臺灣博碩士論文加值系統

摘要
目前發展的基樁檢測有許多種，其分析方法與結果呈現方式都可評估樁長及缺陷之位置，對於缺陷情況較無法精準地確認，若能對樁體內的缺陷訊號有更一步的判別，對於基樁是否保留或給予廢棄將可做出正確的判別。
為進一步了解缺陷對於基樁之訊號判別，本研究先使用FLAC3D模擬缺陷基樁並進行參數影響分析，討論的影響參數有缺陷長度與缺陷面積比，所得的結果分別為樁頂加速度歷時數據，以及經過快速傅立葉轉換之頻譜圖，藉以辨識缺陷訊號之特徵。由結果顯示，缺陷長度與缺陷面積比增加時，樁底反射波與缺陷反射波回傳至樁頂之訊號時間將有延遲現象；基樁共振頻率也隨著缺陷長度與缺陷面積比增加而降低。
本研究使用多目標基因演算法，利用本校試驗場之基樁進行完整性試驗，求得其樁頂加速度歷時數據，再利用多目標基因演算法反算得到與現場基樁現況之最佳解，由結果顯示，在經過六個世代反算後，求得的解與現場基樁之幾何尺寸大致相符。

關鍵字：頸縮、音波回音法、多目標基因演算法、基樁完整性試驗

ABSTRACT
Some methods to analyze the pile integrity test have been developed. The results of analysis can only evaluate the length of the pile or the location of the defects. However, it is still impossible to accurately confirm the size or status of the defect of pile. If the signal from the defect pile integrity test can be further identified, the correct decision can be made as to whether the pile is retained or discarded. In order to further identify the signal of the defect pile in pile integrity test, this study used FLAC3D to perform the parametric analysis for a defect piles in the pile integrity test. The influence parameters discussed are the length and the defect-area-ratio of the defect of pile. The results obtained from the test are the acceleration history record and the acceleration spectrum diagram on the top of pile. The results show that when the defect length and the defect-area-ratio increases, the receive time of reflection waves from the pile bottom and the pile defect will be delayed. The resonant frequencies of the pile also decreases as the length and the defect-area-ratio of the defect of pile increases. In this study, a pile integrity test was performed in the campus of Chaoyang University of Technology, and the acceleration history record at pile top was obtained. Then, the multi-objective genetic algorithm was used to obtain the best eclectic solution of status of the defect pile. After six generations of back-calculation, the best eclectic solution obtained is close to the geometric dimensions of the defect pile on site.

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究內容 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 基樁完整性檢測 5
2.2 基樁完整性相關文獻回顧 7
2.3 基因演算法 9
第三章 現地實驗 14
3.1 試驗地點與試驗基樁介紹 14
3.2 試驗儀器 14
3.3 實驗方法與步驟 15
3.4 實驗成果 15
第四章 數值模擬分析結果與討論 21
4.1 參數影響分析 21
4.1.1 模型建構與材料參數設定 21
4.1.2 模擬參數設定 22
4.1.3 分析結果與討論 22
4.2 基因演算方法 24
4.2.1 多目標基因演算之步驟 27
4.2.2 多目標基因演算之分析結果 27
4.2.3 最佳解與實驗數值比較 30
第五章 結論與建議 51
5.1 結論 51
5.2 建議 51
參考文獻 52
表目錄
表4. 1混凝土與土壤材料參數 32
表4. 2參數分析值 32
表4. 3基因演算參數範圍 33
表4. 4第零代30組染色體 34
表4.5每一世代最佳染色體之基因參數 36
圖目錄
圖1. 1研究流程圖 4
圖2.1音波回音法示意圖(摘自B. Hertlein & A. Davis(2006))[22] 12
圖2.2脈波反應法式意圖(摘自B. Hertlein & A. Davis(2006)) [22] 13
圖3.1缺陷基樁尺寸示意圖 16
圖3.2試驗基樁 16
圖3.3應力波擷取系統 17
圖3.4應力波源產生器 17
圖3.5加速度規 18
圖3.6衝擊鎚載重函數值 18
圖3.7實驗之加速度歷時曲線 19
圖3. 8實驗之頻譜關係圖 19
圖3. 9檢測訊號之時頻相位圖 20
圖4. 1數值模擬載重函數 37
圖4. 2基樁缺陷示意圖 37
圖4. 3基樁網格示意圖 38
圖4. 4 FLAC分析示意圖 38
圖4. 5缺陷面積比示意圖 39
圖4. 6缺陷面積比對加速度歷時曲線影響(L=0.1m) 39
圖4. 7缺陷面積比對加速度歷時曲線影響(L=0.2m) 40
圖4. 8缺陷面積比對加速度歷時曲線影響(L=0.3m) 40
圖4. 9缺陷長度對加速度歷時曲線影響(缺陷面積比=36%) 41
圖4. 10缺陷長度對加速度歷時曲線影響(缺陷面積比=64%) 41
圖4. 11缺陷長度對加速度歷時曲線影響(缺陷面積比=84%) 42
圖4. 12缺陷長度對加速度歷時曲線影響(缺陷面積比=96%) 42
圖4. 13缺陷面積比對頻譜之影響(L=0.1m) 43
圖4. 14缺陷面積比對頻譜之影響(L=0.2m) 43
圖4. 15缺陷面積比對頻譜之影響(L=0.3m) 44
圖4. 16Pareto前沿(弧AB)(摘自Dal Moro, G. and Pipan, M.(2007)) 44
圖4. 17 多目標基因演算法流程 45
圖4. 18加速度歷時誤差函數值與每一世代關係 46
圖4. 19頻譜反應誤差函數值與每一世代關係 46
圖4. 20時頻相位訊號誤差函數值與每一世代關係 47
圖4. 21加速度歷時誤差函數值與時頻相位誤差函數值關係 47
圖4. 22加速度歷時誤差函數值與頻譜反應誤差函數值關係 48
圖4. 23頻譜反應誤差函數值與時頻相位訊號誤差函數值關係 48
圖4.24反算最佳解與實測訊號加速度歷時比較 49
圖4.25反算最佳解與實測訊號之時頻相位訊號比較 49
圖4.26反算最佳解與實測訊號頻譜比較 50

