颱風洪水地震常造成橋梁損毀，2009年莫拉克颱風造成100餘座橋梁被土石流沖毀，造成山區住宅被孤立，導致緊急救災不易與人員物資難以運送。為能在緊急災變發生時提供快速救援，需開發救災用橋梁及施工技術，提供短時間內容易組裝的簡便橋梁，作為緊急疏散及運送救災物資用。 本計畫目標為：(1)完成可承載5噸、適用跨度10~50米、橋面寬3米之模組化救災用橋梁，提出安全可行之組裝與架設方法，以提升救災人員於高致災風險環境之作業安全。(2)完成救災用橋梁之模組化設計技術與組裝技術。透過本計畫將可縮短救災用橋梁之架設時間及提高災害搶救人員於架設橋梁時之安全性。並與產業上中下游廠商合作研究，研發成果能積極落實應用，在天災來臨時能縮短道路搶通及人員救援時間，降低人命傷亡與財產損失。 研究結果顯示：(1)桁架式複合材料橋梁可以提高53米跨度救災用橋梁的勁度，滿足撓度與跨度比的要求；(2)桁架式複合材料橋梁節塊在設計彎矩與3.33倍設計剪力載重組合作用下，局部結構之變位及應變大致維持在線彈性範圍，符合設計要求；(3)桁架式複材橋梁局部結構在1.5倍設計彎矩與5倍設計剪力載重組合作用下，結構於第三節塊之豎桿產生壓裂之剪力破壞行為；(4)以縮尺橋梁橋梁，驗證運用節塊推進工法可以避免施工人員在河面上施工，確保施工安全性，維護救災人員安全。

被動型奈米阻尼器具有雙指數之力學特性，於小速度下阻尼器出力與速度呈α>1之關係，而於一般運作速度下則呈現α<1之關係。應用於橋梁，可以降低平時溫差或行車作用下阻尼器之內壓與油封之磨耗，大幅提升阻尼器之耐久性。應用於隔震結構，可使隔震系統於小地震下充分發揮隔震效果，且不影響大地震下的消能行為。奈米阻尼器物理機構簡單，相較於傳統液態黏性阻尼器製作成本低廉，可因應結構設計需求直接進行製造，而非市面上必須配合傳統黏性阻尼器產品型號進行結構設計，因此更進一步提高了結構控制之精度。同時奈米阻尼器不須透過內部加壓的方式進行力學行為調整，因此於常時靜止狀態下，不會有額外力量作用於阻尼器油封，可大幅提升油封壽命。另一方面，奈米阻尼器安裝於結構物上時，可以直接更換內部奈米流體，以達到即時改變阻尼器的力學行為之目的。 奈米流體阻尼器之研發共可分為三大部分：第一為奈米流體流變特性之研究，其中包含奈米流體的配製、以及流體流變特性之試驗，並且將奈米流體的黏度曲線，回歸成三組Cross Model組合之數學模型，進一部透過參數分析建立公式化的奈米流體流變資料庫。第二部分藉由實尺寸奈米流體阻尼器之性能試驗，驗證添加奈米材料的阻尼器具有雙指數力學曲線特性，並透過溫控試驗建立奈米阻尼器的溫度修正公式。最後參考歐盟規範，驗證奈米流體阻尼器符合其消能元件中STU (Shock Transmitted Unit)之性能規定，並且透過實際橋梁試驗之量測資料，驗證阻尼器於橋梁車行振動下，相較於傳統黏性阻尼器，具備有極低出力以及累積阻尼能。 研究結果顯示：(1)奈米流體的初始黏度大於相應的純PPG流體的黏度；(2)初始黏度與PPG聚合物鏈長和流體濃度成正比；(3)剪切增稠作用，凝團效應和最大黏度皆與流體濃度成正比；(4)隨著溫度的上升，各剪應變率所對應的黏度隨之下降，相對極小及極大黏度所對應的剪應變率也隨溫度增加而變大；(5)奈米流體阻尼器遲滯迴圈的大小與測試頻率及最大速度成正比，溫度修正後奈米流體阻尼器的出力曲線及出力方程式均顯示具有雙指數之力學特性。

