砂土層中井樁承受反覆水平荷重之初步研究

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姓名

游文輝(Yu-Wen Hui) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

砂土層中井樁承受反覆水平荷重之初步研究
(Investigatio of behavior of caisson-type pile foundation subjected cyclic lateral load in sand.)

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摘要(中)

當高速公路穿過山區時，有些橋樑的基礎將會無可避免地興建在坡地上，其中井樁是較常用的基礎。一般而言，除了承載橋樑結構之垂直荷重外，井樁也會因為風力及地震力而受到側向水平力的作用，因此有必要就井樁承受水平側向荷重的行為進行探討。
本研究乃在運用大地工程離心機進行實驗，以探討在砂土層中井樁在承受反覆側向載重後，對樁身彎矩及樁頭變位的影響，並藉著與單一方向施加水平載重的行為比較，探討在反覆載重與單向載重作用下，井樁行為的差異。實驗結束後，將於樁身各測點所量得的彎矩，利用改良式多項式法求得表示彎矩分布的數學式，然後再將此數學式分別微分兩次和積分兩次以求得剪力、土壤反力和樁身的側向變位。
由研究結果可看出，本實驗具有可重複性，而隨著反覆水平荷重作用次數的增加，樁體的彎矩增量會逐漸下降，且水平荷重的大小會漸漸趨一定值，至於樁頭變位則會隨次數的增加而變大。在相對密度較低的地盤中，於卸載階段，樁體彎矩值衰減的較慢，且殘留彎矩值較相對密度大的地盤來的高。

摘要(英)

When free way is constructed in the mountain area, the foundation of bridge will be inevitably erected in the slope and one of most frequently used foundation is the caisson-type pile foundation. In addition to supporting the gravity load transmitted from the bridge structure, the caisson-type pile foundation will be subjected to lateral load induced by wind, earthquake and so on. Therefore, it is important that the behavior of caisson-type foundation under the action of lateral load be investigated.
In this study, the behavior of caisson-type pile foundation subjected cyclic lateral load is investigated using the geotechnical centrifuge. The distribution of bending moment along the shaft of caisson-type pile is obtain by using the modified polynomial approach and the measured values, which can then be used to find the soil reaction by differentiating twice and the deflection by integrating twice.
The results show that the purposed test procedure has a very good repeatability. As the number of cycles increases, the increment of bending moment decreases and the lateral load will approach a constant value, while the pile-head displacement increases. For caisson-type pile embedded in a low-density sandy soil stratum, the decrease in moment will be smaller and the residual moment will be larger, as compared with that embedded in high-density sandy soil stratum.

關鍵字(中)

★ 土壤反力
★ 樁身彎矩
★ 井樁

關鍵字(英)

★ soil reaction
★ caisson-type pile foundation
★ bending moment

論文目次

中英文摘要 ..……………………………Ⅰ
目錄 ..……………………………Ⅱ
表目錄 ..……………………………Ⅳ
圖目錄 ……………………………..Ⅴ
第一章緒論 ………………………………1
1-1 研究動機 ………………………………1
1-2 研究目的與方法 ………………………………3
1-3 論文內容 ………………………………4
第二章文獻回顧 ……………………………...7
2-1 前言 ………………………………7
2-2 樁基礎承受側向荷重之相關研究 ………………………………7
2-2-1 側向荷重基樁之分析方法 ….………………………….8
2-2-2 p-y曲線之經驗公式 ……………………………17
2-2-3 有效長度之定義及側向影響範圍…………………………..20
2-2-4 井樁側向載重實驗之相關研究 .………………………… 21
2-3 基樁承受反覆側向水平載重的影響 ……………………….….22
2-4 樁徑之影響 .……………………….....25
第三章試驗土樣、儀器設備及試驗方法 …………………………...46
3-1 前言 …………………………...46
3-2 離心模擬原理 …………………………...46
3-2-1 離心模型之基本相似律 …….……………………...46
3-2-2 離心模型試驗之尺度效應 …………………….……...49
3-2-3 離心試驗模型模擬之觀念 ………………….………...50
3-2-4 離心模型試驗之應力誤差 ……………………….…...51
3-3 試驗土樣 …………………………...54
3-4 最大及最小乾密度試驗 …………………………...54
3-5 直接剪力試驗 …………………………...55
3-5-1 儀器設備 …………………………... 55
3-5-2 試驗方法及步驟 …………………………... 56
3-6 離心機模型試驗之相關設備 …………………………...59
3-6-1 地工離心機 …………………………... 59
3-6-2 模型試驗箱 …………………………... 60
3-6-3 其他量測工具 …………………………... 60
3-7 試體準備方法與模型樁製作 …………………………...61
3-7-1 試體準備 …………………………... 61
3-7-2 模型樁之製作與埋設 …………………………....63
3-8 試驗方法與步驟 …………………………...64
第四章試驗結果分析與討論 …………………………...90
4-1 前言 …………………………...90
4-2 樁身彎矩分布曲線回歸方法之選擇 …………………………...91
4-2-1 三次多項式函數法 …………………………...91
4-2-2 改良式多項式法 …………………………... 95
4-3 載重形式對樁受力行為的影響 …………………………...99
4-4 相對密度對樁體受側向載重的影響 ………………………….106
第五章結論與建議 ………………………… 145
5-1 結論 ………………………….145
5-2 建議 ………………………….146
參考文獻……………………………………………………………………148　　　　　　　　
作者簡介………………………………………………………………………151

參考文獻

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指導教授

陳慧慈(Huei-Tsyr Chen)

審核日期

2002-7-12

推文