壁樁近年來經常被用於建築物基礎，由於其與傳統圓形基樁除斷面形狀不同外，施作方式也有差異，一般常用經驗詮釋法、理論分析法以及數值分析法均以圓樁或方樁為主，其在壁樁的適用性值得檢驗印證。本研究參考台北市大型運動場址壁樁載重試驗數據，以三維有限元素分析程式模擬壁樁在壓力和拉力下的承載行為。土壤採莫爾庫倫破壞模式，混凝土壁樁為線彈性，土樁介面元素則採線彈性完全塑性模式，探討壁樁之t-z曲線，比較壓力與拉力下樁身摩擦力、以及極限承載力/拉拔力等工程特性，同時配合基本靜力公式、經驗詮釋法和APILE分析，了解其適用性。由分析結果顯示，介面元素之附著力、摩擦角及摩擦勁度對於壁樁行為影響甚鉅，樁之力-位移曲線因摩擦勁度固定而較試驗數據更為線性外，餘軸力、摩擦力和t-z曲線趨勢均和試驗相似。拉力樁分析由於現場混凝土樁會不斷產生開裂， t-z曲線並不規律，分析軟體無法進行模擬外，其餘力位移、軸力和摩擦力分布亦大致合理。若現地報告資料充足且可率定材料參數，則採APILE分析所模擬之結果將較有限元素分析更為接近。
承載力分析中，壓力樁案例由於現地數據限制，採用現地數據所詮釋的承載力較採用有限元素法數據所得之承載力為低，採用靜力公式和採介面元素強度以及APILE接近，Davisson法和Van Der Veen法最接近靜力公式計算值。在拉力樁時，Davisson法最接近介面元素強度和APILE結果，採靜力公式所得將偏低，顯示靜力公式折減值過大。本研究另分析樁周摩擦阻抗(t)和SPT-N值以及不排水剪力強度(Su)的關聯性，發現建築物基礎構造設計規範所建議的經驗公式(t=3.3N、單位: kPa)可適用於本研究案例，唯t/Su值較經驗公式值為高，顯示本案例黏土層之壁樁摩擦強度折減量應低於靜力公式，故在設計壁樁時宜注意避免低估其抗拉性。

In recent years, many building were constructed using barrette piles. Conventional design methods and load interpretations applicable to ordinary piles need to be examined herein. The load test data of a city stadium site in Taipei were analyzed in this study. Three-dimensional finite element analysis was used to simulate load-displacement of the barrette piles. Axial stresses and frictions of the piles and t-z relationships of the soils were studied. Comparisons were made using APILE analysis and static equations under compressional and tensile load. It was found that the model parameters of interface elements are significant in the simulations. The fixed frictional stiffness of FEM analysis would provide more linearized load-displacement curve. The axial stress, frictions and t-z relations can be similar to the field data. For pull-out loads, t-z relations were found irregular. This is because of the crack occurrences under the tensile loads. The numerical analyses conducted are unable to produce such phenomenon. However other piling behaviors were found agreeable with the field data. If the field load test data was sufficient with good qualities, then APILE analysis can simply simulate the barrette pile behaviors. For the compressional capacities, owing to the limited load-displacement data, the interpretation results from the numerical simulations are larger than the ones read from the field. The ones from the static equations, the interface elements and APILE analysis are about the same. Both Davisson and Van Der Veen methods would provide solutions close to static equations. For pull-out capacities, Davisson method gives similar solutions to the ones from interface elements and APILE. The static equation herein gives the lowest prediction owing to the over-deductions To show the evidence, mobilized frictions along the barrette piles were computed and compared to SPT-N and undrained shear strength of the soils. For clayey soils, frictions of the clays were found greater than what has been suggested commonly. It needs further attentions when estimating the pull-out resistance of barrette piles in Taipei Basin.

