MODULE 01總覽 Dashboard
本平台以 Steve Yu 混凝土 AI 智匯模型為基底,雙引擎涵蓋 UHPC 新建結構設計與 既有結構耐震補強。設計引擎深入解讀 FHWA-HRT-23-077 / AASHTO UHPC 設計指南(2024)各條文之制定用意,以互動式結構圖示呈現橋梁各部位之 UHPC 應用;補強引擎則納入《UHPC 結構修繕與補強》之國家級耐震實體試驗訓練資料,提供包覆柱、噴漿牆、斜撐、耐震間柱之性能預測與案例校準。
結構部位知識庫
7 類
國7 / 楊頭 / FHWA 案例
規範條文解讀
10 條
含制定用意分析
FHWA 統計案例
408
2006~2024.06
UHPC 接縫搭接長
<8db
傳統混凝土約 40db+
國7 設計用量
4,394
m³(預鑄板+UHPC)
耐震補強工法
6 類
柱/牆/斜撐/間柱
國震實測校準
9 組
示範校舍案例
模組總覽
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02 · 設計規範用意解讀
逐條拆解 AASHTO UHPC 指南:「規定什麼、為什麼這樣定、設計上怎麼用」三層解讀。
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03 · UHPC 結構部位圖示
互動式橋梁全橋圖+濕接縫/U 型梁細部斷面圖,點選部位即顯示設計重點。
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04 · 各部位 AI 設計預測
選擇部位輸入參數:濕接縫寬度、U 型梁斷面、剪力榫、伸縮縫取代深度之 AI 預測與檢核。
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05 · 斷面撓曲剪力檢核
AASHTO UHPC 公式:φf 內插、V_UHPC = γu·ft,loc·bv·dv·cotθ 即時檢核。
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06 · UHPC 耐震補強 AI
新增訓練資料(國家級耐震實體試驗):包覆柱、噴漿牆、斜撐、耐震間柱之性能倍率預測、快速補強構件數估算、示範校舍校準容量曲線。
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07 · 材料耐久訓練資料庫
UHPC 對傳統混凝土性質倍率、表面電阻齡期曲線、CO₂ 永續比較、國內 UHPC 補強工程實績。
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08 · 模型資訊與依據
方法論、規範公式核心與引用文獻對照。
FHWA 美國 UHPC 應用分布(408 案,2006~2024)
觀察:美國 79% 案例為「預鑄構件濕接縫(CPBE)」— 正是 AASHTO 規範以握裹/搭接革命為核心用意的體現;馬來西亞 UHPC 預鑄系統則以預鑄 U/I/T 梁為主(75%),對應台灣國7 之 U 型梁路線。
UHPC 結構設計與傳統 RC 之思維差異
① 抗拉貢獻入列:傳統 RC 忽略混凝土抗拉;UHPC 以 γu·ft,cr/ft,loc 正式納入撓曲與剪力強度 — 整部規範的核心革命。
② 免剪力筋設計:纖維橋接使腹板開裂後仍能傳剪,V_UHPC 常可單獨滿足需求。
③ 薄壁化:強度高 → 斷面變薄 → 規範新增腹板細長比(≤35)與局部挫曲檢核。
④ 接縫極短搭接:握裹強度高,搭接 <8db,催生全深度預鑄橋面板(FDDP)快速施工。
⑤ 延展性管控:φf 隨曲率延展性 0.75~0.90 內插,防止裂縫集中型脆性破壞。
② 免剪力筋設計:纖維橋接使腹板開裂後仍能傳剪,V_UHPC 常可單獨滿足需求。
③ 薄壁化:強度高 → 斷面變薄 → 規範新增腹板細長比(≤35)與局部挫曲檢核。
④ 接縫極短搭接:握裹強度高,搭接 <8db,催生全深度預鑄橋面板(FDDP)快速施工。
⑤ 延展性管控:φf 隨曲率延展性 0.75~0.90 內插,防止裂縫集中型脆性破壞。
MODULE 02設計規範用意解讀 · Why the Code Says So
AASHTO UHPC 設計指南(依 FHWA-HRT-23-077 草擬、2024 正式發布)每一條文背後都有明確的材料力學與安全哲學。以下逐條呈現「規定內容 → 制定用意 → 設計應用」。點選展開。
規範哲學總結
安全 — 材料資格門檻(f'c、ft,cr、εt,loc)確保「設計假設的材料行為」與「實際供應的材料」一致,這是把抗拉納入設計的前提。
可靠 — γu 與 φ 把「場鑄變異、纖維配向、脆性風險」轉化為可量化的折減,延續 LRFD 機率式設計哲學。
