自錨式吊拉組合橋造型優美，由主梁、橋塔、主纜、斜拉索及垂直吊索組合而成，兼具懸索橋與斜張橋的優點，為一種新型結構體系的橋梁，相較於懸索橋，具有較高的抗風穩定性；相較於斜張橋，不僅具有較低的橋塔高度，且能避免兩側過長過斜的斜拉索無法有效發揮吊拉效果的問題，在國內具有相當大的應用空間。
  本文針對自錨式吊拉組合橋的風致反應特性進行分析與探討比較，文中利用套裝軟體ANSYS分析探討自錨式吊拉組合橋在設計靜風荷載及不同風速之靜風荷載作用下的靜態風致反應，亦分析探討幾何形狀變化及子結構勁度變化對自錨式吊拉組合橋風致反應之影響。研究結果顯示，在幾何形狀變化中，以輔助墩變化對自錨式吊拉組合橋風致反應之影響最大。另外，在子結構勁度變化中，主纜子結構勁度變化對自錨式吊拉組合橋風致反應之影響最大。
本文亦以反應面法分析探討材料的不確定性對自錨式吊拉組合橋風致反應之影響。研究結果顯示，反應面法是一種簡便有效的隨機分析方法。

A self-anchored cable-stayed suspension bridge, including main girder, tower, main cable, stayed cables and vertical hangers, is characterized by its elegant structural shape. It possesses combines merits of both a self-anchored suspension bridge and a cable-stayed bridge, which forms a totally renewed structure mechanism. This research intends to analyze and investigate the static-wind-induced response of a self-anchored combined cable-stayed suspension bridge. The main contents and outcomes of this research are as follows.
This research established the numerical models and performed the detailed analysis to investigate the characteristics of wind-induced response of self-anchored cable-stayed suspension bridge. The ANSYS program is used to analyze and investigate the wind-induced response of a self-anchored cable-stayed suspension bridge under the action of design static wind and static wind with different velocity. The impact of the variations of stiffness of sub-structures and geometric shape on the wind-induced response of a self-anchored cable-stayed suspension bridge are also analyzed and investigated in this research. This results have shown that, when the stiffness was varied, the main cable has the greatest impact on the wind-induced response of self-anchored cable-stayed suspension bridge. However, when the geometric shape was varied the auxiliary piers has the greatest impact on the wind-induced response of self-anchored cable-stayed suspension bridge.
Finally, this research used the response surface approach method to perform the influence of the uncertainties of material to the wind-induced response of self-anchored cable-stayed suspension bridge. The influence of the uncertainties of material to the structures deflection and sub-structures moment of self-anchored cable-stayed suspension bridge under static-wind load were also investigated as well. The results have shown that the response surface approach method is an effective method for the stochastic analysis of the suspension bridge.

中文摘要
英文摘要
本文目...............................................................................................Ⅰ
圖目錄..........................................................................................................................Ⅳ表目錄..........................................................................................................................Ⅶ
第一章	緒論..................................................................................................................1
1-1	前言........................................................................................................1
1-2	研究動機與目的....................................................................................1
1-3	研究內容................................................................................................3
第二章	文獻回顧及吊拉組合橋基本架構..................................................................5
2-1	前言........................................................................................................5
2-2	文獻回顧................................................................................................5
2-2-1	斜張橋靜態風致反應............................................................5
2-2-2	懸索橋靜態風致反應............................................................7
2-2-3	吊拉組合橋靜態風致反應....................................................9
2-2-4	非線性隨機分析..................................................................10
2-3	自錨式吊拉組合橋基本架構..............................................................12
第三章	自錨式吊拉組合橋之設計靜風反應分析....................................................15
3-1	前言......................................................................................................15