目錄	I
表目錄	IV
圖目錄	VI
第一章	緒論	1
1.1	研究動機與目的	1
1.2	研究方法	1
1.3	研究流程	2
第二章	文獻回顧	4
2.1	基樁載重試驗	4
2.2	基樁承壓行為與機制	5
2.3	基樁拉拔行為與機制	8
2.4	基樁與土壤之摩擦行為	13
2.5	有限元素法	15
2.6	詮釋法	16
2.6.1	塑性沉陷量控制法	16
2.6.2	試樁曲線特性法	17
2.6.3	切線法	18
2.6.4	總沉陷量控制法	18
2.7	案例蒐集	19
2.7.1	壓力圓樁	19
2.7.2	壓力壁樁	19
2.7.3	拉力圓樁	20
2.7.4	拉力壁樁	21
第三章	研究工具	22
3.1	有限元素軟體MIDAS/GTS NX	22
3.1.1	MIDAS/GTS NX簡介	22
3.1.2	MIDAS/GTS NX分析模式	24
3.1.3	MIDAS/GTS NX土壤材料模式	24
3.1.4	MIDAS/GTS NX邊界條件設置	25
3.1.5	MIDAS/GTS NX介面元素設定	27
3.1.6	MIDAS/GTS NX數值模型建構步驟	29
3.1.7	MIDAS/GTS NX分析設定介紹	30
3.1.8	MIDAS/GTS NX案例驗證	32
3.2	有限差分軟體APILE 5.0	34
3.2.1	靜力公式API法	35
3.2.2	荷重傳遞法	39
3.2.3	APILE 5.0執行步驟	40
第四章	台北市大型室內體育館壁樁載重試驗概要	43
4.1	基地位置及地層狀況	43
4.2	壁樁試驗計畫	44
4.2.1	試驗基樁尺寸與配置	44
4.2.2	試驗設備	46
4.2.3	反力系統配置	47
4.2.4	監測儀器之配置	54
4.2.5	試驗之加壓步驟及量測頻率	54
4.3	試驗成果	55
4.3.1	壓力試驗結果分析	55
4.3.2	拉力試驗結果分析	65
第五章	壁樁載重試驗之數值模擬與詮釋法分析	73
5.1	MIDAS/GTS NX數值模型建立	73
5.2	APILE5.0數值模擬設定	75
5.3	試樁資料概述	75
5.4	MIDAS/GTS NX數值模型分析結果	83
5.4.1	TPCW1	83
5.4.2	TPCW2	84
5.4.3	TPTW1	85
5.4.4	TPTW2	86
5.5	APILE5.0數值模擬分析結果	87
5.5.1	TPCW1	87
5.5.2	TPCW2	88
5.5.3	TPTW1	89
5.5.4	TPTW2	90
5.6	彙整結果	91
5.7	承載力評估	104
5.7.1	基本靜力公式	104
5.7.2	詮釋法	109
5.8	樁周摩擦阻抗與SPT-N之相關性	116
5.9	樁周摩擦阻抗與Su之相關性	119
第六章	結論與建議	121
6.1	結果討論	121
6.2	建議	123
參考文獻	124

表2-1林筱萍案例分析之土層	19
表2-2林筱萍案例試樁內容	19
表2-3大安變電所現地壓力試樁簡化土層參數表	20
表2-4大安變電所現地壓力試樁內容	20
表2-5 Fuping Gao案例試樁之性質與土層參數	20
表2-6大安變電所現地拉力試樁簡化土層參數表	21
表2-7大安變電所現地拉力試樁內容	21
表3-1 MIDAS/GTS NX三維分析種類整理	23
表3-2 MIDAS/GTS NX分析模式說明	24
表3-3土壤模式說明	25
表3-4邊界條件分類	25
表3- 5介面元素參數	28
表3-6 APILE程式設計與分析流程	40
表4-1設計用簡化土層與工程性質參數表	44
