臺灣博碩士論文加值系統

管溝回填是臺灣道路上常見的工程，常因為道路施工的緣故而影響交通網絡的流暢度，為了加速完成管溝回填工程，使用控制性低強度材料(Controlled Low-Strength-Materials,CLSM)來做為回填材料，CLSM為一種自充填材料，很適合用於不易搗實的管溝之中；管溝裡之管道須時常開挖修繕與新增管線，因此回填材料強度不可過高，會造成開挖困難，但材料之強度又要能夠保護管道與支撐表面負載，而CLSM的材料性質符合管溝回填之要求。為瞭解CLSM運用在管溝回填後受外力之力學行為，額外加入了級配砂與混凝土來與兩種不同配比之CLSM分別為CLSM-B80/30%、CLSM-B130/30%做比較；本研究之模型建置部份，二維模型使用PLANE183元素，三維模型使用SOLID186元素，再使用有限元素軟體ANSYS進行以下分析：(1)靜力分析：使用三種不同負載於管溝模型上，並在模型上設定路徑讀取沉陷量與側向壓力數值，再進行二維與三維模型之效度評比；(2)模態分析：取管溝模型前6個模態與頻率來與MATLAB FEM之結果做驗證，再比較不同邊界條件之結果；(3)地震力反應分析：於管溝模型中加入1940年EL Centro與1995年Kobe兩組地表加速度，再設定阻尼比0.02加入其中做比較，在模型中心設定一個點位，求其X方向之位移、速度、加速度，比較三項結果有無阻尼之差異。結果發現CLSM-B130/30% 與CLSM-B80/30%受外力後沉陷量分別為為級配砂沉陷量的12%及42%，而側向壓力兩者相近約為級配砂的1.16倍；CLSM-B130/30%擁有較高的頻率，約為級配砂頻率的3倍，且受地震力後變形量較小，綜合以上結果，CLSM-B130/30%比CLSM-B80/30%更適合用於管溝回填。

Trench backfill is a common project on the road in Taiwan and the controlled low-strength materials (CLSMs) are employed in order to speed up the completion of construction tasks. CLSM is a self-filling material which is specially suitable for trench duct excavation and backfill due to high workability, low compressive strength and relatively low cost. This research is proposed to a series of comparative study on the performance of CLSM backfill in trench ducts using different backfill materials, including graded sands, CLSM-B80/30, CLSM-B130/30% and concrete using ANSYS which is a finite element based computational scheme. In the numerical analysis using ANSYS, PLANE183 and SOLID186 elements are employed for two- and three- dimensional analysis, respectively. The following analyses are basically considered: (1) static analysis: the use of three different vertical surcharges in the trench models which are modeled as two-dimensional and three-dimensional cases; (2) modal analysis: the first 6 modes and frequencies of the tube ditch model are verified with the results of MATLAB FEM, and the results of different boundary conditions are compared.(3) Seismic force response analysis: In the trench model dynamic responses are obtained by considering 1940 EL Centro and 1995 Kobe ground accelerations, with the damping ratio of 0.02 and zero for comparison study. Results showed that maximal settlements of trench ducts using CLSM-B130/30% and CLSM-B80/30% backfills are about 12% and 42%, respectively, of those of using graded sands while both lateral stresses are only 116%. compared with graded sands. Furthermore, CLSM-B130/30% backfills possess higher natural frequency and smaller seismic responses than graded sand backfills.

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VIII
符號說明 XIII
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 文獻回顧 3
1-3 研究目的 6
1-4 研究方法 6
1-5 論文架構 8
第二章 CLSM管溝回填之二維三維靜力數值分析 10
2-1 引言 10
2-2 管溝回填之有限元素數學模式 10
2-3 基本假設 11
2-4 管溝回填問題描述 12
2-4-1 二維管溝數值模型 12
2-4-2三維管溝數值模型 14
2-5 分析結果與討論 17
2-5-1 二維管溝回填沉陷量與側向壓力結果 17
2-5-2 三維管溝回填沉陷量與側向壓力結果 31
2-5-3 管溝回填之三維效應 45
2-6 小結 59
第三章 CLSM管溝回填之自由振動數值分析 60
3-1 引言 60
3-2 管溝回填之自由振動數學模式 60
3-3 模態分析驗證與結果 61
3-3-1 管溝回填之二維模態分析驗證 61
3-3-2 管溝回填之二維模態分析結果 66
3-3-3 管溝回填之三維模態分析結果 69
3-4 小結 82
第四章 CLSM管溝回填承受地震力反應分析 83
4-1 引言 83
4-2 管溝回填承受地震力之數學模式 83
4-3 管溝回填承受地震力反應分析 84
4-4 管溝回填調整阻尼模擬結果 85
4-4-1 二維管溝結果 88
4-4-2 三維管溝結果 103
4-5 小結 118
第五章 結論與建議 119
5-1 結論 119
5-2 未來研究與建議 121
參考文獻 122
碩士論文口試答詢表 127

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