 85 表5- 12混凝土橋不同利率對對低維護費用週期影響 85 表5- 13混凝土橋生命週期成本 86 表5- 14混凝土橋生命週期成本興建成本正規化 88 表5- 15台北41座鋼橋不同定期維護週期生命週期成本平均 92 表5- 16鋼橋興建成本估算 94 表5- 17混凝土橋興建成本估算 94 表5- 18混凝土橋興建成本推估 94 表5- 19箱型橋/箱型梁構件形狀參數與尺度參數 95 表5- 20鋼橋橋面版單次維護費用/投影面積 97 表5- 21各鋼構橋梁類型橋面版單次維護費用/投影面積比值 98 表5- 22各類別橋梁平均投影面積/重量 98 表5- 23鋼橋基本資料(假設) 104 表5- 24各類結構型式/主梁型式鋼橋生命週期成本(聚胺脂樹脂) 104 表5- 25各類結構型式/主梁型式鋼橋生命週期成本(聚胺脂樹脂) 105 表5- 26各類結構型式/主梁型式鋼橋生命週期成本(聚胺脂樹脂) 105 表5- 27各類結構型式/主梁型式鋼橋生命週期成本(聚胺脂樹脂) 105 表5- 28各類結構型式/主梁型式鋼橋生命週期成本(氟素樹脂) 105 表5- 29各類結構型式/主梁型式鋼橋生命週期成本(氟素樹脂) 105 表5- 30各類結構型式/主梁型式鋼橋生命週期成本(氟素樹脂) 106 表5- 31各類結構型式/主梁型式鋼橋生命週期成本(氟素樹脂) 106 表5- 32混凝土橋基本資料(假設) 107 表5- 33各結構型式/主梁型式混凝土橋生命週期成本(200m2) 108 表5- 34各結構型式/主梁型式混凝土橋生命週期成本(900m2) 108 表5- 35各結構型式/主梁型式混凝土橋生命週期成本(5000m2) 108 表5- 36各結構型式/主梁型式混凝土橋生命週期成本(12000m2) 108