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姓名 羅盛楷(Sheng-Kai Lo) 查詢紙本館藏 畢業系所 土木工程學系 論文名稱 多階循環載重側向樁之殘餘位移與旋轉角 相關論文 檔案 [Endnote RIS 格式]
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摘要(中) 台灣因地狹人稠且自有之一次性能源相當貧乏的關係，發展綠色能源成為台灣能源轉型的目標。而台灣地理受季風影響，風力資源相當豐富，風力發電自然成為台灣綠色能源的首選之一，但是台灣的離岸風力發電機基礎需有抵抗海浪、颱風、地震等自然現象，無法參考國外之設計經驗。因此需要以台灣離岸的地理條件，探討基樁受風力等水平側向力下之反應；而當樁頭產生過大之塑性位移時，於地震、風力等載重作用下，樁基礎將因殘餘變為之累積，進而嚴重影響樁基礎之穩定。日本「道路橋示方書・同解說」(1996)建議樁頭水平位移應小於1%樁徑或1.5cm，由於在台灣缺少足量之側向樁載重試驗結果得以驗證樁頭容許水平位移量，故本研究利用模型樁模擬單基樁於海上受風及波浪作用下之行為。
本研究以竹南砂進行單基樁之單向側向載重試驗，將試驗結果加以迴歸分析求取樁身反應求取砂土靜態之p-y曲線，並與API及Reese建議p-y曲線做比較；再單程反覆側向載重試驗求取各階段載重下的最大位移、殘餘位移及彈性位移正規化之關係，求取破壞之樁頭水平變位是否為建議之1%樁徑。摘要(英) Due to the narrow and densely populated areas in Taiwan and the lack of its own energy, the development of green energy has become the goal of Taiwan′s energy transformation. Geography in Taiwan is affected by the monsoon, wind resources are quite abundant, wind power generation has naturally become one of the first choices for green energy in Taiwan, but Taiwan′s offshore wind turbine base needs to resist natural phenomena such as waves, typhoons, earthquakes, etc., and cannot refer to the design experience outside the island. Therefore, it is necessary to explore the reaction of the foundation pile under horizontal lateral forces such as wind force based on the geographical conditions of Taiwan offshore; when the plastic displacement of the pile head is excessive, under the action of load such as earthquake and wind, the pile foundation will be accumulated due to the residual changes, which will seriously affect the stability of the pile foundation. Japan′s "Specifications for Highway Bridges" (1996) suggested that the pile head level should be less than 1% pile diameter or 1.5 cm, due to the lack of sufficient lateral pile load test results to verify the allowable horizontal displacement of the pile head, so this study uses model piles to simulate the behavior of single foundation piles under the action of wind and waves at sea.
In this study, the unidirectional lateral load test of single-foundation pile was carried out with Zhunan sand, and the test results were reversed to obtain the static p-y curve of sand soil by reversing the pile body reaction, and compared with the API and Reese′s proposed p-y curve, then the one-way repeated lateral load test is used to find the relationship between the maximum displacement, residual displacement and elastic displacement normalization under the load at each stage, and whether the horizontal displacement of the broken pile head is the recommended 1% pile diameter.關鍵字(中) ★ 離岸風機
★ 側向樁關鍵字(英) ★ p-y curve 論文目次 目錄
摘要 ............................................................................................................. i
Abstract ...................................................................................................... ii
誌謝 ........................................................................................................... iv
目錄 ............................................................................................................. v
圖目錄 ....................................................................................................... xi
表目錄 ..................................................................................................... xxv
第一章 緒論 ........................................................................................ 1
1-1 研究動機與目的 .................................................................... 1
1-2 研究方法 ................................................................................ 2
1-3 論文架構 ................................................................................ 3
