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研究生:林筱萍
研究生(外文):Hsiao-Ping Lin
論文名稱:單樁垂直承載力在多層土壤的簡化分析之探討-以台北某工地為例
論文名稱(外文):Simplified Analysis of Vertical Capacity of Single Pile in Multiple Layer Stratum Using a Construction Case in Taipei Basin
指導教授:蔡佩勳蔡佩勳引用關係
指導教授(外文):Pei-Hsun Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:營建工程系碩士班
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:126
中文關鍵詞:垂直承載力基樁基因演算法敏感度分析有限差分法
外文關鍵詞:genetic algorithmsensitivity analysispilevertical bearing capacityFLAC
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本研究使用有限差分FLAC程式進行單樁垂直承載力之敏感度分析,並利用實數型基因演算法、現地試樁資料及FLAC有限差分程式進行反算分析,以求現地土層最佳參數值,再以此參數值推估其載重-沉陷預測曲線。然後將現地土層簡化成單一土層,配合極限載重-沉陷預測曲線與基因演算法,推估簡化土層最佳參數值,再討論現地土層與簡化土層最佳參數值之關係式,並比較此兩者以承載力公式所得之結果。
由本研究分析結果顯示參數敏感度分析時土壤凝聚力、摩擦角參數值之改變對其樁頂變位有較大之影響;礫石層的摩擦角建議取ψ≧35°較為合適,然而土壤及礫石層剪力模數參數值之改變對其樁頂變位量之影響不大。使用基因演算法推估現地土層參數值,可得到與現地監測值相接近的曲線,且模擬所得參數值尚能有效反應現地土層之力學性質。在建立現地多層土壤與簡化後單一土層兩者力學參數之關係方面,本研究說明厚度加權平均方式較適用。
The study applied the FLAC code to analyze the parameter sensitinity on vertical bearing capacity of single pile in Taipei basin. The real-parameter genetic algorithm was performed to decide the optimal material parameter values for soil stratum. Using these parameter values, the numerical simulating load-settlement curve will be obtained by the FLAC. Then, the multiple layer stratum will be simplified to the single layer one and its optimal material parpmeter values were calculated by the genetic algorithm method with the numerical simulating load-settlement curve. Finally, the relationship of the optimal material parameter values between the multiple layer stratum and the single layer one was analyzed.
Results of the parameter sensitinity study show that soil cohesion and friction angle are the most important parameter of settlement when the pile was loaded. The optimal friction angle is greater than 35° in gravelly formation. The shear modulus of soil or gravel is insignificant parameter on pile displacement. The numerical simulating load-settlement curve with the optimal material parameter values by using the genetic algorithm method and FLAC code can simulate the pile loading test rdsults effectively. A suitable simplified analysis is proposed, the mean materal properties are obtained by using weighted average of soil layer thickness.
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
表目錄 VIII
圖目錄 X
第一章 緒 論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2研究方法 1
1.3研究內容 2
第二章 文獻回顧 5
2.1基樁承載之行為 5
2.1.1基樁承壓之行為 5
2.1.2基樁抗拉之行為 5
2.2基樁載重試驗法 5
2.3基樁與土壤間的摩擦行為 7
2.4數值分析方法 8
2.4.1有限元素法分析 9
2.4.2有限差分法分析 9
2.5演算模擬分析方法 10
2.5.1類神經網路的應用 10
2.5.2基因演算法的應用 11
2.5.3敏感度分析 12
第三章 分析方法 19
3.1 FLAC程式簡介 19
3.2 數值模擬參數 20
3.2.1 土層材料參數 20
3.2.1.1 台北盆地之地質構造 20
3.2.1.2 台北盆地土壤之工程特性 20
3.2.2 材料參數之選取 21
3.2.3 介面處模擬 22
3.2.4 單一土層之模擬 23
3.3 分析方法與步驟 24
3.3.1 數值分析之邊界範圍 24
3.3.2 基樁之力學參數 24
3.3.3 數值分析步驟 25
第四章 參數敏感度分析 34
4.1土壤之敏感度分析 34
4.1.1改變土壤剪力模數G 34
4.1.2改變土壤凝聚力C 35
4.1.3改變土壤摩擦角ψ 35
4.1.5小結 35
4.2礫石層之敏感度分析 36
4.2.1改變礫石層剪力模數G 36
4.2.2改變礫石層凝聚力C 36
4.2.4改變礫石層摩擦角ψ 37
4.2.5小結 37
第五章 基因演算法模擬介紹 51
5.1基本原理 51
5.2研究方式 54
5.2.1現地土層參數範圍 54
5.2.2程式介紹 54
5.3基因演算法求現地土層最佳參數值 55
5.3.1推估六層土壤最佳參數值 55
5.3.2預測現地試樁載重-沉陷曲線 55
5.3.3樁身摩擦阻力與樁底阻抗力 56

第六章 簡化土層分析 89
6.1研究方式 89
6.1.1簡化土層參數範圍 89
6.1.2程式介紹 89
6.2基因演算法求簡化土層最佳參數值 90
6.3建立現地土層與簡化土層之關係式 91
6.3.1厚度加權平均方式 91
6.3.1.1小結 92
6.3.2有效覆土應力加權平均方式 93
6.3.2.1小結 94
6.3.3 15D與20D臨界深度方式 94
6.3.3.1小結 96
6.4多層土壤與簡化土層承載力之誤差百分比 97
第七章 結論與建議 116
7.1結論 116
7.2建議 117
參考文獻 118
附錄FLAC程式參數敏感度分析輸入範例檔 122
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