博碩士論文 84342008 詳細資訊




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姓名 盧俊鼎( Jun-Din Lu)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 路基土壤回彈模數試驗系統量測不確定度與永久變形行為探討
(Study of resilient modulus test equipments uncertainty and permanent deformation of subgrade)
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摘要(中) 以重覆加載方式對凝聚性土壤進行永久變形試驗,可依應變增加率界定其視搖墜應變產生時的加載次數及永久變形量。而以視搖墜應變量為5%時所建立的路基土壤永久變形破壞應變上限,能評估路基土壤於特定應力水準及含水量組合條件下產生永久變形破壞的可能。同時,建立路基土壤永久變形、回彈應變與視搖墜應變的迴歸模式,可對土壤受反覆載重下的變形及回彈特性提供迅速而有效的預測方式。
摘要(英) Permanent deformation of cohesive soil with repeated loading acted can be boundary with shakedown deformation and the loading cycle. Set 5% as failure strain upper limit can evaluate the possibility of subgrade soil under specific stress level and water content situation. And also, regression models of resilient and permanent strain shakedown strain was established and provided a effect way to prediction.
關鍵字(中) ★ 回彈模數
★ 不確定度
★ 永久變形
關鍵字(英) ★ resilient modulus
★ umcertainty
★ permanent deform
論文目次 第一章緒論
1.1研究動機與目的 2
1.2研究內容 3
1.3論文架構
第二章回彈模數試驗系統量測不確定度
2.1回彈模數試驗法的演進 6
2.2人造試體校正 15
2.3量測不確定度分析 16
2.4偏差的處理方式 23
第三章 不確定度分析與回彈模數試驗
3.1量測元件測試 25
3.2人造試體性質測試 33
3.2.1人造試體性質測試之量測不確定度模式建構 37
3.2.2回彈模數三軸試驗系統量測不確定度模式推導 46
3.3系統量測不確定度分析 48
3.3.1系統校正 48
3.3.2 三軸系統靜態不確定度評估 48
3.3.3 校正結果的評估 51
3.4 三軸室組立 52
3.5 回彈模數試驗 56
3.6 回彈模數試驗 59
3.7 回彈模數結果評估 60
第四章 路基土壤永久變形與搖墜曲線
4.1 永久變形試驗 65
4.2搖墜(shakedown)分析理論 68
4.2.1初始搖墜理論 69
4.2.2 鋪面結構搖墜理論 73
4.2.3路基土壤搖墜分析 83
4.2.4回彈模數組成律 85
第五章 視搖墜包絡線與驗證
5.1路基土壤永久變形試驗 90
5.1.1 土壤分類與試驗準備 90
5.1.2應力水準的選擇 91
5.1.3 動態加載之永久變形試驗 98
5.2永久變形試驗結果 103
5.2.1回彈應變量與應力水準的關係 103
5.2.2永久應變量與應變增加率 112
5.2.3視搖墜應變量與次數的計算 116
5.2.4視搖墜應變迴歸模式 132
5.2.5視搖墜應變與加載次數的迴歸式 141
