地中橫樑增強基樁側向阻抗之數值分析

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陳姿琳(Tzu-lin Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

地中橫樑增強基樁側向阻抗之數值分析
(Using underground crossbeam to provide lateral resistances of pile with numerical method)

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摘要(中)

樁基礎為各項工程中最常使用之基礎型式，當樁尖深植於較堅硬之土層或岩盤中，可承受上部結構物傳遞的荷重。但對於軟弱地盤而言，樁基礎抵抗側向荷載的能力會受到限制。為了符合基樁的使用性，必須將容許側向位移限制在某一限度，本文旨在探討置放地中橫樑的改良法對基樁側向位移之改良成效。
本研究採用有限元素軟體ABAQUS，模擬地中橫樑對側向載重樁產生側向阻抗的行為，探討不同尺寸之地中橫樑對改良成效的影響。本改良法以三個參數作為控制變數，即側向荷載、地中橫樑長度及地中橫樑厚度，將分析結果加以比較，歸納出最佳之改良方式。
由分析結果得知，隨地中橫樑長度及改良深度增加，地表處之樁身位移量也隨之減少，顯示在地表下的土層中置放地中橫樑時，可提供水平阻抗，有效減少樁身之側向位移。

摘要(英)

Pile foundations are often used in large constructions. It can transfer the weight of structures directly to stiff layer or rock ground. However, the lateral resistances of piles in soft ground are limited. In order to conform to the practicability, the lateral displacement of pile must be restrained in a certain limit. This study focused on the treated effects of lateral displacement by underground crossbeam.
The underground crossbeam can provide lateral resistance for pile which bears lateral load. The lateral bearing behaviors of pile in soft soil layer were analyzed by finite element method. To perform the numerical analysis, FEM based software named ABAQUS was used in this research. The analytic mode is governed by three parameters including lateral load, underground crossbeam’s length and underground crossbeam’s thickness respectively. Finally, the research showed the best mode of treatment by this numerical analysis results.
The numerical results indicated that the lateral displacement decreases as the underground crossbeam’s length and depth increase. Installing underground crossbeam beneath the ground surface can provide suitable horizontal resistance and decrease the lateral displacement of the pile.

關鍵字(中)

★ 側向位移
★ 側向荷載
★ 有限元素分析
★ 地中橫樑

關鍵字(英)

★ finite element analysis
★ lateral load
★ lateral displacement
★ underground crossbeam

論文目次

中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 VII
圖目錄 VIII
符號說明 XII
第一章緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機及目的 1
1.3研究方法 2
1.4研究內容 3
第二章文獻回顧 4
2.1樁基礎受側向荷重之承載機制 4
2.2基樁剛柔度判別 5
2.3基樁受側向荷重之分析 6
2.3.1彈性分析法 6
2.3.2地盤反力法 8
2.3.3水平載重試驗推求地盤反力係數 12
2.3.4有限元素法 13
2.4基礎構造設計規範 15
2.4.1樁頭側向容許變位量 15
2.4.2基樁間距之規範 15
2.5軟弱地盤探討 16
2.5.1軟弱地盤之判別 16
2.5.2國內常用之地盤改良方法 17
2.6樁受側向荷載之改良法 17
2.6.1增加基樁側向支承力的方法 18
2.6.2前人研究成果 18
第三章分析方法 37
3.1分析程式 37
3.2分析模式 38
3.2.1建立模型物件 40
3.2.2定義材料性質 40
3.2.3設定分析步驟 41
3.2.4接觸面模擬 41
3.2.5選定元素類型劃分網格 42
3.3參數說明 43
3.3.1基樁與地中橫樑之材料參數 43
3.3.2台北盆地沖積黏性土參數- 44
3.4分析架構 44
第四章分析結果 52
4.1元素邊界研究 52
4.2改良前之樁土位移分析 53
4.2.1地表位移 53
4.2.2樁身側向位移與側向荷載之關係 54
4.3 以地中橫樑改良後之樁土位移分析 55
4.3.1 地中橫樑長度之規範 56
4.3.2 地中橫樑寬度與側向位移之關係 56
4.3.3 地中橫樑尺寸與側向位移之關係 57
4.3.4 樁身側向位移 59
4.3.5 土壤反力 60
4.3.6 樁身彎矩 62
4.3.7 覆土深度與地表處樁身位移之關係 63
第五章結論 87
5.1結論 87
5.2建議 88
參考文獻 90

參考文獻

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指導教授

張惠文(Huei-wen Chang)

審核日期

2007-7-16

推文