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Student Number 91322043
Author Wei-Shun Wang(王韋舜)
Author's Email Address s1322043@cc.ncu.edu.tw
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Department Civil Engineering
Year 2004
Semester 1
Degree Master
Type of Document Master's Thesis
Language zh-TW.Big5 Chinese
Title The difference of shaft frictions of tensile and compressive piles
Date of Defense 2004-10-05
Page Count 186
Keyword
  • direct shear test
  • friction
  • model test
  • pile
  • pile load test
  • pile-soil interface
  • Abstract The objective of this study is to investigate the difference of shaft frictions between tensile and compressive piles, by comparing the results of direct shear and model pile test. Previous results indicate that the shaft frictions of tension and compressive piles are different. For examples, Tomlinson (1977) proposed that the ratio of tensile and compressive shaft capacities is 50% for piles driven into sand. The American Arkansas River project report, as pointed out by Mansur & Hunter (1970) showed that the ratio of tensile and compressive shaft capacities is about 65% for driven piles. Based on the results of in-situ pile load test in Japan, Fumio Sako (1994) presented that the ratio of tensile and compressive shaft capacities is about 80%. In order to understand the difference of shaft frictions of tensile and compressive piles, this study performed pile-soil interface test by direct shear test first, for simulating interface frictions in different directions between shaft and the soil around the pile, theu, carried out same use model pile tests to investigate the difference of shaft frictions of tensile and compressive piles. Based on the test results, it seems that shaft frictions of
    tensile and compressive piles are of little.
    Table of Content 目 錄
    摘 要I
    ABSTRACII
    目 錄III
    表 目 錄V
    圖 目 錄VII
    符 號 說 明XV
    第一章緒 論1
    1-1研究動機與目的1
    1-2研究方法與流程2
    1-3論文架構2
    第二章文獻回顧5
    2-1 現地基樁載重試驗法5
    2-2 基樁承壓之行為與機制8
    2-3 基樁拉拔之行為與機制10
    2-4 基樁與土壤之摩擦行為14
    2-5 基樁承壓與抗拉之差異20
    第三章樁土界面試驗25
    3-1 試驗規劃與設計25
    3-2 試驗土樣28
    3-3 試驗儀器與相關設備31
    3-4 試驗方法40
