本研究建立真實橋梁數值分析模型，並且經由車軌橋現地量測實驗結果驗證數值模型精確性，再由數值模型模擬地震作用下真實車軌橋互制下脫軌行為與脫軌係數。本研究進行脫軌振動台實驗，使用國家地震工程研究中心台鐵TR81型貨車轉向架脫軌實驗系統，考慮於不同正弦波及921集集地震歷時之振動下的脫軌機制，並且建立脫軌實驗曲線。車軌橋現地量測實驗，分別比對橋梁變位、鋼軌應變、橋梁振動速度、伸縮縫、軌道橋梁結構振動頻率。車軌橋數值分析模型中，混凝土強度與軌道參數均取自現地實驗量測數據。無地震下不同車速下車軌橋互制下車速與位移等曲線圖，並求得共振頻率。 此外、探討振動台脫軌曲線與現地車軌橋互制數值分析模型脫軌值差異性。本研究首度克服實驗量測技術問題，成功完成轉向架脫軌曲線圖，並且以接近真實車軌橋互制數值模型，計算出列車脫軌係數值。

Fiber-Reinforced Polymer (FRP) composites combine high strength, high stiffness, light weight, anti-corrosion and high durability than either of their constituents alone. The lightweight, high strength, non-corrosive and non-conductive attributes of FRPs have been of particular interest to the aviation industry. Nowadays, increasing numbers of application of FRP materials in civil engineering are being made and attracting engineers. In the USA, Europe, Canada, and Japan, various guidelines, codes and standards for the application of FRPs in civil engineering have been developed, which is also an important objective and direction for us. The 2012 International Workshop on Applications of FRP Composites in Civil Engineering, jointly organized by National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE), China Engineering Consultants Inc. (CECI) and Chinese Taiwan Society for Earthquake Engineering will be held in Taipei, Taiwan on November 5–6, 2012, at the NCREE. The primary objective of this international workshop is to advocate and promote the understanding and application of FRP techniques in Taiwan’s civil engineering projects. The international workshop will address the following topics: 1.Overview, Trends and Perspectives of FRP in Civil Engineering. 2.Design Codes and Guidelines for FRPs in Civil Engineering. 3.Advanced Research Topics on FRPs in Civil Engineering. 4.Applications of FRP Composites in Civil Engineering. Some outstanding professors and senior researchers were invited to present their achievements in the applications of FRP composites in civil engineering and to share their experiences. These include: Professor Urs MEIER from Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research, Switzerland; Dr. Benjamin TANG from the Bridge Engineering Section of the Oregon Department of Transportation, USA; Professor Moe M.S. CHEUNG from the Ottawa-Carleton Bridge Research Institute, Canada; Professor W.Q. LIU from Nanjing University of Technology, China; Professor J.G. TENG from the Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong; Professor SUGIURA from Kyoto University, Japan; Professor S.W. LEE from Kookmin University, Korea; Professor C.C. CHOU from the National Taiwan University; Adviser L.H. SHENG from China Engineering Consultants Inc.; and Dr. C.S. LEE from the National Science and Technology Center for Disaster Reduction, Taiwan. It is believed that this event will successfully advocate and promote the understanding and application of FRP techniques in Taiwan’s civil engineering projects and that local researchers and engineers will learn useful information.

近年來，地震與洪水所造成之複合式害，嚴重影響台灣橋梁的安 全。既有橋梁之耐震與耐洪能力，由於尺度與地質條件關係，研究人 員甚難於實驗室中以縮尺實驗方式忠實呈現，據以檢核其安全性。 2010 年10 月恰逢交通部公路總局於宜蘭縣大同鄉啟用新牛鬥橋，舊 牛鬥橋預定拆除，國家地震工程研究中心獲悉舊牛鬥橋可作為現地橋 梁工程研究的機會，經評估結構系統與實驗技術可行性，遂向公路總 局、經濟部第一河川局、宜蘭縣政府等主管機關提送實驗計畫並獲準 同意，另獲得國家實驗研究院研究經費支援，使本次現地橋梁耐震性 能實驗得以圓滿完成。本計畫主要包括：(1)P3 橋墩標竿試體耐震實 驗、(2)P4 橋墩基礎沖刷裸露耐震實驗、(3)P2 橋墩設計地震擬動態實 驗、（4）P5 橋墩沉箱測推實驗、（5）現地大地試驗等。本實驗於2010 年9 月初開始規劃，至2010 年12 月19 日完成，執行期間本中心與 台灣大學、成功大學、交通大學、中央大學、台北科技大學、雲林科 技大學、朝陽科技大學等10 多位教授和20 餘名研究生共同合作，實 驗成果預計對橋梁的土壤結構互制行為、橋梁基礎沖刷裸露後之耐震 能力、地震與基礎掏空的複合機制、光學監測在橋梁之應用，將可提 供更多的實驗資料與橋梁分析模式，有助於檢討橋梁受多重災害之耐 震與耐洪行為，提供未來橋梁耐震設計規範、耐震評估補強準則修訂 之參考。

