棧橋式碼頭之耐震設計研究

完成日期：      2002年6月

摘要

在傳統棧橋碼頭之設計過程中，為了抵抗地震之水平力或減小水平方向之位移反應，通常會採用斜組樁，此舉雖增加了水平方向之勁度與強度，卻也犧牲了耐震設計中最重要之結構韌性。綜觀包括1975年受唐山地震侵害之天津港、1989年受Loma Prieta 地震侵害之舊金山 Oakland 港、以及1995年受Manzanillo地震侵害之San Pedrito港等棧橋碼頭之破壞情形可知，由於斜組樁之水平勁度與其它直樁相較之下明顯大上許多，致使分配在其樁頭上之水平剪力亦比其他直樁樁頭上之水平剪力大上許多，故在地震時反而更容易受到破壞。

現行耐震設計之觀念是結構於中、小型地震下應維持於彈性範圍內，而於大型地震下容許塑性破壞但不得倒塌。本研究之主角棧橋碼頭屬於海洋結構物，大部分之構件皆位於海面下，試想如結構於震後有某些部分損害需要維修或更換時，這將是一件何等困難的事，故這種以結構本身之強度與韌性來抵抗地震之設計方式似乎不太適用於本研究之結構物。然而近幾年來，隔震與消能之觀念漸漸為人們所接受，故若能在碼頭設計時選用適當之結構形式與元件，使結構之自振週期拉長避開工址之卓越週期，並適當增加結構之阻尼，即可控制結構受震後之反應，達到耐震之目的。本研究將建立非線性之土壤彈簧及海水拖曳力元件，並使用絕佳系統化之狀態空間法來解非線性之動力問題。透過研究與分析不同型式之棧橋碼頭對不同外力狀況下之動力反應，藉以研究其最佳棧橋碼頭耐震型式之設計方式。最後將運用消能與減震之觀念對現有棧橋碼頭之耐震設計方式提出改進措施與建議。