NCREE-2017-019
時間 2017-07-30
標題 靜態側向反覆荷載下單柱式橋墩與群樁裸露基礎之研究
作者 鄧爵明、劉光晏張國鎮
摘要
本研究探討單柱式橋墩與群樁基礎模型受沖刷導致基礎裸露後,在反覆側推試驗下的結構行為、破壞機制、群樁效應與樁土互制之變化。試驗使用大型雙軸向剪力試驗盒、結構模型試體以及砂土試體。結構模型試體之上部結構為單柱式橋墩,由120 mm×120 mm×20 mm的千斤頂接合面,直徑40 mm、高度200 mm之實心鋼棒,搭配150 mm×150 mm×15 mm鋼製基礎板所構成。下部結構則為群樁基礎試體,由200 mm×200 mm×15 mm鋁製底部轉接板以及150 mm×150 mm×30 mm 鋁製基礎板,搭配d25 mm×8.25 mm ×800 mm之2×2群樁所組成。試驗規劃分為純結構模型與基礎沖刷模型,純結構模型者是將純結構試體固定於剪力試驗盒內,在沒有砂土的情況下進行試驗;基礎沖刷模型者同樣將試體固定於剪力試驗盒內,並以裸露深度0倍、3倍、6倍的基樁直徑作為沖刷深度之分組,以探討基礎於不同裸露深度之下的影響。砂土試體採用相對密度50%之乾性石英砂。試驗過程當中,進行不同位移大小的反覆側推試驗,位移由小到大依序為±1 mm、±5 mm、±10 mm、±15 mm、±20 mm、±30 mm、±40 mm、±50 mm,其中小位移±1 mm ~ ±20 mm進行三次循環,而大位移±30 mm ~ ±50 mm則進行了兩次循環,並於過程當中,記錄結構之位移、角度以及應變之反應,並經由應變計量測數據計算出試驗過程中彎矩與軸向力的變化。
試驗結果,位移的部分:隨著土壤裸露深度越多,基礎板之位移越明顯。角度的部分:側推高程的角度變化與基礎板的角度變化並非一致,表示橋柱並非完全的剛性體,相同位移之下,隨著土壤沖刷深度的增加,旋轉角會隨之下降。應變的部分:觀察到應變大的位置產生在基樁頂部以及基樁底部,也由於應變較大的緣故,應變計容易於試驗過程當中,在該處產生滑移、鬆脫、損壞之現象,使得該位置之應變值較容易出現異常。軸向力的部分:隨著砂土沖刷深度越多,基樁之軸向力會隨之下降。彎矩的部分:純結構模型第一個降伏點產生在基樁底部;基礎沖刷模型第一個降伏點出現在基礎頂部。遲滯迴圈的部分:隨著砂土沖刷深度越多,勁度下降,力量隨之下滑。
關鍵字 反覆側推試驗、樁基礎、破壞機制、群樁效應、沖刷效應、土壤結構互制、土壤彈簧
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