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論文中文名稱:橋梁樁基礎與沉箱基礎耐洪能力分析之研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Study on flood-resisting capacity analysis of Bridge
with pile foundations and caisson foundations [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:98
出版年度:99
中文姓名:陳晨
英文姓名:Chen Chen
研究生學號:97428009
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2010-06-21
論文頁數:176
指導教授中文名:宋裕祺
口試委員中文名:蔡益超;張國鎮;張荻薇
中文關鍵詞:耐洪評估沖刷基礎穩定性
英文關鍵詞:pilecaissonfoundationscourflood-resisting
論文中文摘要:近年來台灣每逢颱風豪雨常出現橋梁倒塌、斷裂沖毀,2000 年碧利斯颱風過後高屏大橋無預警的塌毀,2008 年辛樂克颱風時后豐大橋斷裂等等災害事件頻傳,造成不少生命財產的損失。過去河川係依水位高做為封橋標準,顯然只單單依據此種決定封橋時機的方式不足以達到預警避免災害的功能。
本研究主要針對橋梁樁基礎與沉箱基礎的耐洪能力進行分析與探討,首先以張有齡側向荷重基樁理論、莫爾庫倫土壤破壞準則等為理論基礎,得到各種不同排列之基樁承受側向荷重之樁體內力解析解,再利用有限元素軟體Midas GTS 建立三維分析模型模擬土壤與樁基礎、沉箱基礎間的互制作用求得數值解,並比較二者之差異,驗證Midas GTS 分析所得結果之精確性。繼而利用Midas GTS 建立樁基礎與沉箱基礎之耐洪能力分析模式,考量各種不同的沖刷深度、水流流速和水位高作用下之基礎安全係數。並根據我國公路橋梁設計規範、建築物基礎構造設計規範、日本道路橋示方書等規範標準做為限定條件,建立警戒值、行動值等指標提供橋梁管理之用。
論文英文摘要:In the past decades, the heavy rain frequently caused the scoured bridges collapse during typhoon period in Taiwan. The observation of water lever serving as the unique criterion of traffic-close for the bridges has been proven as fail in alarming of flood disaster. To get a better warming system, this thesis first concluded three fundamental parameters including the water level, the scoured depth of the bridge foundation and the flood velocity sensitive to the failure of the bridges and proposed an analysis process in determining the safety level.
In this thesis, various possible failure modes of the pile-foundation and caisson-foundation were classified and employed as the check-point of the governed issue during the analysis. In which, the shear capacity as well as the interaction between axial force and bending moment of the foundation body is taken into account as the body strength. Besides, the maximum shear capacity as well as bearing capacity of the soil at the bottom of foundation is considered as the soil strength. Through the 3D finite
element software of MIDAS-GTS, the stresses concerned during various situations of scoured riverbed are able to be determined and, accordingly, the most possible failure
mode of the bridge foundation can be detected through the choice of minimum ratio of capacity to stress. As a result, different kinds of safety level represented by the surfaces
composed of the parameters could benefit the bridge engineers a good making decision on management of the scoured bridges.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 v
表目錄 ix
圖目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容與方法 2
第二章 文獻回顧 4
2.1基樁受側向荷重作用之行為 4
2.1.1 Y.L. Chang側向荷重基樁分析法 4
2.1.2基樁的邊界條件 7
2.1.3莫爾-庫倫土壤破壞理論 7
2.1.4側向荷重下基樁與土壤之互制作用 9
2.2沖刷機制之文獻回顧 10
2.2.1河床砂土運動 10
2.2.2橋墩沖刷 11
2.2.3局部沖刷機制 13
2.2.4沖刷深度估算 15
2.2.5橋梁基礎的沖刷 21
2.3小結 31
第三章 樁基礎受側向荷重分析模型之建立 32
3.1 前言 32
3.2 基樁功能 32
3.3 基樁之側向變位估算 33
3.4 基樁之間距 34
3.5 基樁之最小樁帽厚度 35
3.6 Y.L. Chang側向荷重基樁分析法 35
3.7基礎受側向荷重分析之模型 37
3.7.1 單樁受側向荷重分析模型 37
3.7.2 群樁基礎受側向荷重分析模型 43
3.8小結 61
第四章 樁基礎沖刷分析模型之建立 62
4.1樁基礎種類及傳遞荷重之機理 62
4.2樁基礎承載力的推估 62
4.2.1內政部「建築物基礎構造設計規範」樁基礎承載規定 63
4.2.2日本「道路橋示方書(Ⅰ共通編Ⅳ下部構造編)‧同解說」 65
4.3沖刷對樁基礎穩定性影響之關鍵因子 68
4.3.1樁體承載力 68
4.3.2承載層土壤剪力破壞 68
4.3.3基樁驅體強度 70
4.3.4橋梁安全使用性 74
4.4樁基礎沖刷分析模型建立 75
4.4.1分析模型說明 75
4.4.2元素設定 76
4.4.3土壤組成率及破壞準則 79
4.4.4使用參數及相關規範規定 80
4.4.5使用符號說明 83
4.5樁基礎沖刷模型分析之建立 84
4.5.1分析流程 84
4.5.2分析結果 86
4.6小結 99
第五章 沉箱基礎沖刷分析模型之建立 100
5.1沉箱種類及傳遞荷重之機理 100
5.2沉箱基礎承載力的推估 101
5.2.1內政部「建築物基礎構造設計規範」沉箱基礎承載力規定 101
5.2.2日本「道路橋示方書下部構造編.同解說」沉箱基礎承載力規定 105
5.3沖刷對沉箱基礎主要穩定性影響之關鍵因子 107
5.3.1沉箱承載力 107
5.3.2承載層土壤剪力破壞 108
5.3.3沉箱抗滑動能力 108
5.3.4沉箱抗傾倒能力 109
5.3.5橋梁使用性 109
5.4分析模型建立 110
5.4.1分析模型說明 110
5.4.2元素設定 111
5.4.3土壤組成率及破壞準則 112
5.4.4使用參數及相關規範規定 112
5.4.5使用符號說明 115
5.5沉箱沖刷模型分析之建立 116
5.5.1分析流程 116
5.5.2分析結果 117
5.6小結 125
第六章 案例分析與探討 126
6.1 前言 126
6.2樁基礎沖刷案例分析I 126
6.2.1 樁基礎案例I說明 126
6.2.2樁基礎分析模型建立 128
6.2.3分析結果與檢核 133
6.3樁基礎沖刷案例分析II 149
6.3.1 樁基礎案例II說明 149
6.3.2樁基礎分析模型建立 153
6.3.3分析結果與檢核 157

6.4沉箱基礎沖刷案例分析 168
6.4.1 沉箱基礎案例說明 168
6.4.2沉箱基礎分析模型建立 170
6.4.3分析結果與檢核 175
6.5案例分析之小結 191
第七章 結論與建議 192

參考文獻 195
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論文全文使用權限:同意授權於2018-12-31起公開