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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林志陽
研究生(外文):Jr-Yang Lin
論文名稱:現有公路擋土牆力學行為之研究
論文名稱(外文):A Study on Mechanical Behavior of Existing Highway Retaining Wall
指導教授:黃添坤黃添坤引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:51
中文關鍵詞:擋土牆半重力式擋土牆
外文關鍵詞:CESAR-LCPCRetaining Wall
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半重力式傾斜擋土牆並不常被分析設計者使用,因此其相關研究並不多見,由於山區公路邊坡受限於施工腹地不大,仍有無法使用懸臂式擋土牆之情形發生,故半重力式傾斜擋土牆尚有諸多實際施工使用情形,因此其力學行為仍有研究之必要。
本研究係以有限元素法利用CESAR-LCPC程式加以運算分析,將公路總局制定之道路工程參考圖中「二節式半重力擋土牆」配合不同斷面型式進行力學行為分析。第1階段為基礎底層開挖,第2階段為基礎施作及背填土層之施作、前趾覆土層回填,以探討擋土牆牆身垂直與水平、基礎底版水平與傾斜等形式之相關力學行為。
分析結果顯示,二節式半重力式擋土牆較垂直牆背可減少水平位移,二節式半重力式擋土牆於底版傾斜較底版水平者其垂直受力較均勻,當牆背及底版皆為水平時,為所有分析範例中底版垂直受力最不均勻且有較大之數值呈現。二節式半重力式擋土牆隨底版傾斜,整體水平位移略為增加,並有向後傾倒旋轉之趨勢,其抗滑能力則有增加之趨勢。
目次
誌謝………………………………………………………………………I
中文摘要…………………………………………………………………II
目次……………………………………………………………………III
表目錄……………………………………………………………………V
圖目錄……………………………………………………………………VI

第一章、緒論……………………………………………………………1
1.1 前言………………………………………………………1
1.2 研究動機…………………………………………………2
1.3 研究方法…………………………………………………2
第二章、理論依據及文獻回顧……………………………………………3
2.1 極限狀態理論……………………………………………3
2.2 土壓力理論………………………………………………3
2.2.1 靜止土壓力………………………………………3
2.2.2 Rankine 土壓力理論……………………………4
2.2.3 Coulomb 土壓力理論……………………………5
2.2.4 Mononobe-Okabe動態土壓力……………………7
2.3 莫耳-庫倫破壞準則(Mohr-Coulomb failure criteria)……10
2.4 土壤彈塑性模式………………………………………11
2.5 有限元素分析法………………………………………12
2.5.1 基本理論…………………………………………12
2.5.2 平面應變…………………………………………12
2.5.3 有限元素之分析步驟……………………………13
第三章、分析方法………………………………………………………19
3.1 使用步驟及方式介紹…………………………………20
3.2 內建材料模式…………………………………………20
3.3 界面元素………………………………………………21
第四章、範例分析………………………………………………………23
4.1 前言……………………………………………………23
4.2 分析步驟………………………………………………23
4.3 研究範例分析…………………………………………25
4.3.1 網格模型建置……………………………………25
4.3.2 數值分析結果與討論……………………………25
第五章、結論與建議……………………………………………………49
5.1 結論……………………………………………………49
5.2 建議……………………………………………………49
參考文獻…………………………………………………………………51





表目錄
表4.1 土壤元素參數…………………………………………………29
表4.2 界面元素參數…………………………………………………30
表4.3 擋土牆材料參數………………………………………………30
表4.4 三種範例擋土牆身後端節點位移表…………………………31
表4.5 第四種範例擋土牆身後端節點位移表………………………32
表4.6 第五種範例擋土牆身後端節點位移表………………………33
表4.7 第六種範例擋土牆身後端節點位移表………………………34










圖目錄
圖2.1 擋土牆側向解壓,牆頂位移ΔLa………………………………15
圖2.2 擋土牆側向加壓,牆頂位移ΔLp………………………………15
圖2.3 Coulomb 理論主動狀態滑動土楔……………………………16
圖2.4 Coulomb 理論主動狀態滑動土楔之靜力平衡圖……………16
圖2.5 Coulomb理論被動狀態滑動土楔……………………………16
圖2.6 Coulomb 理論被動狀態滑動土楔之靜力平衡圖……………17
圖2.7 在有地震力之情況下擋土牆所受之主動土壓力……………17
圖2.8 彈塑性模式……………………………………………………18
圖2.9 三角形固體元素節點位移……………………………………18
圖4.1 二節式半重力式擋土牆………………………………………35
圖4.2 phase 1階段開挖……………………………………………36
圖4.3 phase 2 擋土牆施工及回填背填土階段……………………36
圖4.4 case 1:底版水平,底版前趾及牆踵厚度皆為1.4M………37
圖4.5 case 2:底版傾斜,底版前趾厚度1.0M,牆踵厚度1.4M…37
圖4.6 case 3:底版傾斜,底版前趾厚度0.7M,牆踵厚度1.4M…38
圖4.7 case 4:牆身及底版皆為水平………………………………38
圖4.8 case 5:底版傾斜,底版前趾高度0.7M,踵趾高度1.4M,
牆身垂直……………………………………………39
圖4.9 case 6:底版傾斜,底版前趾高度0.7M,踵趾高度1.4M,
牆身傾斜維持單一斜率…………………………39
圖4.10 case 1整體水平位移圖……………………………………40
圖4.11 case 2整體水平位移圖……………………………………40
圖4.12 case 3整體水平位移圖……………………………………41
圖4.13 case 1牆身背後土壤水平側向土壓力分佈圖……………41
圖4.14 case 2牆身背後土壤水平側向土壓力分佈圖……………42
圖4.15 case 3牆身背後土壤水平側向土壓力分佈圖……………42
圖4.16 case 1底版下方土壤垂直壓力分佈圖……………………43
圖4.17 case 2底版下方土壤垂直壓力分佈圖……………………43
圖4.18 case 3底版下方土壤垂直壓力分佈圖……………………44
圖4.19 case 4整體水平位移圖……………………………………44
圖4.20 case 5整體水平位移圖……………………………………45
圖4.21 case 4牆身背後土壤水平側向土壓力分佈圖……………45
圖4.22 case 5牆身背後土壤水平側向土壓力分佈圖……………46
圖4.23 case 4底版下方土壤垂直壓力分佈圖……………………46
圖4.24 case 5底版下方土壤垂直壓力分佈圖……………………47
圖4.25 case 6整體水平位移圖……………………………………47
圖4.26 case 6牆身背後土壤水平側向土壓力分佈圖……………48
圖4.27 case 6底版下方土壤垂直壓力分佈圖……………………48
1.廖敏坤(1996),“傾斜式擋土牆力學行為之研究”,國立中興大學土木工程研究所碩士論文。
2.林佳蓁(2007),“兩階式擋土牆力學行為之研究”,國立中興大學土木工程研究所碩士論文。
3.王家祥(2004),“重力式擋土牆邊坡安全性影響因子之研究”,國立中興大學水土保持研究所碩士論文。
4.歐章煜(2002),“深開挖工程-分析設計理論與實務”,第299∼315頁,科技圖書公司。
5.游子揚(1997),“複合地盤結構極限承載力分析”,國立中央大學土木工程研究所碩士論文。
6.交通部公路總局(1997), “道路工程參考圖”。
8.B.M.Das(2004), “Principle of Geotechnical Engineering 5E”,PWS Publishing Company,Boston.
9.Itech(2003),CESAR-LCPC CLEO2D Reference Manual,12-16 rue de Vincennes 93100 Montreuil France,www.itech-soft.com
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