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論文中文名稱:應用可靠度分析方法於加勁擋土牆之設計初探 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Study on Application of Reliability Analysis in Mechanically Stabilized Earth Walls Design [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:97
出版年度:98
中文姓名:許逢家
英文姓名:Feng-Chia Hsu
研究生學號:96428034
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2009-07-27
論文頁數:73
指導教授中文名:陳水龍
口試委員中文名:卿建業;陳卓然
口試委員英文名:Jianye Ching
中文關鍵詞:加勁擋土牆安全係數破壞機率可靠度設計
英文關鍵詞:Mechanically Stabilized Earth Walls(MSEW)Factor of SafetyProbability of FailureReliability Analysis
論文中文摘要:近年來台灣地區地狹人稠,山坡地開發日益增加,山區濫墾濫伐導致許多災害發生,而加勁擋土結構不僅可以美觀、維護生態且能容許較大變形量,因此廣泛運用在擋土及邊坡工程。一般工程設計從工址調查、設計方案選擇到施工控制都會遇到許多不確定因素,大多工程師設計時都以安全係數概括所有發生的可能性,實際上以定值來設計結構物的安全性是保守的,設計結構物之安全係數與結構物的破壞機率並不一致,而使用不確定設計觀念探討安全係數與破壞機率之關係,以破壞機率取代安全係數是未來設計的趨勢。
本研究將利用不確定分析中蒙地卡羅模擬法(Monte-Carlo simulation ,MCS),針對加勁擋土牆設計之不同土壓力假設法及破壞面形式,改變背填土之參數及加勁材之參數等,探討參數之敏感度並討論參數變化對擋土牆穩定性之影響,採可靠度之方法設計加勁擋土牆之最佳配置,希以改進安全係數設計之不足,眾觀全世界先進國家已將此設計概念作為結構物規範設計,故本研究希可提供國內規範設計修正之參考與佐證。
論文英文摘要:In recent years, the number of development projects on hill slopes increases significantly in Taiwan due to the fact that Taiwan is a small island compared to its vast population. Unplanned slope developments have been the cause of many disasters. Buttressed retaining walls not only are aesthetically and ecologically beneficial, but also allow greater displacements, therefore widely used in retaining constructions and slope stabilization. There are many uncertainties for a typical construction project from jobsite survey, design selection, and all the way to construction control. Engineers introduce factor of safety in their designs to cover all possibilities that they can think of. In reality, it is relatively conservative to ensure the safety of a structure with several fixed values, as there is no solid relationship between the factor of safety used in structure designs and the probability of failure in a structure, and uncertainty design concepts, as a result, are used in the investigation of the relationship between factor of safety and probability of failure. It has now become a trend of future to use probability of failure instead of factor of safety in structure designs.
The study intended to investigate the sensitivity of parameters and discuss the impact of parametric changes to the stability of retaining walls with different assumptions of soil pressure and patterns of failure planes in stiffened retaining wall designs and by changing parameters in backfills and stiffeners. Reliability methods were employed for the optimized design of stiffened retaining walls in the hope to improve designs with safety factor. Looking at many advanced countries in the world, this design concept has been adopted as exemplary structure design. Therefore, it is hoped that the study may provide a reference and justification for revision of Taiwan’s design codes.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
