|
土木建設中,基礎設計與施工佔有重要地位.尤其面對軟弱土層,除了
土壤改良之外,基本課題仍在於深基礎是否能安全地傳遞上部結構載重至
土壤承載層或堅固岩層.樁基是常見的深基礎.錘擊樁之預鑄.運送.現場施
加錘擊力等過程均可能產生縫隙以及伴隨而來之異質物侵入 .這些缺陷對
於樁基礎之工程性質影響甚巨,而它們的存在可能造成整個結構之破壞,甚
至人員傷亡等意外發生.因此,如何偵測缺陷存在之相關位置.幾何形狀及
大小等進而研究其對結構物安全之影響,確保結構物及使用人員之安全,防
止意外發生,成為土木專業人員必須研究之主題.
非破壞檢測 ( nondestructive testing ) 近年來獲得眾多專業人士青
睞,主要原因在於它的經濟性.實用性,試驗設備體積小,所得結果可信度
高,以及在試驗過程中對受測結構物產生之傷害極小.
實際應用方面,現今各國普遍使用一種低應變之動態試驗以測試樁的完整
性.試驗是以手控敲擊樁頭,監測樁頭之加速度,經由積分轉換得到速度.位
移資料.經由此種簡易操作方式,吾人可以由數據分析判讀低品質之混凝
土.縫隙.局部斷面減少或增加等不連續處的位置.大小及其他特徵.
此種檢測方式是施加衝擊力於樁頭,引起介質擾動,即所謂的應力波傳行
為.觀察隨後在樁中的傳播及反射情形,根據波傳的特性可以瞭解樁內是否
有不連續處,以及其存在之相關資料,即解一逆問題.在此之前吾人需先對
彈性波與已知缺陷之交互作用情形,即其正問題充分瞭解,所謂正問題即是
瞭解彈性波與已知大小.位置之缺陷的交互作用的情形. 本文利
用有限元素法軟體 ABAQUS 作結構的動態分析.整個分析流程包括三部份,
以幾何型態區分.
一.沒有縫隙存在的樁.包括以一維模型模擬及以三維軸對稱模型模擬.
二.含軸對稱純縫隙的樁.
三.縫隙中填塞異質物的樁.
藉由循序漸進之方式,先行印證有限元素法一維模型的數值結果與傳統解
析解之契合情形,再以三維軸對稱模型之數值結果配合波傳理論,推論所得
現象之合理性.這些分析將有助於瞭解樁的完整性測試訊號所代表之意義.
|