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研究生: 鄭柏威
Bo-Wei Jeng
論文名稱: 應用PLAXIS程式分析SMW擋土壁特性與開挖變形之關係
Analysis of Characteristic of Soil-Cement Mixed Wall and Excavation-Induced Deformation Using PLAXIS
指導教授: 林宏達
Horn-Da Lin
口試委員: 歐章煜
none
謝佑明
none
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: 2008
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 146
中文關鍵詞: 摻土水泥排樁開挖監測資料數值分析
外文關鍵詞: SMW, monitoring data
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  • 摻土水泥排樁擋土壁(簡稱SMW)應用於深開挖工程時,在開挖模擬分析階段,對於壁體參數之計算多忽略攪拌樁強度。本研究透過材料力學轉換斷面法建立一個合理計算SMW壁體參數之方法,並以實際工程案例進行分析及驗證,進而探討SMW擋土壁特性對開挖變形的影響。本研究以二向度有限元素法程式PLAXIS進行分析,土壤模式採彈塑性小應變模式。本研究首先以一個監測資料非常詳盡完備的鋼筋混凝土連續壁之逆打工法案例,驗證分析程式PLAXIS及開挖模擬方法在開挖分析之適用性。然後進行SMW擋土壁之案例模擬分析,分析值皆在監測值範圍內,故可驗證本研究所建議之轉換斷面法及PLAXIS在SMW擋土壁開挖分析之適用性。再以不同之假設案例探討SMW擋土壁特性。將壁體視為連續的H型鋼所組成與本研究轉換斷面法之結果比較,壁體變形量差異百分比約為10.06%~15.98%,而地表沉陷量差異百分比約為5.72%~16.63%。不同樁徑與攪拌樁強度之分析結果顯示,樁徑與攪拌樁強度增加時,壁體變形量及地表沉陷量明顯減少,壁體變形量減少百分比約為5.84%~18.20%,地表沉陷量減少百分比約為3.36%~13.36%。而變化H型鋼與攪拌樁強度之分析結果顯示,H型鋼與攪拌樁強度增加時,壁體變形量及地表沉陷量也會明顯減少,壁體變形量減少百分比約為3.71%~37.97%,地表沉陷量減少百分比約為2.36%~35.63%。且由分析結果,攪拌樁強度超過60kg/cm2,其減少量趨於平緩,故建議攪拌樁強度不宜超過60 kg/cm2。


    When using the Soil-Cement Mixed Wall (SMW) in deep excavation, the contribution of the soil cement pile is often neglected in the analysis. This study used the Transformed-Section Method to establish a reasonable procedure which can be used to calculate the design parameters of SMW wall considering contribution from the soil cement pile and the steel H-pile. Field cases were used to verify these analytical procedures. The verified analytical procedures were then used to further investigate the effect on the SMW displacement due to the variation of the diameter of soil-cement pile, the H-pile type and the strength of soil-cement pile. This study used a two-dimensional program PLAXIS for the analysis. Elastic-plastic soil model was adopted with a simplified method of considering the small-strain behavior of the adjacent soils. First, a well-instrumented excavation case of top-down method was used to verify the suitability of PLAXIS and the suggested excavation simulation procedure. Then, field cases of SMW were analyzed. Results show that calculated displacements are reasonable and within the range of the measured results. Therefore, the analytical procedure incorporating the Transform-Section Method and PLAXIS seems reasonable for the analysis of excavation behavior supported by SMW. Subsequently, hypothetical cases were used to study the characteristics of the excavation behavior supported by SMW. The difference between the traditional method and the Transform-Section method are about 10.06%~15.98% for wall displacement and 5.72%~16.63% for ground settlement. The results show that increase of the diameter and the strength of the soil-cement pile can reduce the wall displacement by the amount of 5.84%~18.20% and reduce ground settlement 3.36%~13.36%. The results also show that increase of the size of H-pile and soil-cement strength can reduce the wall displacement by the amount of 3.71%~37.97% and reduce ground settlement 2.36%~35.63%. The amount of reduction becomes much less significant when the soil-cement strength exceeds 60kg/cm2. Thus, higher strength of soil-cement greater than 60kg/cm2 is not recommended.

    目錄 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 致謝 Ⅲ 目錄 Ⅳ 表目錄 Ⅸ 圖目錄 XI 第一章、緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究內容 2 第二章、文獻回顧 3 2.1摻土水泥排樁工法分析及案例回顧 3 2.2摻土水泥排樁工法簡介 3 2.2.1工法演進 3 2.2.2施工方式 4 2.2.3施工機具 6 2.2.4攪拌樁之工程特性 7 2.2.5工法特點 9 2.3 PLAXIS數值分析程式簡介 11 2.4轉換斷面法 11 2.4.1複合斷面之軸向負載理論 12 2.4.1.1軸向負載構件之撓度 12 2.4.1.2複合斷面之軸向負載分析 12 2.4.2複合斷面之橫向負載理論 14 2.4.2.1橫向負載構件(梁)之撓曲應力 14 2.4.2.2複合斷面之橫向負載分析 15 第三章、PLAXIS數值分析與模擬 18 3.1土壤模式說明 18 3.1.1土壤彈塑性模式 18 3.1.1.1摩爾-庫侖模式的表示 19 3.1.1.2摩爾-庫侖模式的基本參數 21 3.1.2土壤彈性模數之小應變考量 23 3.2土壤參數之決定 24 3.3分析使用之元素 26 3.4開挖模擬之說明 27 第四章、國家企業中心案例分析 33 4.1工程概況 33 4.2土層狀況與土壤參數之說明 33 4.3結構物參數輸入之說明 36 4.4監測系統概述 37 4.5數值分析施工步驟之模擬 38 4.6分析結果之比較 39 第五章、內湖案例分析 42 5.1工程概況 42 5.2土層狀況與土壤參數之說明 43 5.3結構物參數輸入之說明 46 5.4監測系統概述 46 5.5數值分析施工步驟之模擬 47 5.6分析結果之比較 48 第六章、復北案例分析 50 6.1工程概況 50 6.2土層狀況與土層參數之說明 51 6.3 E工作井B區地盤改良之模擬 53 6.4結構物參數輸入之說明 53 6.5監測系統概述 53 6.6數值分析施工步驟之模擬 54 6.7分析結果之比較 55 第七章、摻土水泥排樁擋土壁特性對壁體變形及地表沉陷之分析 57 7.1以SMW擋土壁中不同樁徑及攪拌樁強度對SMW擋土壁之特性進行探討 57 7.1.1假設案例說明 57 7.1.2分析結果 58 7.2 以SMW擋土壁中不同H型鋼及攪拌樁強度對SMW擋土壁之特性進行探討 59 7.2.1假設案例說明 59 7.2.2分析結果 59 7.3 SMW擋土壁與鋼筋混凝土連續壁開挖壁體變形之比較 61 7.3.1假設案例說明 61 7.3.2分析結果 61 第八章、結論與建議 63 8.1結論 63 8.2建議 65 參考文獻 67 附件一、內湖案例SMW壁體參數計算書 138 附件二、復北案例梁元素A及I值計算書 140 附件三、復北案例SMW壁體參數計算書 141 附件四、復北案例SMW壁體全圓斷面參數計算書 143

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