表4-2極限壓力載重試驗內容及規劃	45
表4-3極限拉力載重試驗內容及規劃	45
表5-1砂土之彈性模數Es經驗公式（李維峰等人，2003）	76
表5-2黏土之彈性模數Es經驗公式（李維峰等人，2003）	76
表5-3現地試樁（TPCW2）簡化土層參數表	81
表5-4現地試樁（TPTW2）簡化土層參數表	81
表5-5現地試樁（TPTW1）簡化土層參數表	82
表5-6現地試樁（TPCW1）簡化土層參數表	82
表5-7靜力公式計算之結果	108
表5-8 TPCW1壓力樁極限承載力評估	114
表5-9 TPCW2壓力樁極限承載力評估	114
表5-10 TPTW1拉力樁極限承載力評估	115
表5-11 TPTW2拉力樁極限承載力評估	115
表5-12各國規範建議之最大樁周摩擦阻抗推估方式（場鑄樁）	116
表5-13樁周摩擦阻抗與SPT-N之關係	117
表5-14樁周摩擦阻抗與Su之關係	120

圖1-1論文流程圖	3
圖2-1基樁受壓時之載重-位移曲線（Tomlinson , 1970）	5
圖2-2基樁受壓時之軸身應力分佈（Tomlinson , 1970）	6
圖2-3黏土層中基樁受壓時之位移發展情形（Parry , 1977）	6
圖2-4土壤剪應力與位移關係圖（Poulos , 1980）	9
圖2-5基樁受拉時之軸身應力分佈（Kulhawy , 1985）	10
圖2-6基樁受拉時之位移發展情形（Kulhawy , 1985）	10
圖2-7拉拔力所造成之組合性破壞面（Kulhawy , 1985）	11
圖2-8砂土層中基樁受拉時之破壞面（Chattopadhyay and Pise , 1986）	11
圖2-9黏土層中基樁抗拔力差異之比較（Meyerhof and Adams , 1968）	12
圖2-10有限元素法分析流程	15
圖3-1 MIDAS/GTS開啟畫面示意圖	22
圖3-2簡易三維模型示意圖	26
圖3-3庫倫摩擦法則	27
圖3-4 MIDAS/GTS NX介面元素設定視窗	28
圖3-5階段施力（不排水參數）分析步驟一	30
圖3-6階段施力（不排水參數）分析步驟二	31
圖3-7階段施力（不排水參數）分析步驟三	31
圖3-8壓力圓樁之案例分析	32
圖3-9壓力壁樁之案例分析	32
圖3-10拉力圓樁之案例分析	33
圖3-11拉力壁樁之案例分析	33
圖3-12 APILE5.0起始畫面	34
圖3-13 API法黏土t-z曲線	35
圖3-14 API法砂土t-z曲線	35
圖3-15 API法q-z曲線	36
圖3-16荷重傳遞法分析方法	39
圖3-17計算方法及受力狀況設定	41
圖3-18樁幾何形狀與材料參數設定	41
圖3-19土壤種類及參數設定	42
圖3-20計算分析後輸出數值資料	42
圖3-21程式輸出繪製之各種圖形	42
圖4-1先期試驗基樁平面位置	43
圖4-2試驗基樁平面配置	46
圖4-3 TPCW1壓力試驗反力及量測系統平面配置	48
圖4-4 TPCW2壓力試驗反力及量測系統平面配置	49
圖4-5壓力試驗反力系統配置剖面示意圖	50
圖4-6 TPTW1拉力試驗反力及量測系統平面配置	51
圖4-7 TPTW2拉力試驗反力及量測系統平面配置	52
圖4-8拉力試驗反力系統配置剖面示意圖	53
圖4-9 TPCW1壓力試驗樁體位移量變化曲線	56
圖4-10 TPCW1壓力試驗樁身軸向傳遞荷重分佈曲線	57
圖4-11 TPCW1壓力試驗樁周摩擦應力變化	57
圖4-12 TPCW1壓力試驗各地層之t-z曲線	58
圖4-13 TPCW1壓力試驗之q-z曲線	58