效率 — 短搭接、免剪力筋、薄斷面條文釋放 UHPC 的經濟性;上限條文(0.25f'c、細長比 35)則守住新破壞模式的底線。
可靠 — γu 與 φ 把「場鑄變異、纖維配向、脆性風險」轉化為可量化的折減,延續 LRFD 機率式設計哲學。
效率 — 短搭接、免剪力筋、薄斷面條文釋放 UHPC 的經濟性;上限條文(0.25f'c、細長比 35)則守住新破壞模式的底線。
MODULE 03UHPC 結構部位圖示 · Interactive Structural Diagram
點選全橋示意圖之紫色高亮部位(或下方標籤),右側即顯示該部位之 UHPC 應用說明、設計重點與對應規範條文;濕接縫與 U 型梁另附細部斷面圖。
全橋 UHPC 應用部位圖(高架橋標準跨 · 示意)CLICK TO EXPLORE
部位說明—
請點選上方圖示之部位。
細部斷面圖DETAIL
選擇部位後顯示細部圖
MODULE 04各部位 AI 設計預測 · Component Design IQ
選擇結構部位,輸入設計參數,AI 依規範公式與知識庫經驗值預測關鍵設計量並自動檢核。
部位選擇與參數輸入
預測與檢核結果READY
視覺化比較
MODULE 05斷面撓曲剪力檢核 · AASHTO UHPC Flexure & Shear
矩形(腹板)斷面快速檢核。剪力 Vn = V_UHPC + Vs + Vp ≤ 0.25·f'c·bv·dv + Vp,V_UHPC = γu·ft,loc·bv·dv·cotθ;撓曲採簡化應變相容,φf 依延展性 0.75~0.90 內插。初步設計輔助用,細部設計依完整規範流程。
斷面與材料輸入
幾何 (cm)
材料 (kgf/cm²)
剪力與需求
檢核結果
中性軸 c (cm)
—
簡化應變相容
φf·Mn (tf·m)
—
φf —
撓曲判定
—
D/C —
φv·Vn (tf)
—
—
剪力判定
—
D/C —
容量-需求比較
MODULE 06UHPC 耐震補強 AI · Seismic Retrofit IQ
訓練資料來源:《超高性能混凝土(UHPC):結構修繕與補強》技術資料 — 補強成效均經 國家級耐震實體試驗驗證。本模組將四大類補強工法之實測性能倍率納入預測引擎,並以一棟 3 層 RC 校舍補強示範案例(校舍耐震評估補強技術手冊示範)校準容量曲線與 Ap 判定。
補強工法選型與構件容量輸入
實測性能倍率(實體試驗訓練資料)
未補強構架/試體容量(預測補強後性能)
補強後性能預測READY
補強前後容量比較
快速補強構件數估算 · Quick-Calc(技術手冊示範公式)FORMULA
公式: V* = (AT/Ap)·V → ΔVL = VRC,S − VRC → N = (V* − V)/ΔVL。其中 AT = 0.4·SDS 為目標側向力係數,Ap 為原結構性能點加速度容量,V 為現有基底剪力,ΔVL 為單一構件補強前後之剪力增量,N 為需補強構件數。
示範校舍案例校準 · 補強方案 Ap 預測實測校準
3 層 RC 校舍(長向 53.5m × 短向 10.2m,層高 3.6m),原結構 A_p=0.237g,目標 A_T=0.28g(S_DS=0.7)。以 UHPC 包覆柱為基礎,再疊加噴漿牆或斜撐於不同樓層,觀察整體性能點變化。
側推容量曲線比較(依實測尖峰點建構 · 示意)
藍=原結構、綠=UHPC 包覆柱、其餘為所選型式之 1F/1-2F/1-3F。注意 僅補強 1F 之方案(噴漿/斜撐)A_p 反而低於包覆柱(NG)— 單層過度勁化將需求集中、形成軟層效應,此為實測重要警示。
MODULE 07材料耐久訓練資料庫 · UHPC Material & Durability DB
UHPC 力學性質界於傳統混凝土與鋼材之間。以下材料、耐久與永續資料引自技術簡報資料,可作為配比目標、耐久驗收與補強選型之參考基準。
UHPC 對傳統混凝土性質對照(倍率)
| 類別 | 項目 | 傳統混凝土 | UHPC | UHPC / 傳統 |
|---|
力學:抗壓 ~4 倍、抗拉 ~4 倍、撓曲 ~5 倍;耐久:孔隙率約 1/5、吸水率約 1/25、透氣性與氯離子滲透約 1/1000 — 緻密不連續孔隙結構是其免維護長壽命之根本。
表面電阻齡期發展(電阻抗試驗)
>199 kΩ·cm 屬「可忽略侵蝕」;<29 為「侵蝕可能性非常低」門檻。UHPC 於 28 天即達 118.5、120 天達 769 kΩ·cm,遠超耐久門檻。
永續性比較 · 加拿大 Sherbrook 人行橋
等效截面厚 500→150mm、混凝土體積 126→33 m³、膠結材 44,100→23,265 kg、CO₂ 44→23 t。斷面減薄抵消高單位膠結材用量,整體碳足跡仍降約 48%。
