| 時間 |
2026-01-20 |
| 標題 |
BATS水平力測定儀之研發與驗證 |
| 作者 |
[林晉丞]
[羅俊捷]
[邱鈺清]
[盧煉元]
[蕭輔沛]
[林子云]
[林宗佑]
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| 摘要 |
國家地震工程研究中心臺南實驗室之雙軸向動態測試系統(Bi-axial testing system，簡稱BATS)為高性能實驗設備，可用於具高軸壓及高速條件下之大尺度隔震支承測試。然而，現行BATS實驗中試體水平力的測量方式係採用間接量測法，即透過水平制動器內部壓差計的測量值以推算試體水平力。此方法的準確度易受到系統摩擦力及慣性力的影響，導致較大的力量量測誤差。為克服此問題，本文乃研發創新之「BATS水平力測定儀」，旨在透過荷重計直接量測的方式提升BATS水平力測定的精確度。本文設計三種形式的BATS水平力測定儀，分別為單邊式測定儀(測定儀A)、預力式測定儀(測定儀B)與天然橡膠墊(NRB)式測定儀(測定儀C)。其中，測定儀A與測定儀B均採外接荷重計方式量測試體水平力；而測定儀C則利用NRB支承墊具有優良的線性勁度特性，透過量測安置在試體下之NBR變形量以推求試體之水平力，此型測定儀在設備的架設上最為簡便。
為驗證上述三種測定儀之可靠性與準確性，本文將它們應用於疊層橡膠支承與摩擦單擺支承(FPS)之元件測試中，並將實驗結果與理論值及BATS間接量測結果加以比對。實驗結果顯示，相較於BATS壓差計量測法，測定儀A更能有效地消除系統摩擦力與慣性力對量測訊號的汙染，進而提供更穩定且可靠的支承水平力量測結果。而測定儀B之實驗結果則顯示，其不但可進一步改善測定儀A會出現的量測力量不對稱誤差，更可避免測試高摩擦FPS支承時易發生的黏滑現象(stick-slip)，可進一步提升量測的精準度與穩定性。因此本文亦將測定儀B成功的應用於需要高品質動態回授訊號之FPS隔震即時複合實驗中。再者，測定儀C之實驗結果同樣顯示，支承水平力量測結果之準確性與穩定性優於BATS壓差計量測法，同時水平力峰值準確性亦優於測定儀A。綜言之，上述實證結果均顯示，本文所建議之三種水平力測定儀，不論在BATS快速或慢速的測試條件下，其量測穩定性與準確性均優於傳統壓差計之結果，可有效提升BATS水平力即時量測的能力，為未來發展先進動力實驗技術提供重要的基礎。同時，在三種型式的測定儀中，以測定儀B之準確性最高，測定儀C的儀器架設最為簡便方便安裝。 |
| 關鍵字 |
雙軸向動態試驗系統、壓剪實驗、水平力測定儀、壓差計量測、直接量測法、大尺度隔震支承、天然橡膠支承、摩擦單擺滑動支承、即時複合實驗 |
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