不同施工階段之圓形沉箱之數值模擬反應分析

本節主要探討模擬圓形沉箱基礎在不同施工階段之檢測反應。如圖 4.1 所示，此

沉箱未加蓋頂板時之深度為17m；而加蓋頂板後之總深度為 20m；頂板厚度為 3m，

半徑為3.75m，其側板厚度為 1.3m；依表 4.1 之材料參數設計，因此縱波波速為 3800m/s。

首先考慮餵澆置底板與頂板時之情況，如圖4.1（a）所示，則其受衝擊檢測之位 移與速度反應曲線如圖4.6（a）與 4.6（b）所示。由圖 4.6（b）之速度反應曲線中可 清楚標示沉箱底部反射波之波旅時刻為9.73ms，依此反算沉箱深度度為 18.5m，與設 計長度17m 之誤差為 8.7%。比較圖 4.6（a）與（b）可發現速度反應曲線似乎較位移 反應曲線容易判別出沉箱底部之反射波。

接著考慮澆置底板後之沉箱，如圖4.1（b）所示，則其受衝擊檢測之位移與速度 反應曲線如圖4.7（a）與 4.7（b）所示。由圖 4.7（b）之速度反應曲線中可清楚標示 沉箱底部反射波之波抵時刻為9.05ms，依其反算之沉箱深度為 17.2m 與設計長度 17m，誤差為 1.2%。比較圖 4.7（a）與（b）亦顯示速度反應曲線似較位移反應曲線 易判別出沉箱底部反射波。

最後，考慮已完成澆置底板與頂板之完整沉箱基礎，如圖4.1（c）所示，則其受 衝擊檢測之位移與速度反應曲線如圖4.8（a）與（b）所示。從圖中曲線再也難以判 讀出沉箱底部反射波之波抵時刻了。此現象之主要原因當為反射波訊號受到頂板雷利 波與各種應力波之傳播干擾之故。若以圖4.8（b）中之速度反應曲線中判斷其反射波 波抵時刻為8.9ms，則其反算長度為 16.9m，與設計長度 20m 之誤差高達 15.5%。

為了進行三階段之檢測結果的比較分析，本文將餵澆置底板與頂板前、澆置底板 後、澆置底板與頂板完成後之位移與速度反應曲線同時繪製於圖4.9（a）與（b）中。

比較圖中之反應曲線可看出，澆置底板之前後，似乎對檢測反應訊號之影響不大。但 一旦澆置頂板後，則其造成反應曲線之影響相當明顯。主要原因應為傳播在頂板之表 面波與各種應力波，掩蓋了沉箱底部反射波之波抵現象，使得分析工作益形困難。

表4.2 顯示三種不同施工階段下之模擬分析結果比較。由於頂板之加入，使得沉 箱深度之檢測估計誤差高達15.5%。

表 4.2 數值模擬三種施工階段之圓形沉箱深度之檢測評估結果 底部反射波

波抵時刻（ms）

沉箱深度評估值

（m）

誤差

（%）

未澆置底板與 頂板前（L=17 m）

9.73 18.5 8.7

澆置底板後

（L=17 m）

9.05 17.2 1.2

澆置底板與頂板後

（L=20 m）

8.9 16.9 15.5

圖4.6 數值模擬未澆置底板與頂板前之圓形沉箱受衝擊檢測之（a）位移與

（b）速度反應曲線

圖4.7 數值模擬澆置底板後之圓形沉箱受衝擊檢測之（a）位移與

（b）速度反應曲線

圖4.8 數值模式澆置底板與頂板後之圓形沉箱受衝擊檢測之（a）位移與

（b）速度反應曲線

圖4.9 數值模擬三種不同施工階段下之圓形沉箱受衝擊檢測之（a）位移與

（b）速度反應曲線