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研究生: 陳品翔
Pin-Shiang Chen
論文名稱: 臺灣地區車行橋下部結構劣化與水系關聯性之研究
A Study on the correlation between deterioration of substructure of car bridges and water systems in Taiwan
指導教授: 姚乃嘉
Nie-Jia Yau
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木系營建管理碩士班
Master's Program in Construction Management, Department of Civil Engineering
論文出版年: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 117
中文關鍵詞: 橋梁橋梁管理橋梁管理系統視覺化圖表互動式儀錶板
外文關鍵詞: Bridge, Bridge Management, Bridge Management System, Chart Visualization, Interactive Chart Panel
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  • 臺灣島型狹長,島上多南北走向高山與東西向河流,縱向交通線與橫向河流交會處所形成之眾多橋梁,為經濟發展之重要基礎設施。跨河橋梁之劣化來自於老化、超載,尤其是河流沖刷。因夏季之暴雨所帶來之巨大水量於短時間內經由坡度為3%-5%之河道流向大海,河流沖刷對橋梁造成嚴重損壞。目前已有大量研究在探討橋梁下部構件受河川沖刷影響,例如現地試驗、水工模型試驗、數學模擬等。
    第二代臺灣地區橋梁管理資訊系統已建立二萬五千餘座車行橋梁多年之維護管理資料,但尚未以系統化方式分析此大量資料中河川沖刷與橋梁下部構件劣化之關聯性。本研究針對第二代臺灣地區橋梁管理系統資料庫進行篩選、整理,進而分析臺灣地區車行橋梁下部結構劣化與水系之關聯特性。本研究利用視覺化圖表技術來製作互動式儀錶板,快速顯示臺灣118個水系地理位置與橋梁下部構件劣化之各種排列組合,並將橋梁下部構件之劣化數據依嚴重程度進行分級顯示,以找出易受河川沖刷之點位、水系及區域,以及利於管理之的隱藏資訊。本研究之成果將提供給橋梁管理單位作為橋梁維護管理決策之參考。


    Taiwan is a long-shaped island with high north-south mountains and many east-west rivers. Longitudinal traffic lines cross with transversal rivers forming a large amount of bridges which are the most import infrastructures for economic development. These bridges deteriorate due to aging, over-loaded traffic, and especially serious river scouring problems due to an average of 3%-5% slope of rivers which carry huge amounts of water into the sea in a very short time from summer storms or torrential rains. There are many research efforts focus on these scouring problems, such as in situ tests, hydraulic model tests, and mathematical simulations.
    Deterioration of car bridges in Taiwan are recorded in the 2nd generation of the Taiwan Bridge Management System (TBMS2), which has a huge inventory of 25,000 bridge data including inspection and maintenance data for several years. However, there was no systematic statistic study for analyzing such big data the relationships between the deterioration of bridge substructures and rivers in various areas. Thus, this research is aimed at finding the characteristics of such deteriorations located in various rivers using big data approaches. Techniques of chart visualization and interactive chart panel are used to rapidly display the various combinations of deterioration of bridge substructures and the 118 river systems in Taiwan. Deteriorations of bridge substructures are classified based on severity to find out vulnerable locations, arears, river systems, and possible hidden information which are useful to bridge management. Results of this research will be provided to the bridge management agencies for reference in making decisions for bridge management.

    摘要 i ABSTRACT ii 目錄 iii 圖目錄 v 表目錄 vii 第一章 緒論 1 1-1 研究背景 1 1-2 研究動機 2 1-3 研究目的 2 1-4 研究範圍及限制 3 1-5 研究流程及方法 3 1-6 論文架構 4 第二章 文獻回顧 5 2-1 臺灣地區橋梁管理系統 5 2-1-1 TBMS2基本資料模組 7 2-1-2 TBMS2檢測資料模組 9 2-1-3 DER&U目視檢測法 10 2-1-4 橋梁危險性指標值 11 2-2 臺灣河川 14 2-2-1 臺灣河川水系 14 2-2-2 臺灣橋梁破壞形式 15 2-2-3 國內外對橋梁與河流沖刷相關研究 16 2-3 資料視覺化 18 2-3-1 資料視覺化意義 18 2-3-2 資料視覺化相關研究 20 第三章 研究方法 23 3-1 資料篩選 23 3-1-1 定義目標 23 3-1-2 跨水橋資料取得 24 3-1-3 檢測資料取得 26 3-1-4 水系資料取得 28 3-2 資料清理 30 3-2-1 封閉式與開放式問題 31 3-2-2 開放式欄位清理過程 31 3-2-3 水系整合 34 3-3 視覺化互動儀表板 37 3-3-1 視覺化互動儀表板設計 37 3-3-2 視覺化互動儀表板建置 39 第四章 資料分析成果 53 4-1 視覺化互動儀表板各圖表的基本資訊 53 4-1-1 各橋齡層與劣化情況第一級數量直條圖 53 4-1-2 各水系與各級數量直條圖 54 4-1-3 各劣化情況分級與橋梁分布地圖 57 4-2 視覺化互動儀表板各圖表的互動資訊 59 第五章 結論與建議 70 5-1 本研究之結論與成果 70 5-2 未來研究方向之建議 71 參考文獻 72 附錄 74

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