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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔣竣植
研究生(外文):Chun-Chih Chiang
論文名稱:格巢式振波納消塊之有限元素分析
指導教授:宋見春
指導教授(外文):Chien-Chun Sung
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:48
中文關鍵詞:納消塊有限元素法
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:427
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摘 要

本文利用倪勝火教授(2002)所設計的「格巢式振波納消塊及其組合構築工法」,以數值模擬方式模擬此納消塊置入土壤後之效能。希冀能提供高鐵對於南科的振動問題另一解決方法。

在數值方面運用ABAQUS套裝軟體,應用此程式首先分析無納消塊之一維直桿及二維半無限域之波傳問題,而處理二維無限遠邊界則使用了無限域邊界元素。其次,將納消塊置入直桿及土壤中,而外力則考慮均佈力及高低頻之正弦波,結果發現在同為混凝土材質之直桿中,以阻擋低頻的正弦波效果最好,而高頻正弦波及均佈力效果接近。而於二維的土壤中,納消塊皆能阻擋約20%的高、低頻正弦波進入。
目 錄

頁次
摘要 -------------------------------------------------------- I
誌謝 -------------------------------------------------------- II
目錄 -------------------------------------------------------- III
圖目錄 ------------------------------------------------------ IV
表目錄 ------------------------------------------------------ V
照片目錄 ---------------------------------------------------- VI
第一章 緒論 ------------------------------------------------- 1
1-1 研究動機 --------------------------------------------- 1
1-2 研究方法及目的 --------------------------------------- 1
1-3 設計理念 --------------------------------------------- 2
1-4 研究內容與架構 --------------------------------------- 2
1-5 文獻回顧 --------------------------------------------- 3
第二章 振動方程式之理論介紹 --------------------------------- 6
2-1 哈米爾頓原理 ----------------------------------------- 6
2-2 元素及結構之振動方程式 ------------------------------- 6
第三章 波傳理論及驗證 --------------------------------------- 10
3-1 一維波傳之分析 --------------------------------------- 10
3-1.1 一維波傳之理論分析 ------------------------------- 10
3-1.2 一維波傳理論之驗證 ------------------------------- 13
3-2 二維無限域之動態分析 --------------------------------- 17
3-2.1 二維波傳之理論分析 ------------------------------ 17
3-2.2 ABAQUS無限邊界元素簡介 -------------------------- 19
3-2.3 二維波傳理論之驗證 ------------------------------- 21
第四章 模式設計與分析 --------------------------------------- 23
4-1 一維模式之設計 --------------------------------------- 23
4-1.1 監測點距離固定端4m處之分析 ---------------------- 24
4-1.2 監測點距離固定端12m處之分析 --------------------- 28
4-2 二維模式之設計 --------------------------------------- 32
4-3 減振評估標準介紹及應用 ------------------------------- 35
4-4 格巢式振波納消塊之實驗簡介 --------------------------- 36
4-4.1 實驗結果 ----------------------------------------- 42
第五章 結論 ------------------------------------------------- 43
參考文獻 ----------------------------------------------------- 45
附錄 0sec~0.027sec , 未置納消塊每經4m時之波傳的變化圖 ------ 47



圖 目 錄

頁次
圖3-1 直桿示意圖 ----------------------------------------------------------------- 10
圖3-2 六種網格示意圖 ----------------------------------------------------------- 13
圖3-3 理論與數值比較圖 -------------------------------------------------------- 15
圖3-4 64x256網格之數值解與理論解比較圖 -------------------------------- 16
圖3-5 土壤網格示意圖 ------------------------------------------------------------ 21
圖3-6 各四分之一弧之位移量 --------------------------------------------------- 22
圖4-1 格巢式振波納消塊示意圖 ------------------------------------------------ 23
圖4-2 納消塊置入直桿示意圖 --------------------------------------------------- 23
圖4-3 波傳至4m處時間遞移示意圖 ------------------------------------------- 24
圖4-4 距離固定端4m之歷時 – 位移圖(一般) ------------------------------ 24
圖4-5 距離固定端4m之歷時 – 位移圖(f = 10Hz) ------------------------- 25
圖4-6 距離固定端4m之歷時 – 位移圖(f = 100Hz) ------------------------ 27
圖4-7 波傳至12m處時間遞移示意圖 ----------------------------------------- 28
圖4-8 距離固定端12m之歷時 – 位移圖(一般) ----------------------------- 28
圖4-9 距離固定端12m之歷時 – 位移圖(f = 10Hz) ------------------------ 29
圖4-10 距離固定端12m之歷時 – 位移圖(f = 100Hz) ----------------------- 31
圖4-11 納消塊置入土壤示意圖 ---------------------------------------------------- 32
圖4-12 低頻監測點X方向位移比較圖 ------------------------------------------ 33
圖4-13 低頻監測點Y方向位移比較圖 ------------------------------------------ 33
圖4-14 高頻監測點X方向位移比較圖 ------------------------------------------ 34
圖4-15 高頻監測點Y方向位移比較圖 ------------------------------------------ 34
圖4-16 單個納消塊之3D立體示意圖 -------------------------------------------- 37
圖4-17 納消塊之三視圖 ------------------------------------------------------------- 38
圖4-18 減震單元示意圖 ------------------------------------------------------------- 38
圖4-19 減震牆示意圖 ---------------------------------------------------------------- 39




