Specification Study and Finite Element Analysis of Track-Bridge Interaction

摘要

目前國內鐵路橋梁設計、長軌所引起的橋軌互制效應分析與檢核，主要參考歐洲規範UIC774-3R（捷運、高鐵）及日本規範（臺鐵）。本論文先透過文獻回顧歸納長焊鋼軌及橋軌互制相關理論，彙整引致橋軌互制效應的成因及相關參數，並介紹兩套規範的主要內容，討論其差異性及原因。 再者，說明橋軌互制模型的元素與結構，並根據UIC774-3R提供之相關參數，以結構分析軟體SAP2000建立高架橋軌道模型，將各種荷載引致之橋軌互制的分析結果與文獻作比對，驗證模型正確性，再使用此模型探討不同參數對橋軌互制效應的敏感度。 最後用SAP2000建立台東多良改線段鐵路橋梁分析模型，藉由案例分析比較兩種規範的計算程序及檢核項目，探討扣件扣夾力對整體橋軌互制效應的影響。並建立橋軌互制簡易模型，以水平彈簧代替高架橋橋墩及基礎等下部結構，再以連續彈性邊界彈簧模擬兩端路堤上之鋼軌，將分析結果與原模型作比較，確認簡易模型之可用性。並討論兩種橋軌互制計算方法（完整分析之逐步計算法、單獨分析之線性疊加法）的差異。 藉由調整不同的橋軌系統參數並觀察其分析結果，可歸納出溫度荷載為橋軌互制最主要的成因，扣件/道碴所提供的縱向阻力則為鋼軌產生軸向應力的主因，對橋軌互制效應有很大的影響。此外，鐵路橋梁於不同荷載的作用下，主要影響互制作用的因素也有所不同。透過規範探討及案例分析結果可推估日本規範應較適合臺灣使用。而簡易模型與原模型的分析結果趨勢一致，鋼軌應力（及軸力）誤差皆小於10 %，規範檢核結果也相同，日後可以簡易模型橋軌互制進行分析，作為快速檢核之方法

獎項日期	2019
原文	English
監督員	Chen-Ming Kuo (Supervisor)