圖4- 14 TPCW1各種詮釋法之關係圖	59
圖4-15 TPCW2壓力試驗樁體位移量變化曲線	61
圖4-16 TPCW2壓力試驗樁身傳遞荷重分佈曲線	61
圖4-17 TPCW2壓力試驗樁周摩擦應力變化	62
圖4-18 TPCW2壓力試驗各地層之t-z曲線	62
圖4-19 TPCW2壓力試驗之q-z曲線	63
圖4-20 TPCW2各種詮釋法之關係圖	64
圖4-21 TPTW1拉力試驗樁體位移量變化曲線	66
圖4-22 TPTW1拉力試驗樁身軸向傳遞荷重分佈曲線	66
圖4-23 TPTW1拉力試驗樁周摩擦應力變化	67
圖4-24 TPTW1拉力試驗各地層之t-z曲線	67
圖4-25 TPTW1各種詮釋法之關係圖	68
圖4-26 TPTW2拉力試驗樁體位移量變化曲線	70
圖4-27 TPTW2拉力試驗樁身軸向傳遞荷重分佈曲線	70
圖4-28 TPTW2拉力試驗樁周摩擦應力變化	71
圖4-29 TPTW2拉力試驗各地層之t-z曲線	71
圖4-30 TPTW2各種詮釋法之關係圖	72
圖5-1彈性完全塑性模式	74
圖5-2 TPCW1數值模擬之三維模型	74
圖5-3本研究以APILE5.0模擬之試樁TPCW1	75
圖5-4 以MIDAS/GTS NX所分析之TPCW1試樁結果	83
圖5-5 以MIDAS/GTS NX所分析之TPCW2試樁結果	84
圖5-6 以MIDAS/GTS NX所分析之TPTW1試樁結果	85
圖5-7 以MIDAS/GTS NX所分析之TPTW2試樁結果	86
圖5-8 以APILE5.0所分析之TPCW1試樁結果	87
圖5-9 以APILE5.0所分析之TPCW2試樁結果	88
圖5-10以APILE5.0所分析之TPTW1試樁結果	89
圖5-11以APILE5.0所分析之TPTW2試樁結果	90
圖5-12 TPCW1彙整之試樁曲線圖（MIDAS/GTS NX）	92
圖5-13 TPCW1彙整之試樁曲線圖（APILE5.0）	93
圖5-14 TPCW1彙整之t-z curve	94
圖5-15 TPCW2彙整之試樁曲線圖（MIDAS/GTS NX）	95
圖5-16 TPCW2彙整之試樁曲線圖（APILE5.0）	96
圖5-17 TPCW2彙整之t-z curve	97
圖5-18 TPTW1彙整之試樁曲線圖（MIDAS/GTS NX）	98
圖5-19 TPTW1彙整之試樁曲線圖（APILE5.0）	99
圖5-20 TPTW1彙整之t-z curve	100
圖5-21 TPTW2彙整之試樁曲線圖（MIDAS/GTS NX）	101
圖5-22 TPTW2彙整之試樁曲線圖（APILE5.0）	102
圖5-23 TPTW2彙整之t-z curve	103
圖5-24不排水剪力強度Su與折減係數α之關係（Skempton , 1996）	105
圖5-25 λ與樁長之關係（Vijayvergiya and Focht , 1972）	106
圖5-26數值模型TPCW1各種詮釋法之關係圖	110
圖5-27數值模型TPCW2各種詮釋法之關係圖	111
圖5-28數值模型TPTW1各種詮釋法之關係圖	112
圖5-29數值模型TPTW2各種詮釋法之關係圖	113
圖5-30樁周摩擦阻抗與SPT-N之關係（無凝聚性土壤）	118
圖5-31樁周摩擦阻抗與SPT-N之關係（凝聚性土壤）	118
圖5-32樁周摩擦阻抗與Su之相關性	120

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