第二章 文獻回顧 ...................................................................................... 4
2-1 Reese et al. (1974) 建議之p-y 曲線 .......................................... 4
2-1-1 Reese et al. (1974) 建議砂土之p-y 曲線 ...................... 4
2-1-2 Reese et al. (1974) 建議堅硬黏土之p-y 曲線 .............. 9
2-1-3 Reese et al. (1974) 建議軟岩之p-y 曲線 .................... 12
2-2 美國石油協會(API)與挪威驗船協會(DNV)建議之p-y 曲線
........................................................................................................... 14
2-2-1 API 與DNV 建議之砂土p-y 曲線 .............................. 14
2-2-2 API 與DNV 建議之軟弱黏土p-y 曲線 ...................... 17
2-3 樁基礎側向永久位移之相關研究 ........................................... 21
2-3-1 樁頭受側向力作用之側推分析模型Qiu et al.(2007) 21
2-3-2 砂土中基樁側向位移之改良研究Lee et al.(2001) .... 23
2-3-3 日本鐵路基礎結構造物設計規範簡介與橋梁群樁基
礎耐震性能分析示範例 .......................................................... 26
2-4 樁基礎受側向載重之分析方法 ............................................... 28
2-4-1 Winker 樑之彈簧基礎分析法 ..................................... 28
2-4-2 國內設計規範 ................................................................ 28
2-4-3 地盤基礎係數 ................................................................ 29
第三章 試驗設備與試驗方法 ................................................................ 32
3-1 試驗規劃與設計 ....................................................................... 32
3-2 試驗砂樣以及基本性質 ........................................................... 34
3-3 試驗儀器設備 ........................................................................... 36
3-3-1 模型試驗箱 .................................................................... 36
3-3-2 試驗儀器設備 ................................................................ 37
3-3-3 載重施加裝置 ................................................................ 37
3-3-4 模型樁 ............................................................................ 38
3-3-5 雷射位移計 .................................................................... 39
3-3-6 荷重計 ............................................................................. 39
3-3-7 恆溫設備 ......................................................................... 40
3-4 試驗方法與步驟 ....................................................................... 48
3-4-1 砂土試體製作 ................................................................. 48
3-4-2 模型計測樁彎矩之校正 ................................................. 49
3-4-3 模型計測樁軸力之校正 ............................................... 51
3-4-4 模型樁之撓曲剛度(EI)試驗 ........................................ 52
3-4-5 LabVIEW控制紀錄軟體 ............................................ 54
第四章 試驗結果與討論 ........................................................................ 63
4-1 試驗簡介與配置 ....................................................................... 63
4-2 模型樁身迴歸分析之方法 ....................................................... 67
4-2-1 分析原理 ........................................................................ 67
4-2-2 分析方式 ........................................................................ 69
4-2-3 分析流程及方向定義 .................................................... 76
4-3 極限載重側推試驗(Dr = 40%) ............................................... 78
4-3-1 SU37D-test 試驗結果 .................................................... 78
4-3-2 SU40W-test 試驗結果 .................................................. 81
4-3-3 SU37D-test 與SU40W-test 試驗結果討論 .................. 84
4-4 極限載重側推試驗(Dr=60%) ................................................. 86
4-4-1 SU60D-test 試驗結果 .................................................... 86
4-4-2 SU60W-test 試驗結果 ................................................... 89
4-4-3 SU60D-test 與SU60W-test 之比較 .............................. 92
4-5 極限載重側推試驗(Dr=80%) ................................................. 94