    3-4-1 黏性土樣之重模試體之製作40
    3-4-2 直剪界面試驗40
    3-5 試驗結果分析與比較45
    3-5-1 砂性土壤之試驗結果45
    3-5-2 黏性土壤之試驗結果47
    3-5-3 綜合結果分析與討論48
    第四章模型樁載重試驗121
    4-1 試驗規劃與設計121
    4-2 試驗土樣121
    4-3 試驗儀器與相關設備122
    4-4 試驗方法141
    4-4-1 試體製作141
    4-4-2 模型基樁載重試驗148
    4-5 試驗結果分析與比較150
    4-5-1 福隆砂之試驗結果分析與討論150
    4-5-2 台北沈泥之試驗結果分析與討論162
    4-5-3 綜合分析與討論163
    4-5-4 其它試驗結果之分析與討論174
    第五章結論與建議179
    5-1 結論179
    5-2 建議180
    參考文獻181

    表 目 錄
    表2-1 樁土界面δ/ψ值(Kulhawy et al.,1983)15
    表2-2 不同樁材摩擦係數之比較(Potyondy,1961)17
    表2-2(續)不同樁材摩擦係數之比較(Potyondy,1961)18
    表2-3 前人對側向土壓力係數之建議值(Kezdi,1975)19
    表2-4 不同加載條件下之樁身極限摩擦阻抗比(Amira,1995)21
    表2-5 剛性樁與νp=0之承載比22
    表2-6 現地樁載重試驗明細表(Randolph et al.,1993)23
    表3-1 砂性土壤之基本物理性質29
    表3-2 黏性土壤之基本物理性質29
    表3-3 垂直加載設備與感應器34
    表3-4 麥寮砂之試驗結果50
    表3-5 麥寮砂之摩擦比51
    表3-6 麥寮砂之降伏位移52
    表3-7 麥寮砂之剪切勁度53
    表3-8 渥太華砂之試驗結果68
    表3-9 渥太華砂之摩擦比69
    表3-10 渥太華砂之降伏位移70
    表3-11 渥太華砂之剪切勁度71
    表3-12 福隆砂之試驗結果86
    表3-13 福隆砂之摩擦比87
    表3-14 福隆砂之降伏位移88
    表3-15 福隆砂之剪切勁度89
    表3-16 麥寮砂之界面摩擦應力關係值104
    表3-17 渥太華砂之界面摩擦應力關係值105
    表3-18 福隆砂之界面摩擦應力關係值106
    表3-19 台北沈泥之試驗結果107
    表3-20 中大紅土之試驗結果107
    表3-21 台北沈泥之降伏位移與剪切勁度108
    表3-22 中大紅土之降伏位移與剪切勁度109
    表4-1 基樁加載系統之載重對應值137

    圖 目 錄
    圖1-1 研究流程圖4
    圖2-1 基樁受壓時之載重-位移曲線(Tomlinson , 1970)9
    圖2-2 基樁受壓時之軸身應力分佈(Tomlinson , 1970)9
    圖2-3 黏土層中基樁受壓時之位移發展情形( Parry,1977)10
    圖2-4 土壤剪應力與位移關係圖(Poulos , 1980)11
    圖2-5 基樁受拉時之軸身應力分佈(Kulhawy , 1985)12
    圖2-6 基樁受拉時之位移發展情形(Kulhawy , 1985)12
    圖2-7 拉拔力所造成之組合性破壞面(Kulhawy , 1985)13
    圖2-8 砂土層中基樁受拉時之破壞面(Chattopadhyay & Pise,1986)13
    圖2-9 黏土層中基樁抗拔力差異之比較(Meyerhof & Adams,1968)14
    圖2-10 砂土表面性質對摩擦係數之影響(Yoshimi & Kishida,1981)19
    圖2-11 現地試驗基樁摩擦力之比較(Randolph et al.,1993)24
    圖3-1 基礎土壤承載機制與室內試驗之對應(Kulhawy與Mayne, 1990)26
    圖3-2 現地基樁受力行為之室內試驗模擬27
    圖3-3 砂性土壤之SEM顯像(放大50倍)30
    圖3-4 黏性土壤之SEM顯像30
    圖3-5 直接剪力試驗儀示意圖32
    圖3-6 直接剪力試驗儀33
    圖3-7 直接剪力試驗儀之各部分零件33
    圖3-8 改良式水平剪力施加設備與剪力盒34
    圖3-9 Surftest SJ-301表面粗糙度檢測儀35
    圖3-10 樁材表面粗糙度量測結果36
    圖3-10(續)樁材表面粗糙度量測結果37
    圖3-11 表面粗糙度表示方法38
    圖3-12 CR-10X資料擷取器39
    圖3-13 CR-10X資料擷取器與電腦連接之方式39
    圖3-14 直剪界面試驗流程圖42
    圖3-15 試體靜置壓密43
