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研究生:劉子樹
研究生(外文):Tzu-Shu Liu
論文名稱:混凝土沉箱之製作控制研究
論文名稱(外文):Research on Manufacturing Control of the Concrete Cassion
指導教授:沈茂松沈茂松引用關係
指導教授(外文):Mau-Song Sheen
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
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:101
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:二次應力行動值溫度計測微計混凝土
外文關鍵詞:ANDconcrete caisson
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本研究探討混凝土沉箱滑模控制條件之最佳化,係藉由混凝土沉箱製作時量測統計1.現地作業時間與升模高度,以求得混凝土沉箱滑模之速率;2.研發混凝土沉箱控制升模之混凝土硬度計,用以量化混凝土沉箱滑模時混凝土之硬度,並搭配溫度計量測適合滑模時機之水化溫度;3.使用測微計,於混凝土澆置與滑模作業時進行觀測混凝土沉箱外牆之水平變位之變化情形。目的在改善以往以鋼筋插入混凝土以判斷混凝土硬度是否適合滑模之人工經驗法則,進而尋得製作混凝土沉箱時,使澆注之混凝土不產生二次應力與側向應變之最佳控制條件與機制。
經現地量測混凝土沉箱製作時之控制條件,適合混凝土沉箱滑模控制條件之最佳化如下:1.滑模速率介於21~30cm/hr;2.貫入強度介於6.8~8.3kgf/cm2(97~118psi) (ACI 311建議混凝土貫入抵抗值50~200psi為理想之升模時機);3.混凝土設計強度fc’=210kgf/cm2 時水化溫度介於26~28℃、fc’=280 kgf/cm2時水化溫度介於28~30℃;4.混凝土沉箱外牆側向變位(滑模時最大壓縮變形量為-0.19mm;混凝土澆置時最大膨脹變形量為+0.45mm);5.混凝土沉箱外牆平均側向變位速率(混凝土澆置時為+0.65mm/hr;滑模作業時為-0.10mm/hr)。
混凝土沉箱製作與其滑模過程中,混凝土會有二次應力之情形發生。因此,建議於混凝土沉箱製作時可依個案擬訂適當之側向變位警戒值、管理值及行動值。本研究結果,混凝土澆置部分之側向變位警戒值為+0.45mm、管理值為+0.45~+0.7mm 、行動值為+0.7mm;升模部分之警戒值為-0.19mm、管理值為-0.19~-0.45mm 、行動值為-0.45mm,作為對混凝土澆置時之品質管控,使滑模與混凝土澆置時所產生之二次應力之水平應變量,均能符合混凝土規範之要求。

關鍵詞:滑模速率、沉箱混凝土硬度計、貫入強度、混凝土自立強度、側向變位。
This study is aimed to probe the optimal operating time of the concrete caisson slipping mode by measuring the following: 1. Use the operating time and the rising height of slipping mode to get the rate of concrete caisson slipping mode. 2. Research and develop the caissons concrete hardness pole to control the slipping mode and quantify the hardness of the concrete in accordance with the hydration temperature. 3. Use the micrometer to observe the exterior wall of the concrete caisson horizontal displacement. The purpose of this research is to improve the previous rule which is inserting the steel-bar into reinforced concrete to determine the suitable hardness of the slipping mode. Furthermore, to find the optimal control conditions for not being produced the secondary stress and lateral strain of the pouring concrete when the concrete caisson is manufactured.
Through the measurement of making the concrete caisson, we find the optimal control conditions of concrete caisson slipping mode as following: 1. Slipping mode rate is between 21~30cm/hr. 2. The penetration strength is between 6.8~8.3kgf/cm2 (97~118psi). (ACI literature suggests concrete penetration resistance value is 50~ 200psi) 3. The hydration temperature of concrete is between 26~28°C(fc '=210kgf/cm2) and the hydration temperature is between 28~30°C(fc '= 280kgf/cm2). 4. The lateral displacement for the exterior wall of the concrete caissons (the maximum compressive displacement of slipping mode is 0.19mm; the maximum swelling displacement of pouring concrete is 0.45mm). 5. The average lateral displacement variable rate for the exterior wall of the concrete caissons (pouring concrete is 0.65mm/hr; slipping mode is -0.10mm/hr).
There will be the secondary stress during making the concrete caissons and slipping mode. Therefore, we suggest that it should establish the proper lateral displacement vigilance value, manage value and action value according to the each case. This study shows the different consequences. In the pouring concrete, the lateral displacement vigilance value is 0.45mm; the manage value is 0.45~0.7mm; the action value is 0.7mm. In the slipping mode, the vigilance value is 0.19mm, the manage value is 0.19~ 0.45mm, the action value is 0.45mm. As explained above, the findings in this research can be used for the quality control of pouring concrete and at same time can meet the requirements of the concrete specification.
Keywords: slipping mode rate; caissons concrete hardness pole; penetration
strength; concrete Self-reliance strength; lateral displacement
中文摘要--------------------------------------------i
英文摘要-------------------------------------------ii
致謝----------------------------------------------iii
目錄-----------------------------------------------iv
表目錄---------------------------------------------vi
圖目錄 ------------------------------------------vii
照片目錄--------------------------------------------v

第一章 緒論-----------------------------------------1
1.1前言---------------------------------------------1
1.2研究背景與目的-----------------------------------1
1.2.1研究背景---------------------------------------1
1.2.2研究目的---------------------------------------2
1.3研究內容-----------------------------------------3
1.3.1現地研究執行部分-------------------------------3
1.3.2試驗室試驗部分---------------------------------3
1.4研究內容-----------------------------------------3
1.5論文內容-----------------------------------------4

