環狀地盤改良後基樁之側向變形特性

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姓名

林青瑩(Ching-Ying Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

環狀地盤改良後基樁之側向變形特性

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摘要(中)

樁基礎為軟弱地盤中常採用之基礎型式，其主要功能為將上部荷載以點承或摩擦的方式傳遞至底部或周圍土層。然而，上部結構除了垂直荷載外也會有水平荷載。為了符合基樁的使用性，必須將容許側向位移限制在某一限度，本研究旨在探討環狀地盤改良法對基樁側向位移的改良成效，並兼顧經濟性及實用性，歸納出最佳改良範圍。
　　本研究以不同水泥配比之攪拌處理方式，對樁周土壤進行環狀改良，以增加土壤強度，探討對基樁水平側向位移之改良成效。其中改良區域配合網格為輻射狀，假設成圓柱體。改良區域以三個參數作為控制變數，改良壁體中心與樁中心點之距離、改良壁體深度及改良壁體厚度，皆以樁徑作為基本單位，運用有限元素軟體ABAQUS，進行108種不同改良範圍及4種改良配比，共432組之分析。
　　在基樁承受最大荷重（Q=1000kN）時，由數值分析結果得知，改良配比為16%，改良寬度為1m，改良深度為5倍樁徑，改良距離為4倍樁徑之改良範圍，對樁頭側向位移之改良成效達13.89%，顯示對樁周土壤進行環狀改良，可增加淺層土壤的剪力強度，提供水平阻抗，進而有效減少樁身之側向位移。

摘要(英)

Pile foundation is often adopted in soft ground, it can transfer the weigh of structure by the way of skin friction and end bearing resistance to the bottom or the soil around. However, the structure will load in either vertical or horizontal direction. To conform to the practicality, the lateral displacement of pile must be restrained in a certain limit. This study focused on the treated effects in lateral displacement by annular ground improvement, and figured out the best range of treatment by considering its economy and practicability with FEM analysis.
In this study, different cement contents were used to treat soil ring around pile to increase the lateral resistance of ground. The FEM mesh of treated zone is annular. The range is governed by treated distance, treated depth and treated thickness. To perform the numerical analysis, FEM based software named ABAQUS was used in this research. This research carried out a series of numerical analysis including 108 kinds of treated range and 4 kinds of cement content.
The numerical analysis results of pile in cohesive soil indicated that with the cement content of 16% and the treated range with the dimension of 1m in thickness, 5R in depth, and 4R in distance (where R is the diameter of pile), it can achieve an economical improvement effects in reducing the lateral displacement of pile. The local soil improvement can increase the lateral resistance of ground and reduce the lateral displacement of pile under laterally loading condition.

關鍵字(中)

★ 軟弱黏性土壤
★ 側向位移
★ 環狀地盤改良
★ 有限元素分析

關鍵字(英)

★ soft cohesive soil
★ finite element analysis
★ annular ground improvement
★ lateral displacement of pile

論文目次

目錄
內容頁次
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖目錄 VI
表目錄 X
符號說明 XI
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法 2
1.4 研究內容 2
第二章文獻回顧 4
2.1基樁承受側向荷載之變形行為 4
2.2基樁剛柔度判別 5
2.3靜力分析法 5
2.3.1彈性分析法 5
2.3.2土壤反力法 7
2.3.3有限元素法 10
2.4地盤改良工法 12
2.4.1軟弱地盤定義 12
2.4.2攪拌工法 13
2.4.3格狀地盤改良工法 14
2.4.4水泥穩定處理 14
2.4.5改良土特性 16
第三章分析方法 28
3.1分析程式 28
3.2分析模型 30
3.2.1網格建立 31
3.2.2分析模型之元素類型 31
3.2.3材料組成模式 31
3.2.4介面處理 32
3.2.5初始應力 33
3.3參數說明 34
3.3.1基樁參數 34
3.3.2台北盆地沖積黏性土參數 34
3.3.3改良範圍之材料參數 34
3.4數值模擬架構 35
第四章分析結果 47
4.1元素邊界研究 47
4.2基樁側向極限荷載 47
4.3未改良土之樁土位移分析 48
4.3.1樁頭位移與地表位移 48
4.3.2樁身位移 49
4.4環狀改良後之樁土位移分析 49
4.4.1改良寬度與樁頭位移 50
4.4.2改良深度與樁頭位移 50
4.4.3改良距離與樁頭位移 51
4.4.4改良距離與改良深度之綜合討論 53
4.4.5改良配比與樁頭位移 53
4.4.6土壤反力 54
4.4.7樁身彎矩 55
第五章結論與建議 78
5.1結論 78
5.2建議 79
參考文獻 80

參考文獻

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指導教授

張惠文(Huei-Wen Chang)

審核日期

2005-7-21

推文