國內 UHPC 修繕與補強工程實績(部分)
| # | 案例類型 | UHPC 工法 | 年份 |
|---|
資料來源:技術簡報所列案例。補強成效經國家級耐震實體試驗完成驗證。
MODULE 08模型資訊與依據 · Methodology & References
AI 預測方法
架構 — 延續 Steve Yu 混凝土 AI 智匯模型「物理約束 + 數據驅動」策略:規範公式為硬約束,知識庫案例(國7、楊頭、FHWA 408 案、海外 193 案)為率定資料,部位級代理函數內嵌瀏覽器端即時運算。
補強引擎 — Module 06/07 以國家級耐震實體試驗資料為訓練/校準基礎:工法性能倍率直接取自實體試驗結果,示範校舍案例之 V/Δ/A_p 為 ETABS 側推分析驗證值。性能倍率可推廣至同類構件初估,A_p 容量曲線則為案例特定示意,實際補強設計應以 NewRC-Mocur2020 / UHPC_Jacket_Colph 配合 TEASPA、ETABS 完整流程執行。
限制 — 各部位預測為初步設計與方案比較用;細部設計應依 AASHTO UHPC 指南及《結構耐震評估與補強技術手冊》完整流程與工程司審查程序。
補強引擎 — Module 06/07 以國家級耐震實體試驗資料為訓練/校準基礎:工法性能倍率直接取自實體試驗結果,示範校舍案例之 V/Δ/A_p 為 ETABS 側推分析驗證值。性能倍率可推廣至同類構件初估,A_p 容量曲線則為案例特定示意,實際補強設計應以 NewRC-Mocur2020 / UHPC_Jacket_Colph 配合 TEASPA、ETABS 完整流程執行。
限制 — 各部位預測為初步設計與方案比較用;細部設計應依 AASHTO UHPC 指南及《結構耐震評估與補強技術手冊》完整流程與工程司審查程序。
內建規範公式核心
Ec = 2,500·K₁·(f'c)0.33 ksi;εcu = max(εcp, 0.0035)
拉伸:γu·ft,cr → γu·ft,loc @ γu·εt,loc(γu ≤ 1.0)
φf = 0.75 + 0.15(μ−1)/2,0.75 ≤ φf ≤ 0.90;φv = 0.90
Vn = V_UHPC + Vs + Vp ≤ 0.25f'c·bv·dv + Vp
搭接:UHPC 接縫 ld < 8db(蓋層 ≥3db);套管 ≥2.5×鋼絞線面積
細長比:腹板 ≤35;保護層 ≥1.5×纖維長
拉伸:γu·ft,cr → γu·ft,loc @ γu·εt,loc(γu ≤ 1.0)
φf = 0.75 + 0.15(μ−1)/2,0.75 ≤ φf ≤ 0.90;φv = 0.90
Vn = V_UHPC + Vs + Vp ≤ 0.25f'c·bv·dv + Vp
搭接:UHPC 接縫 ld < 8db(蓋層 ≥3db);套管 ≥2.5×鋼絞線面積
細長比:腹板 ≤35;保護層 ≥1.5×纖維長
引用知識庫
| # | 文獻 / 資料 | 引用內容 |
|---|---|---|
| 1 | FHWA-HRT-23-077(FHWA, 2023) | 設計框架、材料模型、條文與評註(用意解讀主要來源) |
| 2 | AASHTO Guide Specifications for Structural Design with UHPC (2024) / Workshop Manual | 正式條文、設計範例 |
| 3 | 國道7號 UHPC 特訂條款 | 材料驗收、剪力榫 f'c 1250、纖維 ≥2.5% |
| 4 | 研討會論文《UHPC 於高速公路系統工程的應用與發展》 | FHWA/海外案例統計、國7 與楊頭應用方向、伸縮縫取代 ≥15cm |
| 5 | 《UHPC U 型梁試驗、研究與國7之應用》 | U258 斷面、套管 2.5×、腹板細長比 16.64/35、預力損失流程 |
| 6 | 《UHPC U 型梁試驗橋製造經驗》 | 蒸養與均勻性數據 |
| 7 | 《UHPC 早強配比、微纖維分散與施工養護》 | FDPC 接合施工、3 天 980 kgf/cm² |
| 8 | Pont d'Île-aux-Tourtes 案例 + 楊頭段細部設計 | FDDP 佈板、UHPC 接縫細節(22cm 板、19ψ、≥30cm、止漿封條、<8db) |
| 9 | Steve Yu 混凝土 AI 智匯模型 / 配比結構設計影響分析 APP | AI 模組化架構與「配比 → 結構設計參數」分析方法 |
| 10 | 《超高性能混凝土(UHPC):結構修繕與補強》(學術研究資料) | Module 06/07 訓練資料:四大補強工法性能倍率、示範校舍校準案例、材料耐久與永續數據(均經國家級耐震實體試驗驗證) |