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姓名 趙友瑋(Yu-Wei Chao) 查詢紙本館藏 畢業系所 土木工程學系 論文名稱 打樁引致非均質土層地表振動數值之模擬 相關論文 檔案 [Endnote RIS 格式]
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摘要(中) 本論文主要研究內容為以三維有限元素法之打樁程式模擬在不同性質的土層打樁過程。土層的底部假設為堅硬的岩盤，土層側向則假設延伸至無窮遠處，並以黏滯邊界模擬之。土壤以八節點的塊狀元素模擬，而樁基礎則是用三維梁元素來模擬，至於土壤的非線性行為則假設遵循Mohr-Coulomb降伏準測。藉著對打樁造成周圍地盤受震歷時反應和速度等高線分佈情況的歸納分析,本研究獲致如下的結論：
(1)打樁時使用彈性分析則有偏於保守的情形，當樁貫入土壤越深時或離樁越遠時，使用彈性分析與彈塑性分析的結果會很相似的。
(2)土層構造對打樁引致的地表震動特性會有影響，所以在使用衰減公式時，需了解工址土層的性質特性。
(3) 若打樁時鄰近土層中含有岩石，則在樁遠離岩塊處的一側會出現反射現象，大部份的能量會分佈於此，而樁與岩石間速度變化極為複雜，但其速度反應皆會比均質土層的反應還要小。摘要(英) Adopting a three-dimensional nonlinear finite element model, this study investigates the ground motions induced by pile-driving process in different ground conditions.The soil stratum in underlain by a rigid bedrock and the lateral infinite extent of soil is simulated by viscous boundary. The soil is described using 8-node brick element and pile modeled as 3-D beam element .The nonlinear soil behavior is assumed to follow Mohr-Coulomb criteria . Through the analyses of time history of ground motion and contour of velocity on the surface obtained from parametric study, the following conclusions can be drawn.
(1)The result obtained using elastic analysis is conservative. However, as the pile penetrates deeper and the distance from the pile becomes longer, the differences between elastic and inelastic analysis are negligible.
(2)The structure of soil stratum has significant effects on the pile-driving induced ground motion, and it is important to choose the empirical formula that is similar to the site.
(3)If there is a rock near the pile-driving site, the side opposite to the rock will have larger energy because of reflection of energy due to existence of rock. The change of velocity between pile and rock is complicated but the velocity is smaller than that of soil stratum without rock.關鍵字(中) ★ 彈塑性分析
★ 黏滯邊界
★ 彈性分析關鍵字(英) ★ viscous boundary
★ inelastic analysis
★ elastic analysis論文目次 目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目 錄 III
表 目 錄 VI
圖 目 錄 VII
第一章 緒 論 1
1-1研究動機及目的 1
1-2研究方法和內容 1
1-3論文內容 2
第二章 文獻回顧 3
2-1震波種類介紹 3
2-2震波在土壤的衰減模式 5
2-3結構物允許的震動限度 8
2-4改進方法 9
第三章 理論及解析流程介紹 11
3-1前 言 11
3-2質量、勁度、阻尼矩陣及黏滯邊界 12
3-2-1系統質量矩陣 12
3-2-2系統勁度矩陣 12
3-2-3系統阻尼矩陣 13
3-2-4黏滯邊界 13
3-3彈塑性材料組合矩陣 15
3-4降伏函數 17
3-5數值積分法 18
第四章 程式驗証 20
4-1前 言 20
4-2程式結果之比較 20
4-3震幅衰減 21
第五章 參數研究 22
5-1前 言 22
5-2分析模式介紹 22
5-3彈性分析與彈塑性分析 23
5-4均質土層與非均質土層之比較 25
5-4-1均質土層與非均質土層速度曲線圖分析之比較 26
5-4-2均質土層與非均質土層速度等高線圖之比較 26
5-4-3均質土層與非均質土層速度衰減曲線之比較 27
5-5打樁遇到岩石產生之影響 28
5-6鄰近打樁處土層中存在岩石產生之影響 29
第六章 結論與建議 32
6-1結 論 32
6-2建 議 33
參 考 文 獻 34
表 目 錄
表5-1基樁材料參數 36
表5-2土壤材料參數(彈性分析) 36
表5-3土壤材料參數(彈塑性分析) 36
圖 目 錄
第二章 文獻回顧
圖2-1 P-Wave與S-Wave運動示意圖 37
圖2-2半無限彈性體中，壓力波(P波)、剪力波(S波)
與雷利波(R波)之傳遞速度比與ν(Poisson's ratio)之關係 37
圖2-3土粒最大速度與震源距離之關係圖 38
圖2-4土粒最大速度與打樁能量之關係圖 39
圖2-5住宅式與商業性大樓承受最大土粒速度門檻值 40
圖2-6反循環樁基本施工示意圖(中興工程) 41
圖2-7預鑽孔式植入樁工法(外掘法)之基本施工步驟(地工技術雜誌) 41
圖2-8中掘式植入樁工法之基本施工步驟(地工技術雜誌) 42
圖2-9旋轉壓入式植入樁工法之基本施工步驟(地工技術雜誌) 42
第三章 理論及解析流程介紹
