高考申論題
114年
[港灣工程] 海岸工程(包括近岸測量)
第 一 題
一、作用於直立堤之衝擊波壓可使用廣井（Hiroi）公式來計算，其波壓分布由堤底至堤頂皆假設為均勻分布，波壓公式為 p = 1.5 ρgH，H 為堤前設計波高。假設設計波高為 5 m，週期為 10 sec 之波浪作用於沉箱堤，沉箱堤堤頂高度 hc為 2.5 m，設計水深h為 8 m，沉箱堤寬 B 為 10 m，波浪作用時會有越波現象。請用廣井公式計算沉箱堤之滑動與傾倒係數，並說明沉箱堤是否安定。不考慮作用於沉箱堤底之上揚力以及堤內之波壓變化。海水與混凝土之單位體積重分別為 1.03 ton / m³ 與 2.4 ton / m³，沉箱之滑動摩擦係數為μ = 0.6。（20 分）
註：滑動係數安定條件：fs = (μW) / F > 1，傾倒係數安定條件：fo = (W · B/2) / (F · (h+hc)/2) > 1，其中 F 為作用於沉箱之單位寬度波力，W 為沉箱單位寬度水中重量。
(圖示資訊：沉箱堤堤外設計水深 h = 8 m，沉箱堤堤頂高度 hc = 2.5 m，沉箱堤寬 B = 10 m)
📝 此題為申論題
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本題重點在於計算直立堤的波浪受力與抗滑、抗傾倒分析。解題關鍵有二：首先，依照題目指示使用廣井（Hiroi）公式計算均佈波壓，並因為越波現象，正確判斷波壓作用總高度為『堤底至堤頂』；其次，計算沉箱『水中重量』時，務必將沉箱分為水上（空氣中）與水下（扣除靜水浮力）兩部分進行計算，最後代入安定條件公式進行判定。
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【解題關鍵】利用廣井（Hiroi）公式計算均勻波壓與單位寬度總波力，並精確計算扣除靜水浮力後之沉箱單位寬度水中重量，最後代入剛體靜力平衡公式評估滑動與傾倒安定性。 【解答】 Step 1：計算均勻波壓與單位寬度波力（$F$）
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