3-2	風之基本觀念......................................................................................15
3-2-1	大氣邊界層流場特性..........................................................15
3-2-2	風力與攻角..........................................................................15
3-2-3	風效應..................................................................................16
3-3	自錨式吊拉組合橋分析理論..............................................................16
3-3-1	  大位移分區廣義勢能泛函數的推導..................................16
3-3-2	  自錨式吊拉組合橋微分方程式的推導..............................21
3-4	橋梁結構承受之風荷載......................................................................22
3-5	設計靜風荷載反應分析資料..............................................................25
3-5-1	基本分析資料......................................................................25
3-5-2	有限元素分析模式..............................................................28
3-5-3	基本設計風速………..........................................................29
3-5-4	橋梁設計風速......................................................................30
3-6	分析結果與探討比較..........................................................................31
3-6-1	幾何形狀變化對各子結構反應之影響…………………..31
		3-6-1-1	主纜矢跨比變化之影響………………………..31
		3-6-1-2	交叉吊索變化之影響…………………………..33
		3-6-1-3	拱度變化之影響………………………………..34
		3-6-1-4	輔助墩變化之影響……………………………..36
3-6-2	子結構勁度變化對各子結構反應之影響………………..37
3-6-2-1	斜拉段混凝土主梁勁度變化之影響..................37
3-6-2-2	懸吊段鋼主梁勁度變化之影響..........................38
3-6-2-3  橋塔勁度變化之影響..........................................39
3-6-2-4  主纜勁度變化之影響..........................................39
3-6-2-5  斜拉索勁度變化之影響......................................41
3-6-2-6	垂直吊索勁度變化之影響..................................41
       3-7	 小結………………………………………………………………..….42
第四章	自錨式吊拉組合橋之靜風反應分析............................................................45
4-1	前言.......................................................................................................45
4-2	分析模式...............................................................................................46
4-2-1	基本分析資料........................................................................46
4-2-2	有限元素分析模式................................................................48
4-2-3	靜風失穩臨界風速分析模式................................................48
4-2-3-1	理論法..................................................................48
4-2-3-2	有限元素法..........................................................49
4-3	分析結果與探討比較...........................................................................51
	     4-3-1	不同風速作用下結構之反應之比較....................................51
	     4-3-2	幾何形狀變化對子各結構反應之影響................................57
4-3-2-1	主纜矢跨比變化之影響......................................57
4-3-2-2	交叉吊索變化之影響..........................................61
4-3-2-3	拱度變化之影響..................................................64
4-3-2-4	輔助墩變化之影響..............................................68
	     4-3-3	子結構勁度變化對各子結構反應之影響............................71
4-3-3-1	斜拉段混凝土主梁勁度變化之影響..................71
4-3-3-2	懸吊段鋼主梁勁度變化之影響..........................72
4-3-3-3	橋塔勁度變化之影響..........................................73
4-3-3-4	主纜勁度變化之影響..........................................73
4-3-3-5	斜拉索勁度變化之影響......................................75
4-3-3-6	垂直吊索勁度變化之影響..................................75
4-3-4	子結構勁度變化對分析結構失穩臨界風速之影響............77
                    4-3-4-1	理論法..................................................................77
                    4-3-4-2	有限元素法..........................................................77
4-4	小結.......................................................................................................78
第五章	自錨式吊拉組合橋之非線性隨機靜風反應分析........................................81
5-1	前言.......................................................................................................81
5-2	分析理論...............................................................................................81
5-2-1	隨機分析法............................................................................81
5-2-2	反應面法................................................................................82
5-3	分析模式...............................................................................................84
