降水引致單樁基礎行為之有限元素分析

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姓名

康立楷(Li-ka Kang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

降水引致單樁基礎行為之有限元素分析

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摘要(中)

本研究使用有限元素方法，進行單樁基礎因降低地下水所引致的行為研究與分析。在軸對稱的假設下，並採用Mohr-Coulomb準則，對於單樁基礎因水壓的變化所產生的土壤沈陷與樁身表面之摩擦力進行相關的研究。研究內容主要包括地表沈陷、樁身摩擦力與樁之軸向力等研究。數值分析的結果將與單樁離心模型之試驗結果進行比較與驗證。由於試驗一般不容易對單一變數的影響效應進行觀測，因此藉由數值分析的變數控制可以補足試驗結果的不足，兩者分析結果的比較應能進一步作為將來工程運用與設計之參考。

摘要(英)

In this thesis, elastoplastic finite element method is applied to analyze the behavior caused by single pile foundation in soft clay. Axisymmetric eight node rectangular elements are adopted and the Mohr-Coulomb criterion is used for simulating the elastoplastic stress-strain behavior. The lowering of the groundwater induces the settlement of the soil. This research focuses on the settlement of the ground and the skin friction of soil around pile. The numerical results are expressed in terms of schematic figures. The results are compared with those from centrifuge model test.

關鍵字(中)

★ 軸對稱
★ 單樁基礎
★ 有限元素方法
★ 樁基礎

關鍵字(英)