5.2.6視搖墜與回彈應變迴歸模式 149
第六章結論與建議 163
參考文獻 168
附錄
圖目錄
圖2.1 典型凝聚性土壤回彈行為 6
圖2.2 T274及T294規範之三軸設備配置 10
圖2.3 T274及T292規範之三軸設備配置 10
圖2.4量測元件單一誤差不確定度分析流程 18
圖2.5 量測系統多項誤差不確定度分析流程 20
圖3.1 A、B類不確定度評估與比較 28
圖3.2 人造試體應變計黏貼位置 36
圖3.3 不同硬度之人造試體於不同溫度下彈性模數 36
圖3.4 硬度98之PU試體25oC時之應力應變關係圖 37
圖3.5 人造試體校正三軸系統流程 49
圖3.6 三軸室組立圖 52
圖3.7 靜壓法試體製作模具 55
圖3.8 Datalogger擷取所得之加載、LVDT與時間關係之波型 58
圖3.9 回彈模數試驗結果 61
圖3.10 中壢紅土回彈模數圍壓0 kPa之回彈模數 標準差及量測不確定度上下界限 63
圖4.1 靜態荷重遞增試驗加載應力及應變 66
圖4.2不同深度z與載重因子 的搖墜定義域 75
圖4.3 梯形荷重視意圖 77
圖4.4 Sharp分析所假設之動態荷重幾何關係圖 77
圖4.5 搖墜狀態下,材料摩擦角對鋪面結構的影響 78
圖4.6 雙層鋪面結構之勁度比對搖墜限度的影響 79
圖4.7 鋪面層厚度與面層搖墜極限關係 81
圖4.8 鋪面層厚度與路基土壤搖墜極限關係 82
圖4.9 雙層鋪面層厚度與搖墜極限關係 82
圖5.1 A-2-7及A-7-5土壤夯實曲線圖 93
圖5.2 A-2-7及A-7-5土壤含水量及孔隙比關係圖 94
圖5.3 A-2-7及A-7-5土壤含水量及飽和度關係圖 94
圖5.4 71 mm 142 mm分裂式夯實模 96
圖5.5 A-2-7土壤不同含水量條件下之靜態三軸試驗(未飽和) 99
圖5.6 A-7-5土壤不同含水量條件下之靜態三軸試驗(未飽和) 99
圖5.7 永久變形試驗加載波型與變形圖 102
圖5.8 A-2-7土壤O.M.C.時各應力水準之回彈應變量 106
圖5.9 A-7-5土壤O.M.C.時各應力水準之回彈應變量 106
圖5.10 A-2-7土壤應力水準S.L.=0.1時各含水量回彈應變比較 107
圖5.11 A-7-5土壤應力水準S.L.=0.2時各含水量回彈應變比較 107
圖5.12 A-2-7土壤S.L.=0.1永久變形試驗之回彈模數 110
圖5.13 A-7-5土壤S.L.=0.1永久變形試驗之回彈模數 110
圖5.14 A-2-7土壤回彈模數值(依T292-91規範) 111
圖5.15 A-7-5土壤回彈模數值(依T292-91規範) 111
圖5.16 A-2-7土壤O.M.C.狀態各應力水準之永久應變量 114
圖5.17 A-7-5土壤O.M.C.狀態各應力水準之永久應變量 114
圖5.18 A-2-7土壤應力水準S.L.=0.1時之永久應變量(對數座標) 115
圖5.19 A-2-7土壤應力水準S.L.=0.5時之永久應變量(對數座標) 115
圖5.20 A-2-7 土壤O.M.C.狀態各應力水準之應變增加率 117
圖5.21 A-2-7 土壤O.M.C.狀態各應力水準之應變增加率(半對數座標) 117
圖5.22 A-2-7土壤應力水準S.L.=0.1應變增加率與加載次數 121
圖5.23 A-2-7土壤應力水準S.L.=0.5應變增加率與加載次數 121
圖5.24 A-2-7土壤應力水準S.L.=0.1之視搖墜計算迴歸圖 125
圖5.25 A-2-7土壤應力水準S.L.=0.5之視搖墜計算迴歸圖 125
圖5.26 A-2-7土壤各應力水準產生視搖墜時的加載次數 126
圖5.27 A-2-7土壤各應力水準產生視搖墜的應變量 126
圖5.28 A-2-7土壤於不同含水量達到視搖墜之永久應變 130
圖5.29 A-2-7土壤重覆載重下之可接受破壞應變界限 131