颱風洪水地震常造成橋梁損毀，2009年莫拉克颱風造成100餘座橋梁被土石流沖毀，造成山區住宅被孤立，導致緊急救災不易與人員物資難以運送。為能在緊急災變發生時提供快速救援，需開發救災用輕便橋及施工技術，提供短時間內容易組裝的簡便橋梁，作為緊急疏散及運送救災物資用。 本計畫目標為：(1)完成可承載5噸、適用跨度10~50米、橋面寬3米之模組化救災用便橋，提出安全可行之組裝與架設方法，以提升救災人員於高致災風險環境之作業效能。(2)完成救災用便橋之模組化設計技術與快速組裝技術。透過本計畫將可縮短救災用橋梁之架設時間及提高災害搶救人員於架設橋梁時之安全性。並與產業上中下游廠商合作研究，研發成果能積極落實應用，在天災來臨時能縮短道路搶通及人員救援時間，降低人命傷亡與財產損失。 研究結果顯示：(1)桁架式複合材料節塊組合橋可以提高50米跨度救災便橋的勁度，滿足撓度與跨度比的要求；(2)橋梁快速組裝技術對提高工人安全，縮短救災便橋組裝時間有重要貢獻；(3)橋梁節塊推進工法的施工效率高於懸臂吊裝工法；(4)橋梁節塊推進工法可以避免工人在河面上施工，應該更為安全。

颱風、洪水及地震已成為我國歷年來最大天然災害威脅，如2009年發生的八八水災造成全國100餘座橋梁被土石流沖斷，造成山區住宅社區被孤立，導致緊急救災不易與人員物資難以運送。為能在緊急災變發生時提供快速救援，以快速方式於短時間內建造便橋供人員及汽機車通行，疏散災民及運送糧食物資，成為國內救災應變工程中關鍵的課題。因此本研究開發一種可快速建構的輕量化、易組裝與可重覆使用之複合材料便橋，針對在工程施工機具數量有限且無法進入需要支援之區域，提供一種以人力及簡單機具即可進行組裝的簡易便利橋梁，作為疏散災民及運送緊急物資之用途，以降低災害造成生命與財產之損失。 本研究運用複合材料之高比強度、比剛性與重量輕等特性，建立複合材料輕便橋分析、設計、製造與快速組裝技術，應用於救災用輕便橋之開發。完成可承載5噸，橋面寬3米，跨度20m複合材料輕便橋之設計、製作、組裝與測試，組裝時間6小時以內。開發完成之救災用複合材料輕量化便橋為一種可快速建構的輕量化、易組裝與可重覆使用之複合材料便橋，能在緊急災變發生時提供快速搶通與救援，以縮短道路搶通及人員救援時間，降低人命傷亡與財產損失。

本文主要研究具高流變特性之剪切稠變流體(Shear Thickening Fluid)填充於環間隙油壓缸管之阻尼器特性及其於橋梁減震之應用。文中說明剪切稠變流體製作、流變試驗、阻尼器元件製造及阻尼器實體性能測試等。 本文首先將基礎二氧化矽奈米顆粒(Silica Powder)與母體載液(Carrier Fluid)進行混合，並製作出具剪切稠變特性之流體。本文所使用之二氧化矽奈米顆粒為Aerosil 200、Aerosil R972及SS5505；母體載液為聚丙烯乙二醇(PPG)及乙二醇(EG)。透過流變儀進行剪切稠變流體流變測試，由試驗結果建立黏滯度( )與剪應變率( )關係。試驗結果得知，剪切稠變流體具有高度非線性行為，隨著剪應變率升高而有黏滯度增高(增稠)再將低(減稀)的特性。此外，剪切增稠效應之起始剪應變率( )及結束剪應變率( )將控制流體的流變特性。 本文第四章將剪切稠變流體填充於環間隙油壓缸管，隨後進行填充剪切稠變流體之阻尼器實體元件性能測試。試驗結果得知，填充剪切稠變流體阻尼器之非線性行為屬於 值小於1之行為，主要原因是剪切稠變流體產生黏滯度剪切稀化效應。填充剪切稠變流體阻尼器之非線性特性及阻尼力大小將與流體之流變特性有關。 本文最後參考97年版公路橋梁耐震設計規範第七章之規定進行減震設計，研究橋梁使用消能元件進行減震補強之減震補強設計方法研究。