參考文獻
[1]王弘義，「基樁應力波非破壞檢測技術之比較評估」，碩士論文，朝陽科技大學，2003。
[2]黃烟宏，「連續小波轉換應用於基樁完整性檢測之研究」，碩士論文，國立成功大學，2006。
[3]Ni, S.H., Lehmann, L., Charng, J.J. and Lo, K.F., "Low-strain integrity testing of drilled piles with high slenderness ratio," Computers and Geotechnics, Vol. 33, pp. 283–293, 2006.
[4]Ni, S.H., Lo, K.F., Lehmann, L., and Huang, Y.H., "Time–frequency analyses of pile-integrity testing using wavelet transform," Computers and Geotechnics, Vol. 35, pp. 600–607, 2008.
[5]李允仲，「音波回音法應用於基樁完整性檢測之實驗研究」，碩士論文，國立成功大學，2009。
[6]曾志瑋，「現地跨孔波速檢測軟體之開發」，碩士論文，朝陽科技大學，2009。
[7]Huang, Y.H., Ni, S.H., Lo, K.F., and Charng, J.J.,"Assessment of identifiable defect size in a drilled shaft using sonic echo method: Numerical simulation," Computers and Geotechnics, Vol. 37, pp757–768, 2010.
[8]溫克崙，「應力波法應用於基樁完整性檢測之案例研究」，碩士論文，國立成功大學，2012。
[9]陳俊瑋，「應用LabVIEW開發基樁表面反射非破壞檢測軟體」，碩士論文，朝陽科技大學，2012。
[10]洪勝忠，「含樁帽模型群樁之完整性檢測」，碩士論文，朝陽科技大學，2013。
[11]Jiang, J., Liu, D.J., Lu, Z.T., Tao, J., and Liu, H.X., "A study on low strain integrity testing of platform-pile system using staggered grid finite difference method," Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 67, pp. 345–352, 2014.
[12]Zheng, C., Liu, H., Kouretzis, G.P., Sloan, S.W. and Ding, X., "Vertical response of a thin-walled pipe pile embedded in viscoelastic soil to a transient point load with application to low-strain integrity testing," Computers and Geotechnics, Vol. 70, pp. 50–59, 2015.
[13]倪勝火、楊玉章、蔡佩勳、周暐翔，「複數連續小波轉換應用於基樁長度檢測」，第18屆非破壞檢測技術研討會論文集，2016。
[14]Ni, S. H., Li, J. L., Yang, Y. Z. & Yang, Z. T. , "A Signal Processing Approach to Detect Unknown Pile Length", Proceedings of the 27th International Ocean and Polar Engineering Conference, ISOPE 2017. Society of Petroleum Engineers, pp. 679-684, 2017.
[15]Ni, S. H., Li, J. L., Yang, Y. Z. & Yang, Z. T. ,"An improved approach to evaluating pile length using complex continuous wavelet tranform analysis", Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring. Vol. 59, pp. 318-324, 2017.
[16]楊佩錚，「利用埋入式加速度規檢測基樁之完整性」，碩士論文，朝陽科技大學，2018。
[17]Dal Moro, G. and Pipan, M., "Joint inversion of surface wave dispersion curves and reflection travel times via multi-objective evolutionary algorithms," J. Appl. Geophys., Vol. 61, pp. 56–81,2007.
[18]Dal Moro, G., "VS and VP vertical profiling via joint inversion of Rayleigh waves and refraction travel times by means of bi-objective evolutionary algorithm," J. Appl. Geophys., Vol. 66, pp.15–24, 2008.
[19]Protopapadakis, E., Schauer, M., Pierri, E., Doulamis, A.D., Stavroulakis, G.E., Böhrnsen, J. and Langer, S., "A genetically optimized neural classifier applied to numerical pile integrity tests considering concrete piles," Computers and Structures, Vol. 162, pp. 68–79, 2016.
[20]黃鼎傑，「使用資料挖掘和遺傳演算法搜尋局部巴萊多最佳解」，中興大學機械工程學研究所，碩士論文，2015。
[21]Itasta, Fast Lagrangian analysis of continua in 3-Dimensions version Version 5.0,2012。
[22]Hertlein, B. and Davis, A., Nondestructive Testing of Deep Foundation, John Wiley & Sons, Ltd, 2006。