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論文中文名稱:地中壁及扶壁應用於抑制連續壁變形之效率分析 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Efficiency Analysis of Buttress Walls and Cross Walls Reducing Diaphragm Wall Deflection In Excavation [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:土木工程系土木與防災碩士班
畢業學年度:105
畢業學期:第二學期
中文姓名:吳文福
英文姓名:Wen-Fu Wu
研究生學號:104428031
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2017/07/03
指導教授中文名:陳水龍
指導教授英文名:Shong-Loong Chen
口試委員中文名:陳水龍;何政道;謝百鈎;李勝宗
中文關鍵詞:地中壁扶壁連續壁變形深開挖有限元素法
英文關鍵詞:Cross WallButtress WallDiaphragm WallDeep ExcavationFEM
論文中文摘要:台灣近年來頻繁運用扶壁及地中壁於軟弱地盤深開挖工程中,代替傳統的地盤改良,顯示扶壁和地中壁之設置對於抑制連續壁側向變位、基址差異沈陷及基底隆起等皆有所貢獻。由於目前仍無地中壁和扶壁之設計規範,為了瞭解扶壁及地中壁如何以具安全性和經濟性之最佳效益來設計。本研究採用三維有限元素法PLAXIS 3D軟體分析,探討在不同地中壁、扶壁設置條件(包括間距、長度、厚度、貫入深度、高度、T型扶壁)影響下其對抑制壁體變位及地表沉陷之效果,並由本研究案例求得地中壁、扶壁設置之效率。本研究結果顯示,地中壁、扶壁間距、貫入深度及長度設置對於壁體變位及地表沉陷之影響較大,而厚度、高度對於連續壁變位及地表沉陷之影響並不明顯,本研究並提出一系列正規化公式,將其彙整成簡易公式之表格,期望能提供給業界作為設計參考之用。
論文英文摘要:It is frequent to see the use of buttress walls and cross walls in deep excavations in soft ground in Taiwan recently to replace the traditional ground improvement, indicating the contribution of these excavation strutting structures to the suppression of lateral displacement in diaphragm walls, and differential settlement and bulge of construction site. However, the design specifications for buttresses and cross walls are yet to be developed. To find out how to design these structures for the optimized benefits both safely and economically, the 3D finite element analysis program, PLAXIS 3D, was introduced to investigate the effects of various conditions of buttress wall and cross wall installation (including spacing, length, penetration depth, height and buttress walls in T-shaped configuration) on the suppression on diaphragm wall displacement and ground settlement, and determine the efficiency of these installations in the case study. The results suggested that the spacing, penetration depth and length of buttress and cross walls had greater influence on the diaphragm wall displacement and ground settlement than thickness and height. A series of normalized formulae were proposed and tabulated for the design reference for the industry.
論文目次:中文摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2研究方法與內容 2
1.3論文架構及流程概述 2
第二章 文獻回顧 3
2.1擋土壁體側向變位之特性 3
2.1.1擋土壁體變形之型態 3
2.1.2影響擋土壁體位移因素 7
2.2深開挖引致地表沉陷之特性 8
2.3 數值分析在深開挖工程之應用 13
2.4 扶壁及地中壁介紹 25
2.4.1 扶壁及地中壁之應用 25
2.4.2 扶壁及地中壁之種類 25
2.4.3 扶壁及地中壁之施作方法 26
2.4.4 扶壁施工配置長度 30
2.4.5 扶壁及地中壁施工之配筋施作 34
2.4.6 扶壁及地中壁施工機具之敲除方式 34
第三章 Plaxis數值分析與模擬 35
3.1 Plaxis分析軟體介紹 35
3.2 有限元素分析方法 36
3.3 土壤材料之組合律 37
3.3.1線彈性應力-應變關係 37
3.3.2莫爾庫倫模式(Mohr-Coulomb Model) 38
3.3.3 莫爾-庫倫模式相關參數 41
3.3.4 應變硬化土壤模式(Hardening Soil Model) 43
3.3.5 應變硬化土壤模式相關參數 46
3.3.6土壤硬化小應變模式(Hardening Soil Model with Small Strain) 47
3.4 Plaxis土層材料排水與不排水之設置 50
3.4.1基本理論 50
3.4.2 排水與不排水模式 53
3.5 界面元素 54
3.6 模型建立流程 55
第四章 數值模擬與監測資料之驗證 57
4.1 工程案例概況 57
4.1.1土層概況 59
4.1.2 連續壁、地中壁及扶壁設置之概述 64
4.1.3 支撐結構概述 65
4.1.4監測系統介紹 67
4.2 數值模擬介紹 69
4.2.1模型幾何 69
4.2.2土壤初始應力 70
4.2.3土壤參數選用 70
4.2.4 道路及鄰近結構物載重參數設置 78
4.2.5地中壁、扶壁及連續壁參數設置 82
4.2.6支撐參數設置 84
4.3 施工步驟 86
4.4 分析結果與案例驗證 88
第五章 地中壁及扶壁之設置效率分析 95
5.1地中壁厚度設置之影響 96
5.1.1地中壁厚度設置對北側壁體變位及地表沉陷之影響 96
5.1.2地中壁厚度設置對南側壁體變位及地表沉陷之影響 99
5.2地中壁高度設置之影響 102
5.2.1地中壁高度設置對北側壁體變位及地表沉陷之影響 102
5.2.2地中壁高度設置對南側壁體變位及地表沉陷之影響 105
5.3地中壁貫入深度設置之影響 108
5.3.1地中壁貫入深度設置對北側壁體變位及地表沉陷之影響 108
5.3.2地中壁貫入深度設置對南側壁體變位及地表沉陷之影響 111
5.4地中壁間距設置之影響 114
5.4.1地中壁間距設置對北側壁體變位及地表沉陷之影響 114
5.4.2地中壁間距設置對南側壁體變位及地表沉陷之影響 119
5.5 扶壁厚度設置之影響 123
5.6扶壁高度設置之影響 126
5.7扶壁貫入深度設置之影響 129
5.8扶壁間距之影響 132
5.9扶壁長度設置之影響 137
5.10扶壁T型設置之影響 142
第六章 結論與建議 149
6.1 結論 149
6.2 建議 152
參考文獻 153
符號彙編 158
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