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 論文架構與分章概述 4
第二章 文獻回顧 5
2.1 安全係數 5
2.1.1 美國聯邦州公路局訂定之安全係數 7
2.1.2 建築技術規則訂定之安全係數 8
2.1.3 交通部訂定之安全係數 8
2.1.4 台北市土木技師公會訂定之安全係數 9
2.1.5 交通部訂定之安全係數 10
2.2 大地工程設計之不確定 13
2.3 可靠度設計法 15
2.3.1 可靠度分析法之蒙地卡羅模擬法 16
第三章 加勁擋土牆簡介 18
3.1 加勁擋土結構之概念與沿革 18
3.2 加勁土結構原理 18
3.3 加勁擋土結構之破壞模式 21
3.2.1 內穩定破壞 21
3.2.2 外穩定破壞 22
3.2.3 複合型破壞 24
3.4 加勁擋土結構之分析方法 24
3.3.1 極限平衡分析法 25
3.3.2 有限元素法 30
3.5 加勁擋土牆動態分析 31
3.5.1 擬靜態土壓力原理 31
3.5.2 地震加速度係數 33
3.5.3 動態內穩定分析 34
3.6 加勁擋土牆之設計流程 34
第四章 分析方法與案例模擬 36
4.1 不確定參數敏感度分析 36
4.1.1主動土壓力於靜態時之模擬 43
4.1.3主動土壓力與雙線性破壞面之模擬 51
4.1.4 靜止土壓力與靜態時之模擬 53
4.1.4 靜止土壓力與雙線性破壞面之模擬 56
4.1.4 Collin土壓力與靜態時之模擬 59
4.1.5 Collin土壓力與雙線形破壞面時之模擬 62
4.2 加勁擋土牆之加勁材配置 64
第五章 結論與建議 69
5.1 結論 69
5.2 建議 71
參考文獻 72

表目錄
表2. 1 FHWA定加勁擋土結構設計之安全係數最小需求 8
表2.2建築技術規則訂擋土結構設計之安全係數最小需求 8
表2.3加勁擋土結構設計之安全係數最小需求 9
表2. 4加勁擋土邊坡設計之安全係數最小需求 9
表2.5周南山定加勁擋土結構設計之安全係數最小需求 10
表2.6李維峰加勁擋土結構設計之安全係數最小需求 10
表2.7李維峰定加勁邊坡設計之安全係數最小需求 11
表2.8統整各專家的加勁擋土結構設計之安全係數最小需求 11
表3.1 土體平衡法之常用設計法 27
表3. 2 極限平衡法之設計法 29
表4. 1加勁擋土牆穩定分析之不確定參數 41
表4.2 破壞模式與參數之關係 64
表4. 3 各破壞機率之加勁材強度 65
表4. 4各破壞機率之加勁材強度 66
表4. 5不同狀態下破壞機率所需之加勁材長度(L/H) 68

圖目錄
圖1.1 研究流程圖 3
圖2.1載重與阻抗之頻率分佈圖 6
圖3. 1加勁材在土體中所造成之視凝聚力效應 19
圖3. 2 Rankine主動土壓力破壞線 20
圖3. 3 加勁材對土體可能潛在破壞面之影響 20
圖3.4加勁擋土牆之破壞示意圖 21
圖3. 5 Mononobe-Okabe 擬靜態模擬法 31
圖3. 6加勁擋土牆加勁材荷重分析示意圖 34
圖3. 7 加勁擋土牆之設計流程 35
圖4.1 加勁擋土牆之機率分析概念圖 36
圖4.2基本案例示意圖 38
圖4. 3 參數平均值之敏感度 38
圖4. 4 參數變異系數之敏感度 39
圖4. 5靜態ψ=30°時主動土壓力(基本案例) 44
圖4. 6靜態ψ=25°時主動土壓力 45
圖4. 7 靜態ψ=35°時主動土壓力 46
圖4.8靜態ψ=40°時主動土壓力 47
圖4.9 基本案例變化單位重之關係 48
圖4.10 摩擦角平均值及變異係數與破壞機率之關係 48
圖4. 11 基本案例變化摩擦角之關係 49
圖4.12 基本案例與加勁材間距之關係 49
圖4. 13 基本案例L之變化與破壞機率關係 50
圖4. 14 基本案例T之變化與破壞機率之關係 51
圖4.15 主動土壓力與雙線性破壞面之狀態下單位重與破壞機率之關係 51
圖4.16主動土壓力與雙線性破壞面之狀態下摩擦角與破壞機率之關係 52
圖4.17主動土壓力與雙線性破壞面之狀態下加勁材長度與破壞機率之關係 52
圖4.18主動土壓力與雙線性破壞面之狀態下摩擦角與破壞機率之關係 52
圖4. 19主動土壓力與雙線性破壞面之狀態下加勁材強度與破壞機率之關係 53
圖4.20靜止土壓力狀態下單位重與破壞機率之關係 54
圖4.21靜止土壓力狀態下摩擦角與破壞機率之關係 54
圖4.22靜止土壓力狀態下加勁材長度與破壞機率之關係 55
圖4. 23靜止土壓力狀態下加勁材間距與破壞機率之關係 55
圖4.24靜止土壓力狀態下加勁材強度與破壞機率之關係 56
圖4.25靜止土壓力與雙線形破壞面狀態下單位重與破壞機率之關係 56
圖4.26靜止土壓力與雙線形破壞面狀態下摩擦角與破壞機率之關係 57
圖4. 27靜止土壓力與雙線形破壞面狀態下加勁材長度與破壞機率之關係 57
圖4. 28靜止土壓力與雙線形破壞面狀態下加勁材間距與破壞機率之關係 58
圖4.29靜止土壓力與雙線形破壞面狀態下加勁材強度與破壞機率之關係 58
圖4.30 Collin土壓力下單位重與破壞機率之關係 59
圖4.31 Collin土壓力下摩擦角與破壞機率之關係 60
圖4.32 Collin土壓力下加勁材長度與破壞機率之關係 60
圖4.33 Collin土壓力下加勁材間距與破壞機率之關係 61
圖4. 34 Collin土壓力與主動破壞面狀態下加勁材與破壞機率之關係 61
圖4. 35 Collin土壓力與雙線形破壞面狀態下單位重與破壞機率之關係 62
圖4. 36 Collin土壓力與雙線形破壞面狀態下摩擦角與破壞機率之關係 62
圖4.37Collin土壓力與雙線形破壞面狀態下加勁材強度與破壞機率之關係 63
圖4.38 Collin土壓力與雙線形破壞面狀態下摩擦角與破壞機率之關係 63
圖4.39在不同狀態下加勁材控制強度之破壞模式與破壞機率之關係 65
圖4.40在不同狀態下加勁材間距控制之破壞模式與破壞機率之關係 66
圖4. 41在不同狀態下加勁材長度控制之破壞模式與破壞機率之關係 67
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