    圖3-16 試驗結果各部分意義示意圖49
    圖3-17 M40S之直剪界面試驗關係曲線54
    圖3-18 M60S之直剪界面試驗關係曲線55
    圖3-19 M80S之直剪界面試驗關係曲線56
    圖3-20 M40RC之直剪界面試驗關係曲線57
    圖3-21 M60RC之直剪界面試驗關係曲線58
    圖3-22 M80RC之直剪界面試驗關係曲線59
    圖3-23 M40SC之直剪界面試驗關係曲線60
    圖3-24 M60SC之直剪界面試驗關係曲線61
    圖3-25 M80SC之直剪界面試驗關係曲線62
    圖3-26 M40S之莫爾庫侖關係圖63
    圖3-27 M60S之莫爾庫侖關係圖63
    圖3-28 M80S之莫爾庫侖關係圖64
    圖3-29 M40RC之莫爾庫侖關係圖64
    圖3-30 M60RC之莫爾庫侖關係圖65
    圖3-31 M80RC之莫爾庫侖關係圖65
    圖3-32 M40SC之莫爾庫侖關係圖66
    圖3-33 M60SC之莫爾庫侖關係圖66
    圖3-34 M80SC之莫爾庫侖關係圖67
    圖3-35 W40S之直剪界面試驗關係曲線72
    圖3-36 W60S之直剪界面試驗關係曲線73
    圖3-37 W80S之直剪界面試驗關係曲線74
    圖3-38 W40RC之直剪界面試驗關係曲線75
    圖3-39 W60RC之直剪界面試驗關係曲線76
    圖3-40 W80RC之直剪界面試驗關係曲線77
    圖3-41 W40SC之直剪界面試驗關係曲線78
    圖3-42 W60SC之直剪界面試驗關係曲線79
    圖3-43 W80SC之直剪界面試驗關係曲線80
    圖3-44 W40S之莫爾庫侖關係圖81
    圖3-45 W60S之莫爾庫侖關係圖81
    圖3-46 W80S之莫爾庫侖關係圖82
    圖3-47 W40RC之莫爾庫侖關係圖82
    圖3-48 W60RC之莫爾庫侖關係圖83
    圖3-49 W80RC之莫爾庫侖關係圖83
    圖3-50 W40SC之莫爾庫侖關係圖84
    圖3-51 W60SC之莫爾庫侖關係圖84
    圖3-52 W80SC之莫爾庫侖關係圖85
    圖3-53 F40S之直剪界面試驗關係曲線90
    圖3-54 F60S之直剪界面試驗關係曲線91
    圖3-55 F80S之直剪界面試驗關係曲線92
    圖3-56 F40RC之直剪界面試驗關係曲線93
    圖3-57 F60RC之直剪界面試驗關係曲線94
    圖3-58 F80RC之直剪界面試驗關係曲線95
    圖3-59 F40SC之直剪界面試驗關係曲線96
    圖3-60 F60SC之直剪界面試驗關係曲線97
    圖3-61 F80SC之直剪界面試驗關係曲線98
    圖3-62 F40S之莫爾庫侖關係圖99
    圖3-63 F60S之莫爾庫侖關係圖99
    圖3-64 F80S之莫爾庫侖關係圖100
    圖3-65 F40RC之莫爾庫侖關係圖100
    圖3-66 F60RC之莫爾庫侖關係圖101
    圖3-67 F80RC之莫爾庫侖關係圖101
    圖3-68 F40SC之莫爾庫侖關係圖102
    圖3-69 F60SC之莫爾庫侖關係圖102
    圖3-70 F80SC之莫爾庫侖關係圖103
    圖3-71 TS之直剪界面試驗關係曲線110
    圖3-72 TRC之直剪界面試驗關係曲線111
    圖3-73 TSC之直剪界面試驗關係曲線112
    圖3-74 TS之莫爾庫侖關係圖113
    圖3-75 TRC之莫爾庫侖關係圖113
    圖3-76 TSC之莫爾庫侖關係圖114
    圖3-77 CS之直剪界面試驗關係曲線115
    圖3-78 CRC之直剪界面試驗關係曲線116
    圖3-79 CSC之直剪界面試驗關係曲線117
    圖3-80 CS之莫爾庫侖關係圖118
    圖3-81 CRC之莫爾庫侖關係圖118
    圖3-82 CSC之莫爾庫侖關係圖119
    圖4-1 移動式霣降機示意圖123
    圖4-2 移動式霣降機實景124
    圖4-3 盛土漏斗124
    圖4-4 大型壓密儀與模型試驗箱配置圖125
    圖4-5 試驗箱底部詳圖127
    圖4-6 應變規及黏結劑128
    圖4-7 模型計測樁之樁身設計圖129
    圖4-8 模型樁樁頂延伸構件130
    圖4-9 LBS-50鈕釦型荷重計131
    圖4-10 樁底衡盒室設計圖131
    圖4-11 樁底衡盒室132
    圖4-12 模型基樁組裝完成圖132
    圖4-13 模型樁校正架133
    圖4-14 樁頂荷重計之校正134
    圖4-15 樁底荷重計之校正134
    圖4-16 樁身應變規之校正(壓)135
    圖4-17 樁身應變規之校正(拉)135
