博碩士論文 104322035 詳細資訊




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姓名 許敬昇(HSU CHING SHENG)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 飽和濕砂中模型基樁之單向反覆軸向載重試驗
(Cyclic Axial Loading Tests on Model Pile in Saturated Sand)
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摘要(中) 本研究以飽和砂土試體進行模型樁受長週期反覆軸向載重試驗,以觀察樁土反覆軸向承載之互制行為,目的在模擬離岸風機套筒(Jacket)群樁基礎長期承受上部結構重量及週期性波浪作用力,對樁基礎產生週期性的垂直軸向加載力及卸載之行為,此項承載行為將造成樁基礎產生差異沉陷,使風機逐漸傾斜,影響風機系統長期運轉之穩定性。
施加反覆載重之前,需先進行靜態極限抗壓試驗,得到靜態極限抗壓力Pu。反覆樁載重試驗之初始條件為模擬風機基礎於自重作用下安全係數為3的情況,然後再進行單向反覆軸向載重試驗,總共進行6組,3組承受反覆軸向先加載後卸載型式,3組承受反覆軸向先卸載後加載型,3組反覆荷載振幅分別為1/3Pu、1/6Pu及1/12Pu,反覆作用週數依序為10000次、10000次及20000次。
綜合前人乾砂反覆載重試驗之研究結果,均顯示基樁受較大的反覆軸向振幅下,樁頭等效勁度隨著反覆作用次數衰減明顯,樁頭位移增加速率亦越大。相同振幅之先加載後卸載、先卸載後加載試驗,乾砂試驗基樁先加載後卸載型造成之殘餘位移較大,而濕砂試驗則是先卸載後加載型影響大。
摘要(英) In this study, a model pile is used to perform the long-term cyclic axial load tests in saturated sands, and the behavior of the pile-soil interaction is observed. In order to simulate jacket foundation of offshore wind turbine is long-term subjected to the upper structure weight and periodic wave force. The long-term cyclic axial pressure and tension forces are behaved on the pile, causing differential settlement for pile foundation and slowly tilting of the bottom of wind turbine, affecting the stability of the fan system long-term operation.
Before the cyclic load test is performed, static ultimate compressive load test is carried out, and then gets static ultimate load P_u. Loading static load 1/3 Pu initially owing to considering the static loads safety factor of the offshore wind turbine equal to 3, before the one-way cyclic axial load test carried out. A total of 6 sets cyclic axial load are carried out, 3 sets are performed cyclic compression type, and other 3 sets performed cyclic tension type. Three sets cyclic axial load amplitudes are1/3Pu, 1/6Pu and 1/12Pu respectively, and the number of cyclic cycles are 10000, 10000 and 20,000, respectively.
When comparing with previous studies done by dry sands, these are performed cyclic axial load tests show some of same results. Long-term cyclic axial load tests show that the stiffness of pile head decreases obviously owing to large of axial amplitude. And the incremental rate of pile head displacement velocity faster when axial amplitude large.
Under the tension and compression load tests of the same amplitude, the residual displacement caused by the long-term cyclic axial load tests. When cyclic axial load tests in dry sands, the residual displacement are larger in condition that first pression then tension. In contrast, where tests in saturated sands, the residual displacement are larger under the first tension then pression conditions.
關鍵字(中) ★ 離岸風力發電
★ 模型樁
★ 反覆軸向載重
★ 殘餘位移
★ 等效勁度
關鍵字(英) ★ offshore wind turbine
★ model pile
★ cyclic axial load
★ residual displacement
★ equivalent stiffness
論文目次 目錄
摘要 i
ABSTRACT ii
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究方法與內容 3
1-3 論文架構 3
第二章 文獻回顧 5
2-1 現地樁載重試驗 5
2-2 基樁垂直承載行為 6
2-2-1 受力概述 6
2-2-2 基樁承載力理論 11
2-2-3 API建議之t-z曲線 16
2-2-4 API建議之Q-z曲線 18
2-3 樁基礎受反覆載重之行為 19
2-3-1 Chan and Hanna (1980) 19
2-3-2 Long and Vanneste (1994) 22
2-3-3 Jardine and Standing (2012) 26
第三章 試驗設備與方法 33
3-1 試驗規劃與設計 33
3-2 試驗砂樣及基本性質 33
3-3 試驗儀器設備 36
3-3-1 恆溫室 36
3-3-2 移動式霣降機 37
3-3-3 模型試驗箱 39
3-3-4 模型樁 40
3-3-5 荷載施加設備 51
3-3-6 資料擷取系統 54
3-4 模型樁載重試驗方法 66
3-4-1 飽和砂土試體製作 66
3-4-2 極限靜態抗壓試驗 70
3-4-3 單向反覆軸向載重試驗 71
第四章 試驗與結果討論 73
4-1 試驗規畫與配置 73
4-2 極限靜壓載重試驗結果 75
4-2-1 樁頭載重-位移曲線之討論 81
4-2-2 樁身軸力與樁身摩擦力變化之討論 84
4-2-3 樁底承載力變化之討論 95
4-3 單向反覆軸向載重試驗結果比較 96
4-3-1 CL1-test 乾濕砂試驗結果之比較 109
4-3-2 CL2-test 乾濕砂試驗結果之比較 125
4-3-3 CL3-test 乾濕砂試驗結果之比較 139
4-3-4 CU1-test 乾濕砂試驗結果之比較 153
4-3-5 CU2-test 乾濕砂試驗結果之比較 170
4-3-6 CU3-test 乾濕砂試驗結果之比較 184
4-4 綜合分析與討論 198
4-4-1 長期反覆載重下之荷載與累積殘餘位移關係 198
4-4-2 樁頭等效勁度受反覆作用週數的影響 200
4-4-3 樁底承載力受反覆作用週數的影響 207
4-4-4 樁身摩擦力受反覆作用週數的影響 210
第五章 結論與建議 215
5-1 結論 215
5-2 建議 218
第六章 參考文獻 219
參考文獻 第六章 參考文獻
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指導教授 黃俊鴻(Jin-Hung Hwang) 審核日期 2018-11-29
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