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研究生: 賴正昇
Lai, Cheng-Sheng
論文名稱: 脈波回音法應用於基樁之模擬與分析
Simulation and analysis of piles using pulse echo method
指導教授: 倪勝火
Ni, Sheng-Huoo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 205
中文關鍵詞: 依時比例放大模擬脈波回音法非破壞檢測基樁
外文關鍵詞: NDT, pile
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  •   近年來基樁應用的範圍相當廣泛,因此對於基樁幾何結構之完整性不容忽視。利用非破壞性檢測『脈波回音法』檢測新建或既成基樁是具有經濟、快速及涵蓋範圍廣等優點,但由於上部結構及土壤效應造成受波器接收由基樁傳回之信號趨於複雜,導致不易判別或誤判等結果。

      本研究利用數值模擬軟體ABAQUS模擬基樁之脈波回音法,於基樁邊界上連結彈簧和消能盤元素(模擬土壤),其模擬結果與基本理論相符合。建議受波器應置敲擊點與基樁邊界之中間位置較適當,可避免較高頻訊號之干擾。對於不同長徑比基樁受衝擊荷重延時之長短有一適當範圍,荷重延時過長或過短均使訊號不易判斷。而在時域訊號初始曲線之震盪趨勢中,與樁頂周圍土壤之軟硬程度有關。當基樁存有缺陷(頸縮、鼓脹)時,小於10%之頸縮不易察覺,大於40%則樁底位置難以判斷;鼓脹缺陷大於150%則樁底位置難以判斷。基樁含樁帽部分,受波器置於基樁側面接收訊號較樁帽頂面接收效果佳,量測垂直向訊號較水平向訊號易判斷,而衝擊外力也以垂直施力較水平施力效果好。另在現地所檢測之時域訊號中,應用「依時比例放大」觀念對訊號作進一步濾波處理放大,有助於判斷基樁幾何結構邊界之完整性。

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    摘要 I 誌謝 II 目錄 III 表目錄 VI 圖目錄 VII 符號說明 XIX 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的與方法 6 1.3 研究內容 7 第二章 文獻回顧與相關理論 8 2.1 基樁非破壞檢測方法之回顧 8 2.2 相關研究之文獻回顧 16 2.3 基本波傳理論 19 2.4 基樁波傳理論 25 2.4.1 邊界條件 27 2.4.2 基樁不連續斷面 32 2.5 脈波回音法 37 2.6 有限元素法基本理論 39 第三章 數值模擬之參數設定 41 3.1 前言 41 3.2 有限元素分析軟體ABAQUS簡介 41 3.3 幾何結構模型建立 43 3.4 參數設定 48 3.5 元素種類 50 3.6 元素網格建置與迭代時距 53 3.7 分析程序 58 3.8 模態振型 59 第四章 完整樁之數值模擬 62 4.1 前言 62 4.2 無缺陷二維基樁 62 4.2.1 二維固定端桿件分析 65 4.2.2 二維固定端基樁分析 67 4.2.3 二維自由端基樁分析 70 4.3 無缺陷三維基樁 74 4.3.1 三維固定端桿件分析 76 4.3.2 三維固定端基樁分析 79 4.3.3 三維自由端基樁分析 83 4.4 變異參數分析 87 4.4.1 基樁阻尼比之影響 87 4.4.2 衝擊荷重大小之影響 91 4.4.3 衝擊荷重延時之影響 93 4.4.4 不同單一土層之影響 99 4.4.5 多層土壤之影響 104 4.5 小結 107 第五章 缺陷樁與樁帽基樁之數值模擬 110 5.1 前言 110 5.2 單一頸縮缺陷基樁分析 110 5.2.1 不同橫向頸縮截面積之比較 111 5.2.2 不同縱向頸縮長度之比較 118 5.3 單一鼓脹缺陷基樁分析 121 5.3.1 不同橫向鼓脹截面積之比較 121 5.3.2 不同縱向鼓脹長度之比較 125 5.4 含樁帽基樁分析 128 5.4.1 樁帽上敲分析 129 5.4.2 樁帽側敲分析 139 5.5 小結 144 第六章 基樁現地檢測分析與訊號處理 146 6.1 前言 146 6.2 基樁現地檢測試驗 146 6.2.1 試驗地點 146 6.2.2 試驗儀器與設備 151 6.2.3 試驗方法與步驟 159 6.3 依時比例放大之訊號處理 163 6.4 實驗分析結果討論 166 第七章 結論與建議 172 7.1 結論 172 7.2 建議 175 參考文獻 177 附錄A 依時比例放大程式碼 183 附錄B 現地檢測基樁分析資料 187 附錄C 數值模擬基樁之時域資料 197 自述 205

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    下載圖示 校內:2006-06-23公開
    校外:2006-06-23公開
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