★ axisymmetry
★ single pile foundation
★ finite element
★ skin friction

論文目次

中文摘要………………………………………………………………I
英文摘要……………………………………………………………...II
目錄……………………………………………………………………III
圖目錄…………………………………………………………………VI
表目錄………………………………………………………………….X
第一章緒論
1.1 前言……………………………………………………...1 — 1
1.2 研究目的………………………………………………...1 — 2
1.3 研究方法…………………………………………………1 — 2
1.4 論文內容…………………………………………………1 — 3
第二章文獻回顧
2.1 離心模型試驗……………………………………………2 — 1
2.2 經驗法則…………………………………………………2 — 2
2.3 數值分析法………………………………………………2 — 5
第三章理論分析與數值模擬方式
3.1 前言……………………………………………………3 — 1
3.2 孔隙水壓理論推導……………………………………3 — 2
3.3 程式操作………………………………………………3 — 3
3.4 C - Shell 說明…………………………………………3 — 4
3.5 程式驗證………………………………………………3 — 5
3.6 介面元素（ Interface Element）說明………………..3 — 6
第四章單樁行為之數值分析與討論
4.1 前言…………………………………………………4 - 1
4.2 網格、材料參數之探討……………………………..4 — 1
4.3 介面元素厚度之討論………………………………..4 — 4
4.4 樁土之位移分析……………………………………..4 — 10
4.4.1固定樁系統之位移分析……………………..4 — 12
4.4.2 變動樁系統之位移分析…………………….4 — 14
4.5 樁土介面之應力分析………………………………..4 — 16
4.5.1 固定樁系統之應力分析…………………….4 — 17
4.5.2 變動樁系統之應力分析……………………4 — 18
4.6 其他討論…………..………………………………..4 — 21
第五章結論與建議
5.1 結論………………………………………………………5 — 1
5.2 建議………………………………………………………5 — 3
參考文獻………………………………………………………………6 — 1
附錄 A ………………………………………………………………..A — 1
圖目錄
圖3 — 1………………………………………………………………3 — 12
圖3 — 2………………………………………………………………3 — 13
圖3 — 3………………………………………………………………3 — 14
圖3 — 4( Sliding Interface Element in the Local Coordinate System.).3 — 15
圖3 — 5 ( Sliding Interface Element in the Global Coordinate ystem.).3 — 16
圖 4 — 1 …………………………………………………………..…4 — 25
圖 4 — 2………………………………………………………………4 — 26
圖 4 — 3………………………………………………………………4 — 27
圖 4 — 4………………………………………………………………4 — 28
圖 4 — 5………………………………………………………………4 — 29
圖 4 —6……………………………………………………………….4 — 30
圖4 — 7 a
不同降水程度之任意深度剪應力強度（2＊2高斯積分點）………4 — 31
圖4 — 7 b
不同降水程度之任意深度剪應力強度（2＊2高斯積分點）………4 — 32
圖 4 — 8 a
不同降水程度之土壤任意深度剪應力強度（2＊2高斯積分點）…4 — 33
圖 4 — 8 b
不同降水程度之土壤任意深度剪應力強度（3＊3高斯積分點）…4 — 34
圖 4 — 9
不同之G值之最大剪應力對介面厚度之圖形………………………4 — 35
圖 4 — 10 a
不同降水程度下地表沈陷量（固定樁、樁土介面為完全連續）…4 — 36
圖 4 — 10 b
不同降水程度下地表沈陷量（固定樁、樁土介面為部分滑動）…4 — 37
圖 4 — 11 a
不同降水程度下不同深度之土壤沈陷量
（固定樁、樁土介面為完全連續）……………………………………4 — 38
圖 4 — 11 b
不同降水程度下不同深度之土壤沈陷量
（固定樁、樁土介面為部分滑動）……………………………………4 — 39
圖 4 — 12 a
不同降水程度下地表沈陷量（變動樁、樁土介面為完全連續）……4 — 40
圖 4 — 12 b
不同降水程度下地表沈陷量（變動樁、樁土介面為部分滑動）……4 — 41
圖 4 — 13 a
不同降水程度下不同深度之土壤沈陷量
（變動樁、樁土介面為完全連續）…………………………………4 — 42
圖 4 — 13 b
不同降水程度下不同深度之土壤沈陷量
（變動樁、樁土介面為部分滑動）…………………………………4 — 43
圖 4 — 14 a
不同降水程度下不同深度之剪應力值
（固定樁、樁土介面為完全連續）……………………………………4 — 44
圖 4 — 14 b
不同降水程度下不同深度之剪應力值
（固定樁、樁土介面為部分滑動）……………………………………4 — 45
圖 4 — 15 a
不同降水程度下不同深度之樁軸向力
（固定樁、樁土介面為完全連續）……………………………………4 — 46
圖 4 — 15 b
不同降水程度下不同深度之樁軸向力
（固定樁、樁土介面為部分滑動）……………………………………4 — 47
圖 4 — 16 a
不同降水程度下不同深度之剪應力值
（變動定樁、樁土介面為為全連續）…………………………………4 — 48
圖 4 — 16 b
不同降水程度下不同深度之剪應力值
（變動定樁、樁土介面為部分滑動）…………………………………4 — 49
圖 4 — 17 a
不同降水程度下不同深度之樁軸向力
（變動樁、樁土介面為完全連續）…………………………………4 — 50
圖 4 — 17 b
不同降水程度下不同深度之樁軸向力
（變動樁、樁土介面為部分滑動）……………………………………4 — 51
圖 4 — 18 ……………………………………………………………...4 — 52
圖 4 — 19 a
不同降水程度下地表沈陷量（固定樁、樁土介面為完全連續）…4 — 53
圖 4 — 19 b
不同降水程度下地表沈陷量（固定樁、樁土介面為完全連續）…4 — 54
圖 4 — 20 a
不同降水程度下不同深度之剪應力值
（固定樁、樁土介面為完全連續）…………………………………4 — 55
圖 4 — 20 b
不同降水程度下不同深度之剪應力值
（固定樁、樁土介面為完全連續）…………………………………4 — 56
表目錄
表 4 — 1
不同樁土介面元素厚度在不同剪力模數時
當降水至6m之最大剪應力強度（MPa）…………………………4 — 23
表 4 — 2
不同樁土介面元素厚度在不同剪力模數時………………..……...4 — 24

參考文獻

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30. K. G. Sharma and C. S. Desai ,Fellow,“Analysis And Implementation of Thin Layer element for Interface And Joints” ,ASCE.

指導教授

張瑞宏(Jui-Hung Chang)

審核日期

2000-7-6

推文