本研究之目的為透過綜合評估與優選排序指標，提供一套客觀之優選評估方法，依照橋涵、隧道及地下道之重要性與維修緩急進行優選排序，協助制定統一之優選評估準則，使得以較客觀評定橋涵、隧道及地下道之狀況。為此，本研究以風險（Risk）評估為重心，將風險定義為脆弱度（Vulnerability）、暴露度（Exposure）以及危害度（Hazard）的相互作用而產生。本研究成果可協助政府對公路橋梁、人行陸橋、隧道及地下道依重要性與維修緩急進行排序，使維修補強得以有計畫進行。

橋梁生命週期一般包含規劃、設計、施工、維護與拆除等五個階段，其中維護階段為使用及營運階段，所以為期最長，而其使用年限將受諸多因素影響，台灣地屬於地震、風災與水災等多種天然災害發生頻繁的地區，對於橋梁防災的管理更為重要。為能延長橋梁使用壽命，且有效發揮橋梁功能，減少橋梁構件因天然災害以及老舊劣化等因素損壞，因而間接造成人員傷亡損失的意外，所以如何在橋梁管理系統中，強化防災管理成為橋梁管理單位重視的課題之一。 本研究在NCREE-LCB-BMS中，強化防災管理的功能，將針對地震、洪災與老舊劣化這三個部份強化資訊整合。在震災方面將開發資訊連結介面，可以由地震損失推估系統，發佈關於橋梁損失狀況的推估，管理單位可以於震前或震後參考這些資訊，研擬橋梁檢測的策略；洪災方面將連結台灣颱風洪水研究中心(以下簡稱颱洪中心)集水區水位預測的速報資訊，亦可以提供管理單位能於汛期做好緊急應變的規劃；在老舊劣化方面，則依據國家地震工程研究中心(以下簡稱國震中心)目前橋梁老舊劣化評估的分析模型，於橋梁管理系統中建立擴充模組，提供橋梁管理單位評估橋梁進行維修補強的參考。除了強化橋梁災害資訊整合，提供防救災之參考外，亦針對不同類型之橋梁進行資料建立、檢測與評估功能之擴充，延展NCREE-LCB-BMS之應用空間。

台灣地理上因板塊擠壓而造成高山林立，河流坡短流急，又因梅雨及颱風等天候影響，年降雨量大，造成雨季時河川流量暴增，因此造成台灣的橋梁沖刷問題非常嚴重。由於台灣西部都市之間交通依賴跨河橋梁聯繫，而跨河橋梁受損也將造成人命及財產的損失。考量現行橋梁設計規範當中，並無法完整考慮橋梁受到沖刷時之安全性，故針對受沖刷橋梁進行研究，以理論方式計算樁基礎橋梁受沖刷後破壞機率，以期將沖刷效應考慮進橋梁設計中。 本研究以文獻中之等效載重概念為主，以不同沖刷深度下之承載力損失量，將沖刷深度轉換為作用於基礎上之等效沖刷作用載重。為了驗證理論，利用樁基礎橋墩靜力承載試驗方式，找出樁基礎於不同埋置深度下之側推承載力，並計算其沖刷前後承載力之差值，並以此試驗結果重新推導等效沖刷作用載重公式。利用修正後之等效沖刷作用載重公式，提出以條件機率之方式，配合研究中定義之可接受破壞因子，計算橋梁樁基礎之側向不穩定性破壞機率。藉由計算不同沖刷深度下的破壞機率，進一步以理論方式建置沖刷易損性曲線。此外，利用橋梁破壞機率計算方法，結合災害分析及統計資料，則可將沖刷效應發展至橋梁設計規範中，故提出考量沖刷效應下橋梁設計的方法，提供未來於可靠度分析與設計時參考。