圖5.30 視搖墜應變量迴歸模式 134
圖5.31 A-2-7土壤O.M.C.-4%之視搖墜迴歸分析比較圖 136
圖5.32 A-7-5土壤O.M.C.-4%之視搖墜迴歸分析比較圖 138
圖5.33 A-7-5土壤O.M.C.-2.5%之視搖墜迴歸分析比較圖 138
圖5.34 A-7-5土壤O.M.C.之視搖墜迴歸分析比較圖 139
圖5.35 視搖墜迴歸模式(Eq. 5.2)不同預測群體之標準差 141
圖5.36視搖墜應變與加載次數迴歸關係圖 143
圖5.37 A-2-7土壤O.M.C.-4%視搖墜與加載次數迴歸比較 145
圖5.38 A-7-5土壤O.M.C.-4%視搖墜與加載次數迴歸比較 146
圖5.39 A-7-5土壤O.M.C.-2.5%視搖墜與加載次數迴歸比較 147
圖5.40 A-7-5土壤O.M.C.視搖墜與加載次數迴歸比較 147
圖5.41視搖墜迴歸模式(Eq. 5.3)不同預測群體之標準差 148
圖5.42視搖墜與回彈應變迴歸圖 150
圖5.43A-2-7土壤O.M.C.-4%回彈應變迴歸比較圖 151
圖5.44 A-7-5土壤O.M.C.-4%回彈應變迴歸比較圖 153
圖5.45 A-2-7土壤O.M.C.-2.5%回彈應變迴歸比較圖 154
圖5.46 A-2-7土壤O.M.C.回彈應變迴歸比較圖 154
圖5.47 視搖墜與回彈模數迴歸模式不同預測群體之標準差 156
圖5.48 T292回彈模數值於A-2-7 O.M.C.-4%之比較 159
圖5.49 T292回彈模數值於A-2-7 O.M.C.之比較 159
圖5.50 T292回彈模數值於A-7-5 O.M.C.-4%之比較 160
圖5.51 T292回彈模數值於A-7-5 O.M.C.之比較 160
表目錄
表2.1 T274、T294與T292凝聚性土壤預處理程序表 12
表2.2 T274、T294與T292凝聚性土壤加載程序表 14
表2.3 A類及B類不確定度變異數及自由度分析比較表 22
表3.1荷重元量測不確定度計算 29
表3.2自由度與收斂因子K對照表 30
表3.3 LVDT量測不確定度計算 31
表3.4 MTS量測不確定度計算 32
表3.5 量測元件不確定度分析結果 33
表3.6 不同硬度之PU試體量測不確定度分析(25oC) 34
表3.7 人造試體B類不確定度分析 43
表3.8 人造試體荷載量測不確定度評估(A 類) 44
表3.9 人造試體應變計量測不確定度評估(A 類) 45
表3.10 人造試體不確定度分析結果
(硬度98之PU試體,E=241.82 MPa) 46
表3.11 靜態三軸系統不確定度 50
表3.12 靜態三軸校正結果比較 52
表3.13 AASHTO規範之量測元件反應特性及選用規格 54
表3.14 中壢紅土回彈模數變異係數分析表(%) 61
表3.15 三軸系統不同彈性模數之不確定度 61
表5.1 永久變形試驗土壤之相關物性 91
表5.2 不同含水量狀態下之土壤最大乾密度 93
表5.3 不同含水量土壤之破壞應力與應力水準(kPa) 98
表5.4 T292-91凝聚性土壤回彈模數試驗程序 109
表5.5 A-2-7不同加載次數之回彈應變量變異係數分析 120
表5.6 A-2-7及A-7-5土壤視搖墜應變量及視搖墜次數 123
表5.7 視搖墜迴歸模式(式5.2)與試驗值比較 135
表5.8 視搖墜迴歸模式(式5.3)與試驗值比較 144
表5.9 視搖墜與回彈應變迴歸模式與試驗值比較 152
表5.10 T292試驗回彈模數值與式5.4迴歸預測結果比較 162
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指導教授 黃偉慶(Wei-Hsing Huang) 審核日期 2001-7-12
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