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研究生: 方湘潔
Xiang Jie Fang
論文名稱: 扶壁式壁樁之土壤結構互制行為研究
Soil-structure interaction behaviors for butress wall combine with the barrette piles
指導教授: 鄧福宸
Fu-Chen Teng
口試委員: 歐章煜
Chang-Yu Ou
林宏達
Horn-Da Lin
呂芳熾
Fang-Chih Lu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 243
中文關鍵詞: 深開挖地下結構物扶壁式壁樁PLAXIS壁樁樁載重試驗參數研究地盤反力係數
外文關鍵詞: Deep excavation, Underground structures, Buttress wall combined with barrette piles, PLAXIS, Barrette pile load test, Parametric study, Subgrade Reaction
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  • 本研究針對台北市區一處設有大量扶壁、獨立式壁樁及扶壁式壁樁之開挖案例進行現地監測與三向度數值分析,以了解扶壁式壁樁於開挖階段與承載上部結構載重階段之行為。在釐清扶壁式壁樁與獨立式壁樁之土壤結構互制行為之後,本研究進行一系列之參數研究,改變不同影響因子對於扶壁式壁樁抑制壁體變形、承受結構載重作用之行為。
    研究結果顯示不同壁樁型式中扶壁式壁樁有效地抑制壁體變形量,但在開挖時會受到扶壁段側推力影響,使壁樁樁頂產生較大之側向位移量,因此進行扶壁式壁樁之參數研究後,獲得最有效抑制壁體變位及樁頂側向位移量為之扶壁式壁樁長度為8~12m加上考量現地柱位位置間距為6~12m樁頂沉陷量較小且開挖完成後樁頂上浮量也較小,另外改變扶壁式壁樁厚度、壁樁段長度、貫入硬土層深度對於抑制壁體變形影響較小。最後以參數研究三維分析結果簡易換算成二維簡化分析使用之地盤反力係數-kv、kh。


    This study focuses on an excavation cases in Taipei City. This case including a large number of buttress wall, individual barrette pile, and buttress wall combined with the barrette pile for three-dimensional numerical analysis. The key objective is to analyze the behavior of the buttress wall combined with barrette pile under the simultaneous impact of excavation and the load-bearing behavior of the superstructure.
    After clarifying the soil-structure interaction behavior for various types of barrette piles, this study conducted a series of parametric studies on buttress walls combined with barrette piles. Parametric studies were conducted to investigate the impact of different variables on the deflection of the diaphragm wall deformation and its ability to bear the superstructure load.
    The study's results indicate that buttress wall combined with barrette pile effectively reduces the diaphragm wall deformation. However, it's also influenced by the lateral force of the buttress wall section leading to a larger lateral displacement of the barrette pile top when excavation. Therefore, based on the parametric studies of buttress wall combined with the barrette piles, it is recommended that the most effective length for the piles be 8-12 meters with a spacing of 6-12 meters, taking into account the location of the existing columns.
    In addition, varying the thickness of the buttress wall combined with barrette piles, the length of the barrette pile section and the depth of penetration into the hard soil layer have less effect on the deflection of the diaphragm wall deformation. Finally, the results of the three-dimensional analysis were easily converted to the simplified two-dimensional analysis of the soil reaction coefficients - kv and kh.

