臺灣博碩士論文加值系統

地錨為一般常見輔助邊坡穩定之設施，由於看不見完成錨碇後之預力鋼鍵的真正情況，通常地錨施工後之實際錨碇長度無法得知。然而地錨實際施工總長度可以掌握，倘能在不破壞結構體的情況下，經由特定的非破壞檢測法評估鋼鍵自由段的長度，便可藉此判斷錨碇長度，間接評估錨碇結構的安全性。
本研究利用1-D構件振動理論解，提出一開根號公式進行鋼鍵長度反算，並與繩索理論進行適用性比較。經實驗分析後可知，二種理論公式均可用於評估鋼鍵長度，但開根號公式在未知軸力及邊界條件之情況下仍可對鋼鍵長度進行評估，而繩索理論公式僅能在軸力為已知時，且僅由第一振態進行評估。此外，將開根號公式初步應用於鐵絲與預力電桿之實際案例中，開根號公式反算結果雖仍有差異，但顯示其具潛在可行性。

Ground anchor is a common facility used in strengthening slope stability. The anchored length normally remains unknown after erection since the anchor is buried and can not be inspected. However, the total length of an anchor strand is normally a controlled value, it is then possible to recover the anchorage length by evaluating the unbonded segment through certain non-destructive testing techniques. With the anchorage information being recovered, the anchor strength can thus be assessed accordingly.
This study proposed a back-computing formula, derived from 1-D member theory, for the prediction of strand length from natural frequencies. Such formula was compared with the well-known cable formula in the prediction of lengths of prestressed strands. The proposed formula is superior to the cable formula since the former can be applied without knowing the level of axial forces and boundary conditions while the later requires axial force being a given parameter. The preliminary applications of the proposed formula to the determination of lengths of very thin steel wires and prestressed concrete poles indicate that the proposed formula can be a potentially useful tool yet further modifications in the analysis process are still in demand.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
致謝 III
目錄 V
表目錄 IX
圖目錄 XI
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 2
1-3 研究方法 3
1-4 研究內容 3
第二章 文獻回顧 6
2-1 拉索系統 6
2-1-1 地錨構造與型式 10
2-1-2 地錨之錨碇力及預力 15
2-1-3 地錨之尺寸及配置 16
2-1-4 地錨之防蝕保護 16
2-1-5 地錨試驗種類 18
2-2 預力損失 20
2-3 非破壞檢測方面之應用 21
第三章 理論背景 25
3-1 波傳理論 25
3-1-1 基本波傳現象 25
3-1-2 樑理論 27
3-1-3 繩索理論 29
3-2 預力鋼鍵振動模態頻率之變化 32
3-2-1 線性構材之公式 32
3-2-2 不同邊界絛件 34
3-2-3 撓曲構材的軸力效應 36
3-3 連續解動力分析程式【1DC】 40
3-4 反算地錨長度之方式 41
第四章 檢測參數研究 42
4-1 1DC程式之驗證 43
4-2 邊界條件之影響 47
4-3 長度變化之影響 50
4-4 軸力作用之影響 57
4-5 數值模擬鋼鍵長度驗證與探討 64
4-5-1 解析解公式之長度估算 64
4-5-2 繩索理論之長度估算 76
4-6 參數分析結果 83
第五章 實驗規劃與分析 85
5-1 實驗方式 86
5-1-1 電子荷載計資料轉換 86
5-2 實驗配置 89
5-2-1 試體設計 91
5-2-2 實驗設備與架設方式 92
5-3 實驗分析 100
5-3-1受長度及軸力作用影響之頻率變化 101
5-3-2軸力之探討 105
5-3-3利用開根號公式進行鋼鍵長度驗證與探討 108
5-3-4利用繩索理論公式進行鋼鍵長度驗證與探討 116
5-4 實際案例之分析 124
5-4-1 鐵絲長度驗證 124
5-4-2 電桿長度驗證 131
5-5 實驗分析結果 135
第六章 結論與建議 138
參考文獻 142

表目錄
表2-1、針對不同項目對地錨種類型式之分類 13
表2-2、地錨破壞事故調查結果【11】 17
表2-3、各種試驗之最大試驗荷重 18
表2-4、各類試驗之實驗目的、項目與時機和對象 19
表4-1、簡支端-樑解析解與1DC模擬之自然頻率 44
表4-2、雙邊固定端-樑解析解與1DC模擬之自然頻率 44
表4-3、不同邊界條件下之自然頻率 47
表4-4、不同邊界條件下長度變化之自然頻率 51
表4-5、不同邊界條件下受軸力作用之自然頻率 58
表4-6、1DC模擬之參數設定 65
表4-7、簡支端-長度變化之自然頻率與長度估算 66
表4-8、雙邊固定端-長度變化之自然頻率與估算長度值 67
表4-9、懸臂端-長度變化之自然頻率與反算長度值 68
表4-10、簡支端-軸力作用之尖峰頻率與反算長度值 72
表4-11、雙邊固定端-軸力作用之尖峰頻率與反算長度值 73
表4-12、懸臂端-軸力作用之尖峰頻率與反算長度值 74
表4-13、繩索理論之估算長度-簡支端 77
表4-14、繩索理論之估算長度-雙邊固定端 78
表4-15、繩索理論之估算長度-懸臂端 79
表5-1、實驗之鋼鍵長度、軸應變量與軸力 86
表5-2、電子荷載計與制動式油壓機之對照表 88
表5-3、加速度規之編號及適用頻率範圍 95
表5-4、各長度軸應變量-軸力對照表 101
表5-5、敲擊試驗-各長度鋼鍵受軸力作用之自然頻率 103
表5-6、軸力探討方式 106
表5-7、繩索理論估算之軸應變與荷載計取得之軸應變對照表 106
表5-8、實驗數值-鋼鍵之估算長度 110
表5-9、實驗數值-鋼鍵估算長度之誤差率 112
表5-10、4.89 m之鋼鍵中高頻區之估算結果 114
表5-11、實驗數值-鋼鍵之估算長度 117
表5-12、實驗數值-鋼鍵估算長度之誤差率 118
表5-13、鐵絲相關材料性質 125
表5-14、鐵絲之頻率、估算長度及誤差率 128
表5-15、鐵絲高頻區之頻率、估算長度及誤差率 130
表5-16、電線桿之頻率、估算之長度及誤差率 133
表5-17、電線桿高頻區之頻率、估算之長度及誤差率 134