4-5-1 SU80D-test 試驗結果 .................................................... 94
4-5-2 SU80W-test 試驗結果 ................................................... 97
4-5-3 SU80D-test 與SU80W-test 之比較 ............................ 100
4-6 SU 試驗樁頭位移與旋轉角之比較 ........................................ 102
4-6-1 SU 試驗樁頭位移之比較 ............................................ 102
4-6-2 SU 試驗樁頭旋轉角之比較 ........................................ 107
4-6-3 SU 試驗徑度 ................................................................. 111
4-7 極限載重側推試驗之樁身反應迴歸分析結果 ..................... 112
4-7-1 SU37D-test 與SU40W-test 之樁身反應分析 ............ 112
4-7-2 SU60D-test 與SU60W-test 之樁身反應分析 ............ 120
4-7-3 SU80D-test 與SU80W-test 之樁身反應分析 ............ 128
4-8 極限載重側推試驗之結果分析 ............................................. 136
4-8-1 SU37D-test 與SU40W-test 之p-y 曲線 .................... 136
4-8-2 SU60D-test 與SU60W-test 之p-y 曲線 .................... 139
4-8-3 SU80D-test 與SU80W-test 之p-y 曲線 .................... 141
4-8-4 p-y 曲線探討 ................................................................ 143
4-8-5 API 及Reese 建議之砂土p-y 曲線 ........................... 151
4-9 單程反覆側向載重試驗 .......................................................... 159
4-9-1 CU38D-test 與CU40W-test 之試驗結果與比較 ...... 159
4-9-2 CU60D-test 與CU60W-test 之試驗結果與比較 ...... 169
4-9-3 CU80D-test 與CU80W-test 之試驗結果與比較 ...... 179
4-10 CU 試驗樁頭位移與旋轉角之比較 ..................................... 189
4-10-1 CU 試驗樁頭位移之比較 .......................................... 189
4-10-2 CU 試驗樁頭旋轉角之比較 ...................................... 193
4-10-3 CU 試驗位移、旋轉角和殘餘旋轉角之關係 .......... 197
4-10-4 CU 試驗勁度 .............................................................. 197
4-11 單程反覆側向載重試驗樁身分析 ....................................... 201
4-11-1 CU38D-test 與CU40W-test 之樁身分析 ................ 201
4-11-2 CU60D-test 與CU60W-test 之樁身分析 ................ 208
4-11-3 CU80D-test 與CU80W-test 之樁身分析 ................ 215
4-12 單程反覆側向載重試驗之結果分析 .................................... 222
4-12-1 CU38D-test 與CU40W-test 之p-y 曲線 ................. 222
4-12-2 CU60D-test 與CU60W-test 之p-y 曲線 ................. 224
4-12-3 CU80D-test 與CU80W-test 之p-y 曲線 ................. 226
4-12-4 API 及Reese 建議之砂土p-y 曲線 ......................... 228
4-13 多階段多週數載重試驗結果 ............................................... 235
4-13-1 乾砂試體多階段多週數載重試驗結果 .................... 235
4-13-2 飽和砂試體多階段多週數載重試驗結果 ................ 236
第五章 結論與建議 .............................................................................. 240
參考文獻 ................................................................................................. 242參考文獻 1. API, “Recommended practice for planning, designing and construction fixed offshore platforms-working stress design,” (2005).
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18. 邱俊翔、林昌良、陳家漢，「樁斷面降伏對p-y曲線之影響分析與分部塑鉸模式於側向荷載樁非彈性分析適用性之探討」，國家地震工程研究中心研究報告，No. 16，(2012)。
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20. 呂昕澔，「以離心模型模擬離岸風機單樁受反覆水平側推行為」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2013)。
21. 林昌良，「飽和砂中模型樁之側向載重試驗」，碩士論文，國立台灣大學土木工程學系，台北(2011)。
22. 葉品毅，「煤灰地盤樁基礎承載行為之研究」，博士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2015)。
23. 許志瑋，「基樁受側向載重之模型試驗設計與分析」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2015)。
24. 陳冠羽，「砂土中模型基樁之單向反覆側向載重試驗」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2016)。
25. 楊鈞翔，「飽和砂土中模型基樁之單向反覆側向載重試驗」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2017)。
26. 莊鎰睿，「模型基樁於飽和砂土及黏性土壤中之單向反覆側向載重試驗」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2018)。
27. 吳羿慶，「軟弱黏土模型基樁側向疲勞載重試驗」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢(2019)。指導教授 黃俊鴻 審核日期 2022-7-29 推文 plurk
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