本研究主要是採用向量式有限元素法來模擬鋼筋混凝土結構之非線性行為，因此利用向量式有限元素法之平面固體元來模擬混凝土受力之後的幾何非線性行為，以及利用向量式有限元素法之一維桁架桿件元來模擬鋼筋材受力之後的情形，將上述結合，構成鋼筋混凝土結構之數值模擬分析體系；在材料模型選擇中，混凝土採用非線性彈性模型，以Darwin和Pecknold之等效應變模型加以描述混凝土於加載過程中之非線性行為，鋼筋材料模型採用雙折線裡想彈塑性模型；鋼筋混凝土之間以完全握裹來模擬其效應；本文之數值算例針對三個部分來做驗證，首先針對Drawin 和Pecknold提出之混凝土非線性彈性模型進行驗證，確認對其理論應用之正確性，接著針對混凝土材料模型進行驗證，因此針對混凝土單軸試驗進行驗證；最後針對鋼筋混凝土進行驗證，藉由無箍筋之鋼筋混凝土簡支梁以及含箍筋之鋼筋混凝土簡支梁數值算例，來驗證鋼筋混凝土結構之非線性行為。透過一系列數值算例和實驗結果比較進行驗證，發現所開發之數值模擬程序確實可以有效的模擬鋼筋混凝土結構之非線性行為。

在此三年計畫之第一年計畫內容中，主要在使用顯式有限元分析軟體模擬橋梁之支承系統之非線性大變形行為，並將模擬結果與真實橡膠支承墊基本性能試驗加以比較，以求得可適用於日後不同規格之合成橡膠支承墊之模擬。由LS-DYNA軟體模擬所得之結果可知，超彈性材料所得之模擬結果較優於其他材料模型所得之模擬結果。模擬合成橡膠支承墊基本力學行為之過程，得到未來模擬橡膠支承墊時可供參考之材料性質參數範圍和模擬分析時可利用之技巧及關鍵問題。模擬所得到之橡膠支承墊基本力學性能結果，主要是用於提供未來模擬含支承系統之全尺寸橋梁受地震力作用下，支承系統的非線性歷時反應。

台灣地區存在許多使用老舊規範所設計之結構物，以及大量使用 磚造或加強磚造結構。由結構安全及耐久性的角度觀之，這些耐震能 力不足之結構應予以進行適當之補強。在發展含磚鋼筋混凝土結構工 法及規範的過程中，一般採用實驗及數值模擬二種方式進行之。 對磚牆進行數值模擬的同時，往往需要知道有關於水泥砂漿及紅 磚之材料參數，然而國內甚少有紅磚材料性質參數研究，本研究針對 水泥砂漿及紅磚之材料性質作一系列的試驗，計有水泥砂漿黏結強度 試驗、紅磚抗壓試驗、水泥砂漿抗壓試驗、水泥砂漿抗拉試驗、紅磚 抗拉試驗等材料試驗。試驗所得之紅磚彈性模數、包生比、抗壓強度 及抗拉強度等材料參數，可提供研究人員進行數值研究。亦針對紅磚 以及FRP 介面的黏結強度進行試驗規劃，使得對FRP 在磚塊上的補強 有更好的試驗數據。而在直剪試驗中，由破壞包絡線經莫耳-庫倫破 壞準則，得知試材料各個參數間的關係。

台灣地區存在許多磚造或加強磚造RC 結構，由於地震科學不斷演進，使得這些依據老舊規範所設計的結構多不能滿足現階段耐震規範。由結構安全及耐久性的角度觀之，這些耐震能力不足的結構應予以進行適當之補強。含磚牆RC 結構在地震力作用之下為一複雜之非線性力學行為。在發展含磚牆RC 結構工法及規範的過程中，一般採用實驗及數值模擬二種方式進行之。 本研究嘗試利用不連續變形分析法(DDA)和有限元素法(FEM)的結合，發展一個二維含磚牆RC 結構動態非線性行為的數值分析程序。在數值模擬方式上，混凝土、磚塊與水泥砂漿採用二維有限元素單元，鋼筋採用一維桁架單元，磚塊與水泥砂漿間粘結介面則是採用介面元素。在材料模型的選擇中，混凝土採用非線性彈性模型加以描述混凝土在加卸載過程中的非線性行為，鋼筋使用?折線理想彈塑性模型。此外採用分佈裂縫模型與損傷理論並配合各材料的破壞準則，模擬各元素產生開裂後的力學行為。 以一分析程序的功能與合理性，透過一系列數值算例並和實驗結果之比較進行驗證。其中RC 構架所計算出來的遲滯迴圈有助於提供地震分析與結構設計時的輔助工具。