[[alternative]]Design and development of a bridge aerodynamic database for wind tunnel tests

碩士[[abstract]]空氣動力理論的推進及工程計算能力的進步，使得國內的橋梁工程不斷地突破求新，再加上為配合橋梁外觀的美學，及世界潮流的環保概念，於是懸吊橋與斜張橋的跨徑也陸續的增加，因此橋梁斷面的設計趨於細長化發展，亦即橋梁斷面需使用較輕的材質且強度較佳的材料，因此採用輕薄流線的橋梁斷面才是時勢所趨。因長跨徑的橋梁具有較大的柔度，所以其受風力而引發的不穩定現象的機率也大增，伴隨衍生的問題，首重於橋梁的受風反應現象。而一般橋梁風洞實驗分為兩種:(1)斷面模型實驗、(2)全模型實驗，本論文以此兩大實驗為主軸，建構並設計氣動力資料庫提供知識分享的平台。 利用PHP與SQL作為系統的基礎，採用橋梁風洞實驗為核心知識的方式去建置資料庫應用系統，應用資料庫擁有的資料，經由資料擷取和篩選過濾的過程，將查詢出的結果輸出表格化、圖型化，讓使用者能分享到橋梁風洞實驗多樣的研究成果。[[abstract]]The advances of aerodynamic theory and engineering computing keep making breakthroughs and technical innovations in domestic bridge engineering. Moreover, the considerations of bridge esthetics and environmental issues also push for the main spans of cable-stayed and suspension bridges to become longer and longer. The section design of bridges progresses toward long and thin, which draws the need for lighter and better strength material. While the spans of bridges getting longer, the structural rigidity of bridges usually reduces. For these reasons wind-induced instability becomes an important issuefor large-span bridges with high structural flexibilities. General bridge wind-tunnel test can be classified into two types: section model test and full model test. The study based on these two kinds of tests to design and implement a bridge aerodynamic database providing a platform to store and share experimental data. The implementation of the system was based on PHP and SQL. The kernel knowledge that used to development the database management system was from bridge wind tunnel tests. Through data queries and filtering, various results of bridge wind tunnel tests in the database can be shared in the forms of tables and figures. Because of the large amount of data involved, it needs effective data management means to add, modify and delete data in the database. Following the line of reasoning, this thesis developed a web-based data management system to display and share the variety of bridge experimental results.[[tableofcontents]]目錄 第一章 緒論 1 1.1 研究背景及動機 1 1.2 研究目的與範圍 2 1.3 研究方法 2 1.4 論文章節及架構 3 第二章 文獻回顧 5 2.1 PHP 語言簡介 5 2.2 Javascript 簡介 7 2.3資料庫系統相關的技術背景 9 2.3.1 資料庫系統 9 2.3.2 資料庫的正規化 12 2.3.3 關聯式資料庫 15 2.3.4 MYSQL介紹 19 2.4 橋梁抗風理論概述 21 2.4.1 風力係數與顫振導數的研究 21 2.4.2 風力係數（Wind coefficient） 22 2.4.3 顫振導數(Flutter Derivative) 24 2.4.4 端板效應（End Plate Effect） 25 2.4.5 阻塞比效應（Blockage Ratio Effect） 26 第三章 橋梁風工程實驗與簡化公式 27 