圖3-1八節點三維塊狀有限元素及其形狀函數 43
圖3-2梁元素自由度示意圖 44
圖3-3黏滯邊界(viscous boundary)示意圖 44
圖3-4邊界曳引力示意圖 45
圖3-5Mohr-Coulomb降伏理論示意圖 45
圖3-6應力點拉回降伏面過程示意圖 46
圖3-7程式解析流程圖 47
第四章 程式驗証
圖4-1半正弦波模擬打樁力示意圖 48
圖4-2打樁作用力之傳遞示意圖(摩擦力為梯形分佈) 48
圖4-3驗証三維有限元素法打樁程式土壤有限元素切割圖 49
圖4-4參考文獻分析域示意圖 50
圖4-5參考文獻Z向位移圖 51
圖4-6位移歷時分析圖 51
圖4-7位移衰減曲線圖 52
第五章 參數研究
圖5-1彈性分析與彈塑性分析 53
圖5-2彈性分析位移曲線圖 55
圖5-3彈性分析速度曲線圖 56
圖5-4彈性分析加速度曲線圖 57
圖5-5彈塑性分析位移曲線圖 58
圖5-6彈塑性分析速度曲線圖 59
圖5-7彈塑性分析加速度曲線圖 60
圖5-8彈性分析與彈塑性分析位移衰減曲線圖 61
圖5-9彈性分析與彈塑性分析速度衰減曲線圖 65
圖5-10彈性分析與彈塑性分析加速度衰減曲線圖 69
圖5-11均質土層分析 73
圖5-12非均質土層岩坡坡趾處分析 75
圖5-13非均質土層岩坡坡面處分析 77
圖5-14均質土層彈速度曲線圖 79
圖5-15非均質土層坡趾處速度曲線圖 80
圖5-16非均質土層坡面處速度曲線圖 81
圖5-17均質土層速度等高線圖 82
圖5-18非均質土層坡趾處速度等高線圖 86
圖5-19非均質土層坡面處速度等高線圖 90
圖5-20均質土層與非均質土層速度衰減圖 94
圖5-21地表下4m岩石之有限元素切割示意圖 98
圖5-22地表下2m岩石之有限元素切割示意圖 100
圖5-23地表下4m岩石速度曲線圖 102
圖5-24地表下2m岩石彈塑性分析速度曲線圖 103
圖5-25均質土層速度等高線圖 104
圖5-26地表下4m岩石速度等高線圖 107
圖5-27地表下2m岩石速度等高線圖 110
圖5-28均質土層、地表下4m岩石及地表下2m處岩石速度衰減圖 112
圖5-29離樁1.5m處岩石之有限元素切割示圖 115
圖5-30離樁3m岩石之有限元素切割示意圖 117
圖5-31離樁1.5m岩石速度曲線圖 119
圖5-32離樁3m岩石速度曲線圖 120
圖5-33均質土層速度等高線圖 121
圖5-34離樁1.5m岩石速度等高線圖 123
圖5-35離樁3m岩石速度等高線圖 125
圖5-36均質土層、離樁1.5m及離樁3m處岩石之速度衰減圖 127
圖5-37打樁作用力頻率分佈圖 129參考文獻 參 考 文 獻
[1]林豐洲，「打樁引致之地表震動的數值模擬」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文(1997)。
[2]周健捷，「樁基礎橋梁地震反應分析之研究」，國立中央大學土木工程研究所博士論文(2000)。
[3]李全發，「打樁引致地表振動與鄰房耐震診斷」，國立成功大學建築研究所碩士論文(1993)。
[4]Miller,G.F.,and Pursey,H.,“On the partition of Energy between Elastic Wave in a Semi-infinite Solid”,233A,pp.521-541(1955).
[5] Theissen,J.R. and Wood,W.C. ,“ Vibration in Structures Adjacent to Pile Driving ”, Dames and Moore Engineering Bulletin No. 60, July , pp.4-21(1982).
[6]Jhon,F and Wiss,F ,“ Construction Vibration : State-of-The-Art ”，Journal of Geotechnical Engineering ,Vol.107,No.GT2 , pp.167-181(1981).
[7]張心宗，「打樁引致之地表震動」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文(1983)。
[8]李建中，「打樁引至之地表震動」，土木水利，10卷4期，第46-59頁(1984)。
[9]張吉佐，許建裕，楊維和，「打樁引致地盤震動之研究」，中興工
程 第六十期。
[10]邱裕元，「反循環樁之施工」，中興工程 第四十期
[11]王傳奇，徐健一，余明山，「植入式基樁及其施工品質管制」，地工技術雜誌，第52期，第27~36頁(1995)。
[12]周逢霖，「打樁引致之地表震動及打樁能量」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文(1967)。
[13]Owen and E.Hinton ,“ Finite Element In Plasticity : Theory and Practice”,Pineridge Press Limited , Swansea , UK.
[14]Attewell , P.D. , and Farmer, I.W. ,“ Attenuation of Ground Vibration from Pile Driving”，Ground Engineering,Vol.6,NO4,pp.26-29(1973).
[15]Rucker,S.Savidis and Mitakids,A.,“Behaviour of Three-DimensionalStructure due to Transient Loads in the Inteior of an Elastic Half-Space”,Technical University of Berlin,Institute for Soil Mechanics and Foundations ,1000 Berlin 12,FRG.
[16] Clough,G .W and Jean-Lou Chameau , A.M. “MEASURED EFFECTS OF VIBRATORY SHEETPILE DRIVING ”, JOURNAL OF GEOTECHNICAL ENGINEERING DIVISION,GT10
,pp.1081 ,OCTOBER (1980).
17.Braja M . Das ,“Fundamentals of Soil Dynamics”，pp76~113
18.吳基福，「 阻隔地表振動措施之三維分析」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文(1999)。指導教授 陳慧慈(Huei-Tsyr Chen) 審核日期 2005-6-30 推文 plurk
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