5-3-1	基本分析資料........................................................................84
5-3-2	分析模式................................................................................84
5-3-3	分析流程................................................................................86
5-4	分析結果與探討比較...........................................................................87
5-5	小結.....................................................................................................109
第六章	結論與建議..................................................................................................111
       6-1	結論.....................................................................................................111
       6-2 	建議.....................................................................................................112
參考文獻……………………………………………………………...…….…........113
圖目錄
圖3-1  自錨式吊拉組合橋示意圖...........................................................................17
圖3-2  主纜單元變形...............................................................................................18
圖3-3  風力轉換示意圖............................................................................................24
圖3-4  三分力係數圖................................................................................................25
圖3-5  纜索風荷載示意圖........................................................................................25
圖3-6  自錨式吊拉組合橋側視圖(單位：m)...........................................................26
圖3-7(a) 鋼筋混凝土主梁斷面圖(單位：m).............................................................26
圖3-7(b) 鋼主梁斷面圖(單位：m).............................................................................27
圖3-7(c) 橋塔形狀(單位：m) ....................................................................................27
圖3-8  自錨式吊拉組合橋有限元素分析模式…………………………………....28
圖3-9  主纜矢跨比定義之示意圖……....………………………………………....32
圖4-1  三分力係數圖................................................................................................48
圖4-2  第41階主梁對稱扭轉f=0.83937..................................................................48
圖4-3  自錨式吊拉組合橋有限元素分析模式........................................................50
圖4-4  不同風速之主梁垂直位移圖........................................................................53
圖4-5  不同風速之主梁橫向位移圖........................................................................53
圖4-6  不同風速之主梁扭轉角分圖........................................................................54
圖4-7  不同風速之橋塔縱向位移圖........................................................................54
圖4-8  不同風速之橋塔橫向位移圖........................................................................55
圖4-9  不同風速之主梁彎矩圖................................................................................55
圖4-10 不同風速之橋塔彎矩圖................................................................................56
圖4-11 主纜矢跨比變化對主梁跨中點位移之影響比較........................................58
圖4-12 主纜矢跨比變化對主梁扭轉角之影響比較................................................58
圖4-13 主纜矢跨比變化對橋塔縱向位移之影響比較............................................59
圖4-14 主纜矢跨比變化對主梁跨中點彎矩之影響比較........................................59
圖4-15 交叉吊索變化對主梁垂直位移之影響比較................................................61
圖4-16 交叉吊索變化對主梁扭轉角之影響比較....................................................62
圖4-17 交叉吊索變化對橋塔縱向位移之影響比較................................................62
圖4-18 交叉吊索變化對主梁彎矩之影響比較........................................................63
圖4-19 拱度變化對主梁垂直位移之影響比較........................................................65
圖4-20 拱度變化對主梁扭轉角之影響比較............................................................65
圖4-21 拱度變化對橋塔縱向位移之影響比較........................................................66
圖4-22 拱度變化變化對主梁彎矩之影響比較........................................................66
圖4-23 輔助墩變化對主梁垂直位移之影響比較....................................................68
圖4-24 輔助墩變化對主梁扭轉角之影響比較........................................................69
圖4-25 輔助墩變化對橋塔縱向位移之影響比較....................................................70
圖4-26 輔助墩變化對主梁彎矩之影響比較............................................................66
圖4-27 主梁扭轉角隨風速變化之過程....................................................................78