結構物監測是現今土木工程界重要的議題之一，纖維混凝土是目前主要的補強材料，具有高抗張強度、高彈性模數、韌性佳與減少裂縫產生等優點，可增加結構耐震能力與安全性。在混凝土中添加纖維可改善混凝土抗彎、抗張、易脆等特性，現今土木工程界常用之纖維混凝土包括鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土與碳纖維混凝土(Carbon Fiber Reinforced Concrete, CFRC)等。目前工程界及學術界常用之監測方式，主要是將電子感測元件置入試體內部或是披覆於試體表面上，以進行物理量之量測。然而感測元件的有效期限通常遠低於結構物之使用壽命，耐久性較差。為使感測元件的使用壽命與所監測之結構物相近，本文嘗試以碳纖維混凝土作為結構監測之元件，探討此種材料是否具有感測應變及偵測損壞之能力，研究智慧型碳纖維混凝土於結構監測應用之可行性。試驗結果顯示使用0.2 vol.%碳纖維含量配比之碳纖維混凝土在受拉、受壓及彎曲行為下具有應變量測及損壞預警之能力。實際應用於構架式橋柱試驗中，柱底受壓力時應變計及CFRC均可以量測到壓應變，但CFRC對壓應變的變化較應變計敏感。柱底受張力時應變計對張力應變的量測似乎不準確，而CFRC對張應變的變化有較高的敏感度。橋柱位移增加至30 mm時，CFRC塗層與橋柱表面開始產生裂縫，此時電阻變化率不再改變，CFRC喪失量測應變之功能。

本文主要研究具高流變特性之剪切稠變流體(Shear Thickening Fluid)填充於環間隙油壓缸管之阻尼器特性及其於橋梁減震之應用。文中說明剪切稠變流體製作、流變試驗、阻尼器元件製造及阻尼器實體性能測試等。 本文首先將基礎二氧化矽奈米顆粒(Silica Powder)與母體載液(Carrier Fluid)進行混合，並製作出具剪切稠變特性之流體。本文所使用之二氧化矽奈米顆粒為Aerosil 200、Aerosil R972及SS5505；母體載液為聚丙烯乙二醇(PPG)及乙二醇(EG)。透過流變儀進行剪切稠變流體流變測試，由試驗結果建立黏滯度( )與剪應變率( )關係。試驗結果得知，剪切稠變流體具有高度非線性行為，隨著剪應變率升高而有黏滯度增高(增稠)再將低(減稀)的特性。此外，剪切增稠效應之起始剪應變率( )及結束剪應變率( )將控制流體的流變特性。 本文第四章將剪切稠變流體填充於環間隙油壓缸管，隨後進行填充剪切稠變流體之阻尼器實體元件性能測試。試驗結果得知，填充剪切稠變流體阻尼器之非線性行為屬於 值小於1之行為，主要原因是剪切稠變流體產生黏滯度剪切稀化效應。填充剪切稠變流體阻尼器之非線性特性及阻尼力大小將與流體之流變特性有關。 本文最後使用高階流體有限元素軟體ANSYS CFX 13.0進行環間隙油壓缸管之模擬。將黏滯度與剪應變率關係以離散化數據定義流體特性，再由分析軟體模擬油壓缸管受到反覆運動，達到預測阻尼器之消能行為。現階段數值模擬成果，可初步掌握阻尼力大小，惟遲滯迴圈形狀尚無法獲得較好的結果。主要原因是未考慮液體與固體之邊界條件、液體與固體間的摩擦力、液體可壓縮性及溫度效應。

結構物監測是現今土木工程界重要的議題之一，目前工程界及學術界常用之監測方式，主要是將電子感測元件置入試體內部或披覆於試體表面，以進行應變等物理量之量測。然而，感測元件的有效期限通常遠低於結構物之使用壽命，耐久性較差。為使感測元件的使用壽命與所監測之結構物相近，本文嘗試以碳纖混凝土(Carbon fiber reinforced concrete, CFRC)作為結構監測之元件，探討此種材料是否具有感測應變及偵測損壞之能力，並研究此智慧型碳纖維混凝土於結構監測應用之可行性。試驗結果顯示碳纖混凝土在受拉時纖維產生拉拔(Pull-out)，此時電阻值會提高，拉力消失後纖維產生推進(Push-in)，電阻值會下降，可以應用碳纖混凝土之電阻變化率與應變的線性關係，量測混凝土之應變。當碳纖維混凝土受力將達到破壞時，電阻值會忽然升高許多，藉此現象可偵測結構體是否產生裂縫與達到破壞。