第二章 文獻回顧-------------------------------------5
2.1土壤硬度計之應用---------------------------------5
2.2混凝土貫入強度之規範說明與試驗室試驗案例---------5
2.2.1混凝土貫入強度之規範說明-----------------------5
2.2.2混凝土貫入強度之試驗室試驗案例-----------------5
2.3混凝土沉箱之混凝土行為與特性---------------------6
2.3.1內部應力(inner force)與蒲松比(poisson ratio) --7
2.3.2體積之穩定性-----------------------------------7
2.3.3新拌混凝土之收縮-------------------------------7
2.3.4水化溫度與溫度量測-----------------------------8
2.4混凝土沉箱之適用限制與特殊要求-------------------8
2.4.1混凝土沉箱之適用限制---------------------------8
2.4.2混凝土沉箱之特殊要求---------------------------8
2.4.3施工人員所需之安全設備-------------------------9
2.4.3.1安全上下設備---------------------------------9
2.4.3.2防墜落設施-----------------------------------9
2.5混凝土沉箱製作與施工程序及案例-------------------9

第三章 混凝土沉箱滑模控制技術模擬------------------11
3.1 研究設備與條件---------------------------------11
3.1.1浮船塢設備------------------------------------11
3.1.2油壓系統--------------------------------------11
3.1.2.1千斤頂(JACKS) ------------------------------11
3.1.2.2夾具(CLAMP) --------------------------------12
3.1.2.3油壓幫浦機(PUMP) ---------------------------12
3.1.2.4輸送油管------------------------------------12
3.1.2.5爬升桿(JACKROD) ----------------------------12
3.1.3滑動模板系統與設備----------------------------12
3.1.3.1滑動模板系統構件----------------------------12
3.1.3.2支撐系統------------------------------------13
3.1.3.3輔助設施系統--------------------------------13
3.1.4千斤頂油壓機承載力檢算------------------------14
3.2 混凝土沉箱之配比-------------------------------14
3.3混凝土沉箱硬度計研發製作------------------------14
3.4混凝土沉箱外牆側向變位觀測----------------------15
3.5沉箱頂面混凝土品質------------------------------15
3.6混凝土沉箱營建自動化之效益----------------------15

第四章 混凝土沉箱滑模控制技術分析-----------------16
4.1 滑模速率---------------------------------------16
4.2混凝土貫入強度----------------------------------16
4.3混凝土水化溫度----------------------------------16
4.4滑模階段之混凝土行為與側向變位------------------17
4.5平均側向變位速率--------------------------------17
4.6試驗室試驗結果----------------------------------18
4.7討論--------------------------------------------18
4.7.1本研究結果分析--------------------------------19
4.7.2試驗室抗壓強度與現地貫入強度之比較------------19
4.7.3混凝土沉箱之滑模混凝土蒲松比之探討------------21

第五章結論與建議-----------------------------------21
5.1結論------------------------------------------22
5.2建議------------------------------------------23
01.倉田益二郎著(賴明洲 李叡明譯),1997,「綠化工技術中之土壤硬度(soil hardness)」,第139~140頁。
02.沈茂松,2001,「實用土壤力學試驗」,第88~93頁。
03.ASTM,2005,「Standard Test Method for Mechanical Cone Penetration Tests of soil1 」,ASTM D3441-05,P.388。
04.韓乃斌,1995,「垂直滑動模板的速度兼談其異於一般模板的特性」,中興工程線上閱覽系統,第48期,第51~57頁。
05.ASTM,2008,「Standard Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance1」,Designation ASTM: C 403/C 403M - 08,P.7。
06.CNS,1998,「混凝土凝結時間試驗法」,CNS 14220,A 3372。
07.黃兆龍,1989,「混凝土品質保證檢驗與制度」,(第79~85頁、第206~207頁) 。
08.王和源,1995,「高性能混凝土實務」,第39頁。
09.ACI Committee 305,1991,「Hot Weather Concreting,2.5-Effect of cement」,ACI 305R-91,P.305R-8。
10.黃國民,2005,「浮船塢上滑動模板施作混凝土沉箱之探討」,交通部運輸研究所,港灣報導季刊,第72期,第23~34頁。
11.行政院勞工委員會,2009,「勞工安全衛生設施規則」,第281條。
12.交通部高雄港務局,2009,「洲際貨櫃中心第一期基礎設施外海圍堤興建工程」,混凝土沉箱製作計畫,第3~45頁。
13.交通部高雄港務局,2009,「洲際貨櫃中心第一期基礎設施外海圍堤興建工程」,混凝土配比設計(280kgf/cm2)。
14.金門縣政府,2010,「水頭港區港池浚挖暨陸域填築工程」,混凝土配比設計(210kgf/cm2)。
15.金門縣政府,2011,「九宮港區北防波堤及突堤碼頭延建段工程」,混凝土配比設計(280kgf/cm2)。
16.ACI Committee 311,2007,「ACI Manual of Concrete Inspection」,ACI 311.1R-07(ACI SP-2(07),P.114。
17.ACI Committee 318,2008,「Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary」,ACI 318-08,P.131。
18.行政院公共工程委員會,2003,「建築工程施工查核作業參考基準」,結構體查核作業參考基準。
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