3.1風洞實驗室的特性 27 3.1.1 大氣邊界層風洞(全模型實驗) 27 3.1.2 橋梁斷面風洞(斷面模型試驗) 27 3.2橋梁氣彈模型之模擬 29 3.2.1 斷面模型（Deck Section Model）簡介 29 3.2.2 氣彈力模型相似律 29 3.2.3 實驗模型之應用 29 3.3 斷面模型實驗流程 31 3.3.1 實驗流程 31 3.4全橋模型實驗流程 32 3.4.1 實驗流程 32 3.5 顫振臨界風速與簡化公式介紹 32 3.5.1 臨界風速簡化公式介紹 34 第四章 資料庫系統分析理論與規劃 39 4.1 系統分析 39 4.1.1 使用者權限分析 39 4.1.2 系統設計分析與目標 40 4.1.3 系統架構規劃與功能設計 42 4.2系統開發軟硬體環境與建置 45 4.3 資料庫之規劃與架構 47 4.3.1 橋梁氣動力資料庫內容解說 49 4.3.2 橋梁模型特性模組 49 4.3.3 實驗參數模組 55 4.3.4 數據結果模組 58 4.3.5 資料管理模組 61 4.4 資料表之間的關聯性架構 63 4.4.1 斷面模型實驗之各表格關連性 63 4.4.2 全橋模型實驗之各表格關連性 67 第五章 系統平台架構設計之探討與系統功能介紹 70 5.1 系統管理模組的開發 70 5.1.1 系統使用權限的規劃 71 5.1.2 資料管理功能建立 71 5.1.3 影像管理功能 80 5.1.4 審核註冊功能 82 5.1.5 系統備份功能 84 5.2 系統查詢模組 86 5.3 初步評估模組 91 5.3.1 顫振臨界風速評估功能 91 5.3.2 橋梁結構振態評估功能 94 5.4 系統其他功能之展示 97 5.4.1 文檔管理 97 5.4.2 檢核SQL查詢 99 第六章 結論建議與未來展望 100 6.1 結論 100 6.2 建議 102 6.3 系統之未來展望 104 參考文獻 106 圖目錄 圖 2- 1 PHP運作方式 7 圖 2- 2 資料庫正規化流程圖 15 圖 2- 3 透過PRIMARY KEY 對不同的資料表產生關聯 16 圖 2- 4 一對一關聯 17 圖 2- 5 一對多關聯 18 圖 2- 6 多對多關聯 18 圖 3- 1 大氣邊界層風洞(全模型實驗) 28 圖 3- 2 橋梁斷面風洞(斷面模型試驗) 28 圖 4- 1 橋梁氣動力資料庫架構示意圖 43 圖 4- 2 管理者系統與使用者系統功能規劃示意圖 44 圖 4- 3 系統軟硬體的說明 45 圖 4- 4 橋梁氣動力資料庫整體資料表關連圖 49 圖 4- 5 斷面模型實驗之關聯圖 64 圖 4- 6 全橋模型實驗之關聯圖 67 圖 5- 1 不同權限使用者之功能使用畫面 72 圖 5- 2 使用者登入系統的介面 72 圖 5- 3 使用者成功登入後 73 圖 5- 4 在選擇完後，系統在主框架上立即跳到一個畫面 74 圖 5- 5 資料輸入方式 74 圖 5- 6 纜索輸入的彈跳視窗 75 圖 5- 7 橋塔輸入的彈跳視窗 75 圖 5- 8 橋梁輸入的彈跳視窗 76 圖 5- 9 纜索分布輸入的彈跳視窗 76 圖 5- 10 新增的橋梁資訊 77 圖 5- 11 修改的橋梁資訊 77 圖 5- 12 刪除資料的下拉式選單 79 圖 5- 13 再次確認刪除資料的核對視窗 79 圖 5- 14 使用者選擇上傳或刪除功能的介面 81 圖 5- 15 上傳圖檔後填寫詳細資料的畫面 81 圖 5- 16 影像檔案刪除功能 82 圖 5- 17 使用者註冊時的介面 83 圖 5- 18 審核畫面 83 圖 5- 19 系統備份流程圖 84 圖 5- 20 系統備份的選單及其畫面 85 圖 5- 21 備份完成及其畫面 85 圖 5- 22 備份檔案管理畫面 86 圖 5- 23 查詢模型資料部分其流程圖 87 圖 5- 24 系統查詢選單及其畫面 87 圖 5- 25 系統查詢條件選單及其畫面 88 圖 5- 26 斷面查詢完成及其結果 88 圖 5- 27 詳細斷面資訊 89 圖 5- 28 接續斷面查詢之後的顫振導數查詢 89 圖 5- 29 根據斷面查詢出的顫振導數 90 圖 5- 30 根據查尋出的顫振導數繪製成圖形 90 圖 5- 31 顫振臨界風速評估的流程圖 91 圖 5- 32 顫振臨界風速評估的選單介面 92 圖 5- 33 規範的簡化公式說明 92 圖 5- 34 輸入結構資料介面 93 圖 5- 35 臨界風速的結果 93 圖 5- 36 一對一方式的設計流程圖 94 圖 5- 37 振態分析評估的流程圖 95 圖 5- 38 振態分析上傳輸入檔介面 95 圖 5- 39 選擇振態方向介面 96 圖 5- 40 繪製出振態圖的結果 96 圖 5- 41 文件管理的功能選項 97 圖 5- 42 資料庫的目標功能及規劃架構的介面 98 圖 5- 43 教學文件說明及其功能選項 98 圖 5- 44 SQL查詢檢核及其下拉式選單介面 99 圖 5- 45 查詢結果的輸出畫面 99 表目錄 表 2- 1 PHP與其他SCRIPT語法的比較【2】 7 表 2- 2 顫振導數所代表的意義 23 表 4- 1 使用者功能權限表 40 表 4- 1 橋梁資料表 51 表 4- 2 斷面模型資料表 53 表 4- 3 全橋模型資料表 54 表 4- 4 縮尺資料表 56 表 4- 5 斷面實驗資料表 56 表 4- 6 全橋實驗資料表 57 表 4- 7 顫振導數資料表 59 表 4- 8 風力係數資料表 60 表 4- 9 顫振臨界風速資料表 60 表 4- 10 抖振位移反應資料表 61[[note]]學號: 692310765, 學年度: 9