由於橋梁損傷評估需要仰賴專家評估，而專業人才缺乏且培養不易，對於大量橋梁檢測資料，確實需要一套能和專家評估相仿的專家系統(Expert Systems)，用以協助橋梁維護單位能快速對橋梁進行評估，結合由專家所建立的推論法則，並由橋梁檢測人員所輸入的檢測資料做為推論引擎所需要的事實(Fact)，快速取得合理的推論結果。 本研究將在NCREE-BMS中，擴充橋梁檢測評估專家系統模組，並結合已建立在NCREE- BMS中的各項橋梁資料、目視檢測項目資訊等等，建立專家系統推論所需之參數；在知識庫方面，將設計視覺化操作介面，協助知識工程師擷取專家的知識，以建立橋梁管理系統所需之推論法則，另一方面，亦整合類神經輔助分析核心，可以由已完成評估之歷史資料建立知識庫；在實務應用方面，亦提供視覺化之操作介面，協助橋梁管理單位人員與專家系統進行交談，進一步能由檢測資料推論出橋梁管理決策所需要的資訊。

橋梁目視檢測主要目的在於使用目視方式，定期且有系統地對大量的橋梁構件進行檢測，透過DER&U的評分方式，能快速地提供量化的評估值，以做為維修時進行評選的參考依據。 台灣現行的橋梁管理系統內已建置相關的檢測方法與評選模組，且已運行使用近十年，從一些使用者的反應與學者後續研究發現，現行橋梁目視檢測作業，仍以紙本作業為主，檢測完畢上傳至台灣地區橋梁管理資訊系統時，容易產生輸入錯誤之情形；且橋梁檢測人員為描述損壞構件的劣化位置 ，所使用的橋梁劣化示意圖，缺乏統一標準與系統化的儲存方式，以至橋梁管理機關在管理及使用時作業效率不彰。 現今行動化科技普及，本研究的目的即在導入行動化技術，再結合3D的顯像技術，將目視結果、DER&U評估、破損位置拍攝與標記於3D模型整合在一起，透過使用行動裝置改善上述手寫二次輸入的問題，不但簡化作業程序，亦增加資料正確性，並提昇橋梁管理系統的實用性，對於落實橋梁管理系統於安全管理實務中非常有助益。

有鑑於橋梁對於交通運輸的重要性，世界各國均積極投入橋梁管理相關之研究，以確保橋梁之結構安全與服務功能。所以國內已經在2000年初完成台灣地區橋梁管理系統，建立以DERU為基礎之檢測評估技術，用以評選橋梁構件維修之急迫性，達到有效管理之目的。 但由於台灣位屬於環太平洋地震帶，地震造成橋梁危害的衝擊相當大，且台灣屬於南北狹長的形狀，中部地形陡峭，造成河川水流湍急，易造成橋梁結構沖刷損壞問題等等，所以台灣地區的橋梁管理系統應針對這些天然因素等影響，進一步將橋梁的耐洪能力、耐震能力、載重能力、材料老舊劣化能力等等列入評估之中。 本研究建置之橋梁檢測資料庫系統(以下簡稱為NRCEE-BMS)除需要將上述重要評估機制納入系統建置外，還需要考量資訊技術之發展，將Web 2.0、HTML5、3D技術、行動技術、雲端技術等列為系統設計之參考重點，並考量系統之可擴充性，以及建立系統資訊與其他應用系統之間能整合運用。本研究團隊秉持上述原則，落實NCREE-BMS的規劃與設計，讓NCREE-BMS能持續與時俱進，並發揮橋梁安全管理之目標。

台灣受板塊擠壓之緣故，中央山脈橫亙於台灣本島中央，有著山高水急的地形特色，於雨季時，龐大的降雨使得河川水位上升並快速流入海中，因有這樣的地形與氣候環境，台灣的跨河橋梁普遍存在沖刷之現象，於颱風過境時橋梁倒塌時有所聞。考量現行橋梁設計規範對受沖刷橋梁的不足，以可靠度分析方法修正之，其中易損性曲線為不可或缺之一環，建立沖刷之易損性曲線有其必要性，本研究將針對此議題進行探討。 本研究首先針對橋梁沖刷議題做資料收集及研究，了解其破壞模式與橋梁可靠度分析等相關問題後，設計一系列之試驗，整理並歸納試驗之結果，提出一建置沖刷易損性曲線之方法。橋梁沖刷是一複雜之流體、土壤、結構互制行為，本研究針對土壤承載力破壞進行試驗探討橋梁結構行為，以及不同流況下橋梁沖刷之發展情形，並觀察橋梁受沖刷之破壞機制。再以兩項實驗結果建立橋梁沖刷易損性曲線方法，首先為樁基礎橋墩靜力承載試驗，以受不同沖刷深度之樁基礎側推曲線，歸納實驗結果推論容量損失與沖刷深度之關係，以及縮尺橋梁模型水槽實驗，收集橋梁受沖刷之各項參數，定義橋梁受沖刷之損壞指標，找出各損壞指標所對應之沖刷指標，並控制環境因子，如流速、水位與載重配置等，其中實驗之不確定性來自於土壤參數，重複多次實驗建立數據資料庫，以最大似然性法推得沖刷指標之分布函數。最後結合兩個實驗之結果，修正沖刷指標，並建立沖刷之易損性曲線。本研究建置沖刷易損性曲線之方法後，可供未來於可靠度分析與設計上參考，考慮特定流域下，結合沖刷危害度曲線，推估橋梁因洪災所損壞之機率。