圖5-1  隨機靜風分析流程圖....................................................................................86
圖5-2  主梁中點垂直位移隨混凝土段主梁彈性模數的變化................................91
圖5-3  主梁中點垂直位移隨鋼段主梁彈性模數的變化........................................91
圖5-4  主梁中點垂直位移隨混凝土橋塔彈性模數的變化....................................92
圖5-5  主梁中點垂直位移隨主纜彈性模數的變化................................................92
圖5-6  主梁中點垂直位移隨斜拉索彈性模數的變化............................................93
圖5-7  主梁中點垂直位移隨垂直吊索彈性模數的變化........................................93
圖5-8  主梁中點側向位移隨混凝土段主梁彈性模數的變化................................94
圖5-9  主梁中點側向位移隨鋼段主梁彈性模數的變化........................................94
圖5-10 主梁中點側向位移隨混凝土橋塔彈性模數的變化....................................95
圖5-11 主梁中點側向位移隨主纜彈性模數的變化................................................95
圖5-12 主梁中點側向位移隨斜拉索彈性模數的變化............................................96
圖5-13 主梁中點側向位移隨垂直吊索彈性模數的變化........................................96
圖5-14 主梁扭轉角隨混凝土段主梁彈性模數的變化............................................97
圖5-15 主梁扭轉角隨鋼段主梁彈性模數的變化....................................................97
圖5-16 主梁扭轉角隨混凝土橋塔彈性模數的變化................................................98
圖5-17 主梁扭轉角隨主纜彈性模數的變化............................................................98
圖5-18 主梁扭轉角隨斜拉索彈性模數的變化........................................................99
圖5-19 主梁扭轉角隨垂直吊索彈性模數的變化....................................................99
圖5-20 橋塔頂部側向位移隨混凝土段主梁彈性模數的變化..............................100
圖5-21 橋塔頂部側向位移隨鋼段主梁彈性模數的變化......................................100
圖5-22 橋塔頂部側向位移隨混凝土橋塔彈性模數的變化..................................101
圖5-23 橋塔頂部側向位移隨主纜彈性模數的變化..............................................101
圖5-24 橋塔頂部側向位移隨斜拉索彈性模數的變化..........................................102
圖5-25 橋塔頂部側向位移隨垂直吊索彈性模數的變化......................................102
圖5-26 主梁中點彎矩隨混凝土段主梁彈性模數的變化......................................103
圖5-27 主梁中點彎矩隨鋼段主梁彈性模數的變化..............................................103
圖5-28 主梁中點彎矩隨混凝土橋塔彈性模數的變化..........................................104
圖5-29 主梁中點彎矩隨主纜彈性模數的變化......................................................104
圖5-30 主梁中點彎矩隨斜拉索彈性模數的變化..................................................105
圖5-31 主梁中點彎矩隨垂直吊索彈性模數的變化..............................................105
圖5-32 橋塔底部彎矩隨混凝土段主梁彈性模數的變化......................................106
圖5-33 橋塔底部彎矩隨鋼段主梁彈性模數的變化..............................................106
圖5-34 橋塔底部彎矩隨混凝土橋塔彈性模數的變化..........................................107
圖5-35 橋塔底部彎矩隨主纜彈性模數的變化......................................................107
圖5-36 橋塔底部彎矩隨斜拉索彈性模數的變化..................................................108
圖5-37 橋塔底部彎矩隨垂直吊索彈性模數的變化..............................................108
 
表目錄
表3-1  吊拉組合橋之斷面參數………………………………………………........27
表3-2  吊拉組合橋材料彈性模數(單位：kN/m2)…………………………..….…28
表3-3  主纜矢跨比變化對結構位移及應力反應影響比較…………………...….32
表3-4  交叉吊索變化對結構位移及應力反應影響比較……………………..…..34
表3-5  有無拱度變化對結構位移及應力反應影響比較……………………..…..35
表3-6  輔助墩位置變化對結構位移及應力反應影響比較…………………..…..36
表3-7  主梁子結構勁度變化對結構位移及應力反應影響比較………….……...38
表3-8  橋塔及主纜子結構勁度變化對結構位移及應力反應影響比較.……..….40
表3-9  斜拉索及垂直吊索子結構勁度變化對結構位移及應力反應影響比較....42
表4-1  吊拉組合橋改變各結構之材料參數……………………...........……….....47
表4-2  不同風速之結構位移及內力比較………….......…….........……………....56
表4-3  主纜矢跨比變化對結構位移及內力反應之影響比較................................60
表4-4  交叉吊索變化對結構位移及內力反應之影響比較....................................63
表4-5  有無拱度變化對結構位移及內力反應之影響比較....................................67
表4-6  輔助墩位置變化對主梁位移及內力反應之影響比較................................70
表4-7  主梁子結構勁度變化對結構位移及內力反應之影響比較........................72
表4-8  橋塔及主纜子結構勁度變化對結構位移及內力反應之影響比較............74
表4-9  斜拉索及垂直吊索勁度變化對結構位移及應力反應之影響比較............76
表4-10 自錨式吊拉組合橋子結構勁度變化對靜風失穩臨界風速之影響比較....77
表5-1  隨機變量參數................................................................................................85
表5-2  結構反應為主梁中點垂直位移時反應面之待定常係數值........................89
表5-3  結構反應為主梁中點扭轉角時反應面之待定常係數值............................89
表5-4  結構反應為主梁中點側向位移時反應面之待定常係數值........................89
表5-5  結構反應為橋塔頂部側向位移時反應面之待定常係數值........................90
表5-6  結構反應為主梁中點彎矩時反應面之待定常係數值............................... 90
表5-7  結構反應為橋塔底部彎矩時反應面之待定常係數值................................90

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