結構物監測是現今土木工程界重要的議題之一，纖維混凝土是目前主要的補強材料，具有高抗張強度、高彈性模數、韌性佳與減少裂縫產生等優點，可增加結構耐震能力與安全性。在混凝土中添加纖維可改善混凝土抗彎、抗張、易脆等特性，進而發展出纖維混凝土材料。現今土木工程界常用之纖維混凝土包括鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土與碳纖維混凝土(Carbon Fiber Reinforced Concrete, CFRC)等。目前工程界及學術界常用之監測方式，主要是將電子感測元件置入試體內部或是被覆於試體表面上，以進行物理量量測。然而感測元件的有效期限通常遠低於結構物之使用壽命，耐久性較差。為使感測元件的使用壽命與所監測之結構物相近，本研究嘗試以碳纖維砂漿作為結構監測之元件。由於碳纖維本身為導體，加入砂漿之後會使砂漿的電阻值大大地降低，使碳纖維砂漿成為一個導體，將其通入電流後，當結構受力時，造成碳纖維與砂漿之間的拉拔(pull-out)或推進(push-in)，前者將使電阻值提高，後者則是使電阻值降低，而兩者的電阻變化與應變皆存在著一定的線性關係，此線性關係可用於量測應變；而當試體即將發生破壞時，電阻值的變化量會較彈性階段時大許多，此時可藉由此現象得知結構體的損壞程度是否已達到破壞，近一步達成監測及預警的目的。 然而，考慮實際應用時的經濟性，本研究僅使用0.2 vol.%之碳纖維添加量，其約為文獻中用量的一半，且經實驗結果得知，在此碳纖維含量之下對於材料之導電率不但能有明顯之提升，亦能達成量測與預警之目的，其量測範圍較文獻廣，再者，塗層試體之實驗結果亦能作為將來應用之參考。

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.

台灣位處環太平洋地震帶，地震發生次數相當頻繁，亦飽受不少強烈 地震之威脅。耐震設計理念中考慮結構物的韌性、隔震及消能系統，以達 小震不壞、中震可修及大震不倒之目標。然而目前的被動控制系統，只能 依照耐震設計需求提供單一的設計阻尼係數，無法完全滿足結構物於中小 度地震、設計地震與最大考量地震之耐震性能需求。雖然目前主動控制系 統可利用外加能量輸入，及時改變阻尼器的物理參數(勁度、阻尼係數等)， 以精準地控制結構物的行為。但是主動控制需要消耗的能量非常龐大，成 本過高不符經濟效益。基於上述種種因素，本計畫之目的為開發一種新式 智慧型黏性阻尼器，並提出一套適用於結構物耐震性能提升之分析程序與 設計方法，使結構物在最經濟之成本考量下，儘可能滿足中小度地震、設 計地震與最大考量地震之耐震性能需求，並以縮尺結構物進行試驗驗證。 本計畫主要工作項目包括：智慧型黏性阻尼器文獻蒐集；智慧型黏性阻尼 器開發與特性量測；結構物耐震性能分析程序與設計方法開發；縮尺含智 慧型粘性阻尼器結構物試驗驗證。

颱風洪水已成為我國歷年來最大天然災害威脅，如2009 年發生的八八 水災造成全國100 餘座橋梁被土石流沖斷，造成山區住宅社區被孤立，導 至緊急救災不易與人員物資難以運送。為能在緊急災變發生時提供快速救 援，以快速方式短時間內建立一便橋供人員、機車、汽車通行，疏散災民 及運送糧食物資，成為國內救災應變工程中最關鍵的課題。因此在本計畫 中預計開發一種可快速建構的高強度複合材便橋設計，針對在工程施工機 具數量有限且無法進入需要支援之區域，提供一種以人力方式進行組裝的 可攜式簡易便利橋梁設計，作為疏散災民及運送糧食物資之用途，作為未 來高強度複合材便橋計畫展開之基礎。 國外已有複合材料橋供車輛行駛使用，其設計未考慮迅速組裝接合與 重量要求，設計與應用不適用於迅速組合與救災，而國內尚無複合材料輕 量化便橋供國內災害發生時之救災使用。故本計畫主要作為未來複合材料 輕量化便橋之全程規畫基礎，預計利用高比強度的纖維補強複合材料及複 合材料構件可模組化設計、工廠可大量生產、重量輕人力可搬運等特性， 設計高效能之複合材料結構橋樑與高可靠度之橋樑結構接合設計，應用於 救災便橋技術上。利用結構細部設計技術，增加構件接合面積，提升複合 材料構件接合、使接合強度提升，並結合螺栓、焊接、膠接…等可行的接 合組合設計，建立組合式複合材料便利橋設計、製造與快速組裝技術。