    摘要 I ABSTRACT II 致謝 III 目錄 IV 表目錄 VIII 圖目錄 XI 1 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 1.3 論文架構 2 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 前言 4 2.2 壁樁軸向靜壓載重試驗 4 2.2.1 試樁原理與流程 4 2.2.2 壁樁之施工流程與特色 9 2.2.3 極限承載力評估方法 13 2.2.4 t-z曲線原理 15 2.2.5 壁樁極限載重試驗分析與探討 17 2.3 地下基礎結構形式 24 2.3.1 連續壁設計理論及應用 24 2.3.2 地中壁作用機制及應用 25 2.3.3 扶壁作用機制及應用 28 2.4 開挖引致之壁體變形特性 35 3 第三章 研究案例介紹與樁載重試驗反算分析 37 3.1 前言 37 3.2 研究案例介紹 37 3.2.1 案例概況 37 3.2.2 土壤概況 41 3.2.3 土壤分析模式 42 3.2.4 土壤參數之決定 46 3.2.4.1 黏土質土壤參數 47 3.2.4.2 砂土質土壤參數 47 3.2.5 壁樁樁載重試驗監測及加壓系統 49 3.2.6 現地監測系統 53 3.3 樁載重試驗三向度分析 54 3.3.1 結構參數之決定 54 3.3.2 模型邊界與網格生成 59 3.3.3 分析之施工順序 60 3.4 樁載重試驗分析結果與討論 61 3.4.1 HS model 62 3.4.1.1 彈性樁樁身勁度折減(RE)的差別 62 3.4.1.2 彈性樁E、彈塑性樁EP的差別 66 3.4.1.3 岩層強度之差別 69 3.4.2 HSS model 73 3.4.2.1 RE=1.0 時γ0.7之差別 73 3.4.2.2 RE=0.7 時γ0.7之差別 76 3.4.3 土壤參數建議 79 4 第四章 研究案例之三維數值分析 82 4.1 前言 82 4.2 三向度模擬分析-1/4模 82 4.2.1 模型邊界與網格生成 82 4.2.2 結構參數 85 4.2.3 分析之施工順序 90 4.2.4 分析結果與討論 92 4.3 三向度模擬分析-全模 97 4.3.1 模型邊界與網格生成 97 4.3.2 結構參數 101 4.3.3 分析之施工順序 108 4.3.4 分析結果與討論 110 4.3.4.1 連續壁側向位移 110 4.3.4.2 扶壁式壁樁及獨立式壁樁樁身側向位移 115 4.3.4.1 扶壁式壁樁及獨立式壁樁樁身沉陷量 116 4.3.4.2 扶壁式壁樁之軸力&摩擦力 121 5 第五章 不同壁樁型式之參數研究 125 5.1 前言 125 5.2 參數研究設定 125 5.3 假設案例模型介紹 131 5.3.1 模型邊界 131 5.3.2 土壤參數 133 5.3.3 結構參數 135 5.3.4 分析施工順序 137 5.4 假設案例分析結果與討論 139 5.4.1 連續壁變形機制 139 5.4.2 連續壁側向位移 142 5.4.3 最終加載&開挖時樁頂側向位移 146 5.4.4 最終加載&開挖時樁頂沉陷量 151 5.4.5 最終加載&開挖時樁頂側推力 155 5.4.6 最終加載及開挖時樁頂軸力N&樁身摩擦力 156 5.5 討論 164 5.5.1 不同壁樁型式之變形行為 164 5.5.2 不同壁樁型式之力量傳遞行為 165 5.5.3 不同壁樁型式之彈簧系統kv&kh 167 6 第六章 扶壁式壁樁之參數研究 169 6.1 前言 169 6.2 參數研究設定 169 6.3 假設案例分析結果 174 6.3.1 連續壁變形機制 174 6.3.2 最終加載&開挖時樁頂側向位移 186 6.3.3 最終加載&開挖時樁頂沉陷量 187 6.3.4 最終加載&開挖時樁頂側推力 199 6.3.5 最終加載&開挖時樁身軸力N&樁身摩擦力 199 6.4 討論 211 6.4.1 扶壁式壁樁之變形行為 211 6.4.2 扶壁式壁樁之力量傳遞行為 211 6.4.3 扶壁式壁樁之彈簧系統kv&kh 212 7 第七章 結論與建議 214 7.1 結論 214 7.2 建議 215 8 參考文獻 216

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    無法下載圖示 全文公開日期 2026/08/28 (校內網路)
    全文公開日期 2026/08/28 (校外網路)
    全文公開日期 2026/08/28 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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