圖目錄
圖1-1、研究流程圖 5
圖2-1、拉索配置【4】 7
圖2-2、平行鋼棒【7】 7
圖2-3、平行鋼線【7】 8
圖2-4、New PWS Stay Cable (半平行鋼線)【6】 9
圖2-5、封閉式鋼纜【7】 9
圖2-6 鋼絞索【7】 10
圖2-7、地錨構造 11
圖2-8、錨碇段之施工方式 14
圖4-1、1DC模擬流程 42
圖4-2、1DC模擬之頻譜圖 45
圖4-3、簡支端-樑解析解與1DC之頻率-振態圖 45
圖4-4、雙邊固定端-樑解析解與1DC之頻率-振態圖 46
圖4-5、不同邊界條件之頻譜圖 48
圖4-6、不同邊界條件自然頻率之趨勢圖 48
圖4-7、1DC模擬受長度變化之頻譜圖 52
圖4-8、自然頻率受長度變化之趨勢圖 53
圖4-9、自然頻率受長度變化之頻率差-振態圖 54
圖4-10、自然頻率根號值之差異趨勢圖 55
圖4-11、1DC程式模擬受軸力作用之頻譜圖 59
圖4-12、自然頻率受軸力作用之趨勢圖 60
圖4-13、自然頻率受軸力作用之頻率差-振態圖 61
圖4-14、自然頻率根號值之差異趨勢圖 62
圖4-15、簡支端-估算長度之誤差率-振態圖 65
圖4-16、雙邊固定端-估算長度之誤差率-振態圖 66
圖4-17、懸臂端-估算長度之誤差率-振態圖 67
圖4-18、前35振態之無因次頻率-誤差率圖 69
圖4-19、受軸力作用之無因次頻率-誤差圖 71
圖4-20、簡支端-估算長度之誤差率-振態圖 73
圖4-21、雙邊固定端-估算長度之誤差率-振態圖 74
圖4-22、懸臂端-估算長度之誤差率-振態圖 75
圖4-23、繩索理論估算長度之誤差率趨勢圖-簡支端 78
圖4-24、繩索理論估算長度之誤差率趨勢圖-雙邊固定端 79
圖4-25、繩索理論估算長度之誤差率趨勢圖-懸臂端 80
圖4-26、樑解析解與繩索理論估算長度之誤差率比較圖 82
圖5-1、實驗流程圖 85
圖5-2、電子荷載計與制動式油壓機之對照曲線圖 89
圖5-3、實驗配置平面圖(上)、立面圖(下) 90
圖5-4、試體製作 91
圖5-5、實驗採用之鋼鍵 92
圖5-6、安捷倫 VXI 多槽訊號擷取系統【14】 93
圖5-7、動態參數 94
圖5-8、HP DAC Express V2.01擷取界面 94
圖5-9、PCB加速度規(Acceleration Sensor) 96
圖5-10、蜂臘粘固法 96
圖5-11、電子荷重計(左)及油壓千斤頂組(右) 98
圖5-12、制動式油壓系統 98
圖5-13、儀器架設 99
圖5-14、訊號處理流程圖 100
圖5-15、鋼鍵敲擊試驗之頻譜 102
圖5-16、各長度鋼鍵受軸力作用之頻率變化 104
圖5-17、以繩索理論取得軸力之模擬頻率與實驗頻率的變化趨勢 107
圖5-18、實驗頻率與模擬頻率的變化趨勢 108
圖5-19、尖峰頻率估算鋼鍵長度誤差趨勢圖 109
圖5-20、4.89 m鋼鍵之頻譜放大圖 115
圖5-21、繩索理論估算長度之誤差趨勢 120
圖5-22、開根號公式與繩索理論公式估算長度之誤差趨勢 121
圖5-23、鐵絲實驗照片 125
圖5-24、鐵絲之頻譜圖 126
圖5-25、鐵絲估算長度誤差率趨勢圖 127
圖5-26、電線桿之照片及頻譜圖 132
圖5-27、電線桿估算長度之誤差率趨勢圖 133

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