樁基礎非線性側推分析之樁材塑鉸設定方法

在進行結構設計時，經常使用非線性靜力側推分析法來求取結構物之容量曲線。側推分析上常採用塑鉸法來模擬梁或柱在構材降伏後之非線性撓曲行為。塑鉸法已成功應用在梁柱系統的分析上，但對於樁－土系統，分析結果卻不盡令人滿意，其主要原因在於基樁之塑鉸位置不易掌握，且缺乏合適的塑鉸性質。為解決此一問題，首先為有效掌握塑鉸所發生的位置與範圍，本研究建議對於樁－土系統應採用分佈塑鉸方式來模擬樁材非線性行為。在塑鉸性質的設定上，為求取正確之塑性轉角，本研究修正ATC-40報告中在計算塑鉸性質時關於塑性曲率之定義。在塑鉸配置上，為省去進行收斂性分析的麻煩，本研究更提出塑鉸最小發展範圍的估算公式，可將塑鉸長度取為該最小範圍的某個比例作為合適之塑鉸長度。本研究利用SAP2000程式，以塑鉸考量樁材非線性，對於一樁－土系統進行樁頭側力分析，分析結果顯示本文所提之塑鉸設定方法與ABAQUS採用非線性元素所得之樁基礎容量曲線相當接近。