埋置於無凝聚性土壤中之螺旋樁受側向作用力下之行為

螺旋樁因具有施工快速、環境擾動小等優點，近年來日益廣泛應用於工程中。然而，目前對於螺旋樁受靜態及反覆側向力下的力學行為研究仍十分有限。本文旨在透過有限元素樁-土互制數值模型，以參數分析之方法探討螺旋樁在無凝聚性土壤中的側向極限承載力及變形行為，以提供螺旋板之設計建議。
本研究首先回顧了螺旋樁受側向力下之受力變形相關研究，彙整室內與室外試驗的主要影響參數，透過比較既有文獻承載力分析結果，選定適合螺旋樁側向承載力之方法。利用三維有限元素數值分析軟體PLAXIS 3D，建立螺旋樁-土壤互制模型。透過結合考慮土壤割線模數隨反覆作用力次數衰減之勁度衰減模型，模擬螺旋樁受反覆側向力作用下的累積變形行為及承載力。
本研究之參數分析考慮了螺旋樁之螺旋板直徑、螺旋樁徑和埋置深度以及土壤緊密程度對其側向受力變形行為之影響。分析結果顯示，當螺旋板位於樁身不動點以上時，能夠通過擴大土體的抗剪土楔範圍，提高基樁的側向阻抗；而當螺旋板位於樁身不動點以下時，其提高側向承載力作用相對有限。螺旋樁的側向極限承載力與螺旋板直徑呈正相關，但螺旋板間距須存在一個合適的間距，若間距過大或過小都不利於發揮螺旋板的強化效應。
本研究選取了台灣西部海域及滯洪池的典型土層條件，以評估商用螺旋樁作為浮式太陽光電錨錠基礎的適用性。計算結果顯示，改善螺旋承板設計的螺旋樁能夠同時滿足極限狀態和正常使用狀態下的承載需求，抵抗海流、波浪等環境荷載引起的側向變形。
本研究提出的螺旋樁受側向力的分析計算方法，可作為工程設計提供重要參考依據，參數分析結果有助於推廣螺旋樁在海洋工程、新能源等領域的應用，並給予合適之螺旋樁幾何設計建議。