    圖4-18 基樁載重施加壓力系統設計示意圖138
    圖4-19 基樁載重施加拉力系統設計示意圖139
    圖4-20 基樁載重施加系統140
    圖4-21 UCAM-10A資料擷取器140
    圖4-22 落距與相對密度之關係圖(陳泓文,1999)142
    圖4-23 管徑與相對密度之關係圖(陳泓文,1999)143
    圖4-24 砂性土壤飽和示意圖143
    圖4-25 黏土試體製作相關流程圖145
    圖4-26 無圍壓縮試驗146
    圖4-27 扭剪試驗儀(torvane)147
    圖4-28 扭剪試驗147
    圖4-29 基樁植入方式149
    圖4-30 福隆砂試體置樁期間之貫入阻抗變化151
    圖4-31 福隆砂之樁載重抗壓試驗結果152
    圖4-32 福隆砂之樁載重抗拉試驗結果152
    圖4-33 福隆砂抗壓試驗之原始樁身荷載傳遞變化曲線圖153
    圖4-34 福隆砂抗壓試驗之原始樁身摩擦應力變化圖153
    圖4-35 福隆砂抗壓試驗之修正樁身荷載傳遞變化曲線圖154
    圖4-36 福隆砂抗壓試驗之修正樁身摩擦應力變化圖154
    圖4-37 福隆砂抗壓試驗之簡化樁身荷載傳遞變化曲線圖155
    圖4-38 福隆砂抗壓試驗之簡化樁身摩擦應力變化圖155
    圖4-39 福隆砂抗拉試驗之原始樁身荷載傳遞變化曲線圖156
    圖4-40 福隆砂抗拉試驗之原始樁身摩擦應力變化圖156
    圖4-41 福隆砂抗拉試驗之修正樁身荷載傳遞變化曲線圖157
    圖4-42 福隆砂抗拉試驗之修正樁身摩擦應力變化圖157
    圖4-43 福隆砂抗拉試驗之簡化樁身荷載傳遞變化曲線圖158
    圖4-44 福隆砂抗拉試驗之簡化樁身摩擦應力變化圖158
    圖4-45 福隆砂抗壓試驗之原始t~Z曲線159
    圖4-46 福隆砂抗拉試驗之原始t~Z曲線159
    圖4-47 福隆砂抗壓試驗之修正t~Z曲線160
    圖4-48 福隆砂抗拉試驗之修正t~Z曲線160
    圖4-49 福隆砂模型樁載重試驗之簡化t~Z曲線161
    圖4-50 福隆砂模型樁載重試驗之分段t~Z曲線161
    圖4-51 台北沈泥試體置樁期間之貫入阻抗163
    圖4-52 台北沈泥之樁載重抗壓試驗結果164
    圖4-53 台北沈泥之樁載重抗拉試驗結果164
    圖4-54 台北沈泥抗壓試驗之原始樁身荷載傳遞變化曲線圖165
    圖4-55 台北沈泥抗壓試驗之原始樁身摩擦應力變化圖165
    圖4-56 台北沈泥抗壓試驗之修正樁身荷載傳遞變化曲線圖166
    圖4-57 台北沈泥抗壓試驗之修正樁身摩擦應力變化圖166
    圖4-58 台北沈泥抗壓試驗之簡化樁身荷載傳遞變化曲線圖167
    圖4-59 台北沈泥抗壓試驗之簡化樁身摩擦應力變化圖167
    圖4-60 台北沈泥抗拉試驗之原始樁身荷載傳遞變化曲線圖168
    圖4-61 台北沈泥抗拉試驗之原始樁身摩擦應力變化圖168
    圖4-62 台北沈泥抗拉試驗之修正樁身荷載傳遞變化曲線圖169
    圖4-63 台北沈泥抗拉試驗之修正樁身摩擦應力變化圖169
    圖4-64 台北沈泥抗拉試驗之簡化樁身荷載傳遞變化曲線圖170
    圖4-65 台北沈泥抗拉試驗之簡化樁身摩擦應力變化圖170
    圖4-66 台北沈泥抗壓試驗之原始t~Z曲線171
    圖4-67 台北沈泥抗拉試驗之原始t~Z曲線171
    圖4-68 台北沈泥抗壓試驗之修正t~Z曲線172
    圖4-69 台北沈泥抗拉試驗之修正t~Z曲線172
    圖4-70 台北沈泥模型樁載重試驗之簡化t~Z曲線173
    圖4-71 台北沈泥模型樁載重試驗之分段t~Z曲線173
    圖4-72 福隆砂之樁載重再壓試驗結果(壓完後再壓)175
    圖4-73 福隆砂之樁載重再拉試驗結果(壓完後再拉)175
    圖4-74 福隆砂之樁載重再壓試驗結果(壓拉完後再壓)176
    圖4-75 福隆砂之樁載重再拉試驗結果(拉壓完後再拉)176
    圖4-76 台北沈泥之樁載重再壓試驗結果(壓完後再壓)177
    圖4-77 台北沈泥之樁載重再拉試驗結果(壓完後再拉)177
    圖4-78 台北沈泥之樁載重再壓試驗結果(壓拉完後再壓)178
    圖4-79 台北沈泥之樁載重再拉試驗結果(拉壓完後再拉)178
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    Advisor
  • Jing-Hung Hwang(黃俊鴻)
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    Date of Submission 2004-10-25

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