台灣因河流密布、地形破碎，跨河橋梁在交通路網中扮演非常重要之角色，而跨河橋梁普遍存在各種沖刷受災現象，隨全球氣候變遷，颱風及豪雨帶來之雨量及造成的危害一再突破歷史記錄，且許多橋梁亦存在老舊裂化之問題，故需建立一套橋梁監、檢測系統針對橋梁安全性進行即時監測，且自動提供預警而封橋，確保橋梁通行之安全性，保障用路人之人身財產安全。本研究針對現地所使用之沖刷監測系統進行試驗與驗證，利用感測機制相似於現地監測系統之感測計安裝於縮尺模型進行沖刷試驗，以驗證沖刷系統之量測機制及確立其可靠性，此外亦透過縮尺模型之沖刷監測試驗，探討現行橋梁監測所量測得到的資訊所計算出支安全標準警戒值及行動值之合理性。 本研究之主軸即針對縮尺橋梁模型進行沖刷試驗，利用壓力感測計、沖刷振動感測計、浮球系統做為沖刷深度量測、觀測之主要沖刷監測系統，而以內視攝影機、手持式水下攝影機及鉛錘作為輔助性之沖刷深度量測，並藉由初步試驗估算土壤參數條件，進行破壞模式之計算，破壞模式區分為土壤承載力破壞、水流作用力傾倒破壞及基礎掏空之不穩定傾倒破壞進行分析，以計算縮尺橋墩於沖刷試驗中達到破壞傾倒時之安全係數是否達臨界標準，介以驗證參數分析及破壞模式之考慮，以提供跨河橋梁安全評估及封橋預警之標準建立。 本研究已藉由實驗室重現現地系統沖刷監測之可行性，所使用之安全係數分析理論已可在縮尺沉箱模型之沖刷倒塌破壞試驗中，預測其傾倒破壞時之沖刷深度範圍，且應用於縮尺橋墩模型之沖刷監測計可提供足夠之倒塌預警。

本文藉研究團隊歷年於光纖光柵感測器應用在結構監測的經驗，由實際監測工程案例驗證光纖應變感測系統之可行性，及相較傳統電阻式應變感測系統，光纖感測器更適合作為結構監測系統元件之證明。並以光纖應變感測技術為基礎，藉由設計適當量測機制，以光纖布拉格光柵中心反射波長飄移，相應感測受力元件特定點應變變化，感測結構傾斜及沖刷深度變化，研發光纖傾斜儀及光纖沖刷計，均由相關試驗驗證感測機制可行，並獲致具體之初步研究成果。最後導入橋梁光纖監測系統之建構理念，預期將各式符合橋梁監測項目需求的光纖感測器，搭配未來完善的光纖通訊網路，整合為完整的橋梁監測系統。 而目前國內尚缺監測系統設備相關檢測機構以及感測技術標準規範，作為監測技術本土研發潛力之後盾，因此仍有賴政府致力於提升國內中小企業活力、促進資訊科技發展、防災工程專業化及公共預算投入的政策來支持。環顧國內現有工程生態的困境，多數已超脫工程技術性問題，但展望土木工程領域與新世紀科技的結合已然成為未來突破困境的方式，本研究驗證光纖感測技術為可行方向之一，期待能藉由研究成果提供後進研發新式感測技術之參考，日後能建構更穩定、更可靠且符合經濟成本效益之橋梁結構監測系統，完成新世紀橋梁安全管理體制之政策目標。