基樁之減振與沉陷特性

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姓名

陳政昇(Cheng-Sheng Chan) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

基樁之減振與沉陷特性
(Vibration suppression and settlement properties of pile)

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摘要(中)

台灣公路與鐵路遍佈各地，為了保護鄰近區域之環境與行車安全，甚多區段採用橋樑結構，並由墩柱和基樁支撐，當車輛或是列車駛過橋梁時，對橋面版施加衝擊能量，此類能量透過橋墩傳遞至樁基礎，使基樁和周圍的土壤發生振動與沉陷。本研究嘗試設置減振器於基樁樁頭，改變基樁承載瞬間載重之機制，讓基樁承受瞬間載重的衝擊減少，降低基樁的沉陷量，而進行了一系列的室內模型試驗。以峴港砂填充於圓桶形土槽中模擬現地情況，並在砂土中央貫入模型樁，用不同高度的落錘衝擊樁頭模擬車輛或是列車的瞬間衝擊力與靜載重，並於砂土層中之不同深度埋設加速度計量測樁周土壤振動，設置兩支LVDT量測樁身永久沉陷量和減振器上部的動態變位量。研究結果顯示，在樁頭加設減振器可獲得良好的改良效果，例如未改良模型樁受落錘衝擊時，樁身永久沉陷量為0.0610mm，採用液壓減振器，則基樁永久沉陷量可降至0.0135mm，且減振器之最大動態變位量只有0.0879mm，在規範的容許範圍之內，同時也有效降低模型樁各深度的振動量。

摘要(英)

The nets of highway and railway are extending to everywhere in Taiwan. To protect the environment of the surrounding area or to keep the safety of transportation, many parts of these traffic constructions maybe designed as bridge which may be supported by pier and pile foundations. When vehicles or trains pass through these constructions, some impact or vibration loading will be caused. This kind of loading energy maybe transferred to the piers and the piles. This may cause vibration of the surrounding soil layer or settlement of the pile foundation. This research tried to set a shock absorber on pile head to improve the transfer mechanism of shock loading, and expect to reduce the vibration on soil and settlement of pile foundation. A series of model pile tests were performed in laboratory. In these tests, the Danang sand was filled in a cylindrical test pit to simulate sand layer and a steel pipe was set at the center of this test pit as model pile. Drop a steel hammer with various heights on the head of model pile to simulate the shock or loading of passing vehicle or train. The acceleration data was measured with accelerometers set at various imbedded depth of model pile. And the permanent settlement of pile shaft and dynamic displacement of shock absorber were measured with two sets of LVDT. The experimental results showed that an excellent improvement effect is obtained by setting a shock absorber on pile head. For instance, the permanent settlement of model pile improved with shock absorber is reduced to 0.0135mm, while the value of the untreated model pile is 0.061mm. Moreover, the maximum dynamic displacement of shock absorber is 0.0879mm which is smaller than the value limited by the design code. It is also observed that the vibrations at various depths of soil are reduced effectively.

關鍵字(中)

★ 永久沉陷
★ 減振器
★ 動態變位量
★ 落距
★ 加速度

關鍵字(英)

★ permanent settlement of pile
★ shock absorber
★ dynamic displacement
★ drop height
★ acceleration

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
照片目錄 VIII
表目錄 IX
圖目錄 X
符號說明 XV
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法 2
1.4 論文內容 3
第二章文獻回顧 5
2.1 基樁之基本理論 5
2.1.1 基樁之設計原則 5
2.1.2 基樁之極限支承力理論 7
2.1.3 基樁之沉陷 9
2.1.4 基樁的沉陷與支承力 10
2.1.5 樁－土介面之承載機制 13
2.1.6 振波在土壤中的傳遞 14
2.1.7 基樁受瞬間衝擊引致之振動 16
2.2 砂土之強度與變形 18
2.2.1砂土層之強度 18
2.2.2打樁過程中對樁周土壤之影響 19
2.2.3砂土受振之過程 21
2.3 基樁減振之相關研究 23
2.4 交通工具行駛造成之振動 26
2.5 消能元件之力學特性 27
2.6 相關規範容許之沉陷量 29
2.7 基樁發生沉陷之案例 30
2.7.1高屏大橋破壞案例 31
2.7.2雙園大橋破壞案例 31
2.7.3橋墩破壞原因 32
第三章試驗儀器與方法 56
3.1 試驗規劃 56
3.2 試驗儀器與配置 57
3.2.1 LVDT校正 60
3.2.2液壓減振器 61
3.2.3設備配置 63
3.3 未改良模型樁 63
3.3.1 最大乾單位重試驗 65
3.3.2 最小乾單位重試驗 66
3.3.3 霣降法的標定試驗 67
3.3.4 霣降法 68
3.3.5 乾搗法 69
3.3.6落錘之衝擊加速度 69
3.4 改良模型樁 70
第四章試驗分析與結果 85
4.1 未改良模型樁之振波傳遞與沉陷特性 86
4.1.1未改良模型樁之振波傳遞 86
4.1.2未改良模型樁之沉陷 88
4.1.3落錘之衝擊加速度 89
4.2 改良樁之振波傳遞與沉陷特性 90
4.2.1改良樁之振波傳遞 90
4.2.2改良樁之沉陷 91
4.2.3減振器之最大動態變位量 92
4.2.4減振器對變位量的改良成效 96
4.2.5減振器對振波的改良成效 99
第五章結論與建議 115
5.1 結論 115
5.2 建議 116
參考文獻 117
附錄 124

參考文獻

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指導教授

張惠文(Huei-Wen Chang)

審核日期

2013-10-17

推文