表 目 錄

頁次
表3-1 正確率 ---------------------------------------------------------------------- 14
表4-1 距離固定端4m處之分析(一般) --------------------------------------- 25
表4-2 距離固定端4m處之分析(f = 10Hz) ---------------------------------- 26
表4-3 距離固定端4m處之分析(f = 100Hz) --------------------------------- 27
表4-4 距離固定端12m處之分析(一般) -------------------------------------- 29
表4-5 距離固定端12m處之分析(f = 10Hz) --------------------------------- 30
表4-6 距離固定端12m處之分析(f = 100Hz) -------------------------------- 31
表4-7 一維距離固定端4m處 -------------------------------------------------- 36
表4-8 一維距離固定端12m處 ------------------------------------------------ 36
表4-9 二維距離壁後5m , 深度為2m處 ------------------------------------ 36
表4-10 各頻率波至隔震振牆之 比 ------------------------------------------- 42




照 片 目 錄

頁次
照片4-1 實體照片 ---------------------------------------------------------------- 37
照片4-2 實際作業之照片(1) --------------------------------------------------- 40
照片4-3 實際作業之照片(2) --------------------------------------------------- 41
照片4-4 實際作業之照片(3) --------------------------------------------------- 41
參考文獻

1.Barkan,D.D., “Dynamics of Bases and Foundations,” translated from the Russian by L.Drashevska,and translation edited by G.P. Tschebotarioff, Mc Graw-Hill Book Co., New york, 434pp, 1962.

2. Neumeuer,H., “Untersuchungen uber die Abschirmung eines Bestehenden Gebaudes gagen Erschutter ungen beim Bau and Betrieb einer U-Bahnstrecke,” Baumaschine and Bautechnik-10, pp.23-29, 1963.

3.Dolling,H.J., “Schwingungsisolinerung von Baumerken durch Tiefe auf geeignete weise stabilisierte schlitze,” VDIber.88s.3741, 1965.

4.Woods,R.D., “Screening of Surface waves in soil,” J.Soil Mech, and Found.Engrg.ASCE, Vol.94, SM4, pp.951-979, 1968.

5.Wass,G., “Linear two-Dimensional Analysis of Soil Dynamics problem in Semi-Infinite Layered Media,” Ph. D. thesis, University of California, Berkeley, California, 1972.

6.Miller,G.F. and Pursey,H., “On the partition of energy between elastic waves in a semi-infinite solid,” Pro.R.Soc.A233, 55-69, 1972.

7.Segol,G., Lee,P.C.Y. and Abel,J.E., “Amplitude Reduction of Surface wave Trenches,” Proc, ASCE104, J.engrg, Mech., Div.EM3, pp.621~641, 1978.

8.Sridharan,A., Nagenendra, M.V. and Parthasarathy, T., “Isolation of Machine Foundations by barriers,” International Conference on Recent Advances in Geothchnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, St . Louis, Vol.1, pp.279~282,1981.

9.Beskos,D.E., Dasgupta,B. and Vardoulakis,I.G., “Vibration Isolation of machine Foundations,” Vibration problems in geotechnical egng., Gazatas , G.and Selig , E.T. , eds.ASCE, New York, pp.138-151, 1985.

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研究所碩士論文 , 民國89年6月。

12. 林福銘 ,「箱型梁橋受移動荷重之動態行為研究」, 國立成功大學土木工程
研究所碩士論文 , 民國90年6月。

13. 朱聖浩 ,「三維有限元素應用於高鐵行車振動及減震分析之研究」, 南部科學園區振動防治策略研會,民國90年11月27日。

14. 倪勝火 ,「槽溝工法對振波之阻隔效應」 , 南部科學園區振動防治策略研會,民國90年11月27日。

15. 徐德修、曾國哲、葉昕豪 ,「南科槽溝減振策略」, 南部科學園區振動防治策略研會,民國90年11月27日。

16. 倪勝火 ,「格巢式振波納消塊及其組合構築工法」, 私下討論 , 民國91年。

17. 廖志祥 ,「土中障礙物對振波阻隔之試驗研究」, 國立成功大學土木工程研究所碩士論文 , 民國91年6月。
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