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系統識別號 U0026-0907201813173700
論文名稱(中文) 複數連續小波轉換函數應用於基樁非破壞檢測之研究
論文名稱(英文) The Study of Non-Destructive Test of Pile Using Complex Continuous Wavelet Transform Function
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 106
學期 2
出版年 107
研究生(中文) 楊薪樺
研究生(英文) Xin-Hua Yang
學號 N66054336
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 216頁
口試委員 指導教授-倪勝火
口試委員-陳景文
口試委員-謝旭昇
口試委員-宋見春
口試委員-張文忠
中文關鍵字 基樁  非破壞檢測  音波回音法  時頻分析  複數連續小波轉換  複數小波 
英文關鍵字 Pile  non-destructive test  sonic echo method  time-frequency analysis  complex continuous wavelet transform  complex wavelet 
學科別分類
中文摘要 非破壞檢測技術之發展已歷時多年,其檢測技術、設備與規範皆已日趨完善,對於土木工程中樁基礎品質之檢測佔有一席之地。常見的訊號處理方式為小波轉換技術,本研究針對長徑比為20(包含一根完整樁,五根缺陷樁)、32.5與40之無樁帽與含樁帽基樁進行音波回音法試驗,並將所得之訊號進行複數連續小波轉換,藉由時頻分析法進行基樁完整性評估並比較各種方法之優劣,更從相角之微小變化尋找潛藏缺陷,同時探討土壤之圍束效應對於應力波於樁身傳遞之影響。對於小波轉換所使用之函數至今仍無一定標準,為提高分析結果之準確率,構思一套標準流程進行分析,並根據不同性質之無樁帽及含樁帽基樁,找尋最適合分析之頻率範圍及函數,以供後人研究參考。研究結果顯示:complex Gaussian小波函數,對於無樁帽與含樁帽基樁最合適之小波參數為(p=2),與周暐翔(2016)之研究結果相符合,complex Morlet小波函數對於無樁帽基樁最合適之小波參數為(fb=0.5, fc=1),含樁帽基樁則為(fb=2, fc=0.5);前述之小波函數樁長評估結果幾近相等,整體誤差小於5%;藉由相角圖之微小訊號變化,即可檢測出基樁本身或周圍阻抗之變化,同時也影響著訊號分析之結果。
英文摘要 In recent years, the technique of wavelet transform has been widely used in signal processing in different fields, including non-destructive testing(NDT) of pile foundations. In addition, using time-frequency analysis to analyse time-domain data, from sonic echo(SE) method, can also evaluate the pile integrity effectively. The purpose of this study is about using complex continuous wavelet transform(CCWT) to estimate the pile length and impedance changes of large-scale and in-situ piles, ratio of slenderness are 20, 32.5, 40, by analyzing the time-frequency analysis. In order to increase the accuracy, conceiving a set of standard processes to find the most appropriate analysis frequency and parameter of function for the piles.
The results show that using the most suitable complex wavelet function for analysis can effectively evaluate different types of foundation piles, the analysis results are almost equal, and the overall pile length error results are less than 5%. Beside, the phase angle diagram can compensate for the disadvantage that the phase spectrogram cannot see the tiny reflected signals.
論文目次 摘要I
Extended Abstract II
致謝IX
目錄X
表目錄XVI
圖目錄XVIII
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 研究內容2
第二章 文獻回顧與相關理論5
2.1 前言5
2.2 相關研究之文獻回顧5
2.3 基樁完整性檢測方法之回顧9
2.4 非破壞檢測方法與理論13
2.4.1 非破壞檢測基本原理13
2.4.2 音波回音法14
2.4.3 基本波傳理論16
2.4.4 基樁波傳理論20
2.5 小波理論28
2.5.1 小波介紹28
2.5.2 從傅立葉轉換至小波轉換29
2.5.3 連續小波轉換31
2.5.4 複數連續小波轉換35
第三章 現地試驗與分析方法41
3.1 試驗地點41
3.2 試驗基樁與場址描述42
3.2.1 甲現地試驗場42
3.2.2 乙現地試驗場52
3.3 試驗儀器與設備62
3.4 試驗步驟與方法67
3.5 分析步驟與方法72
3.5.1 Matlab程式分析介面說明72
3.5.2 訊號分析方法與流程73
第四章 基樁訊號分析之頻率與母小波函數選擇79
4.1 訊號分析之頻率界限79
4.2 母小波函數與參數選擇82
4.2.1 母小波函數選擇原則82
4.2.2 母小波函數選擇方法84
4.3 Complex Gaussian分析頻率與小波函數選擇90
4.3.1 無樁帽基樁Complex Gaussian選擇結果92
4.3.2 含樁帽基樁Complex Gaussian選擇結果96
4.4 Complex Morlet分析頻率與小波函數選擇100
4.4.1 無樁帽基樁Complex Morlet選擇結果105
4.4.2 含樁帽基樁Complex Morlet選擇結果112
4.5 基樁訊號分析頻率與母小波函數選擇小結119
第五章 無樁帽基樁結果分析與討論123
5.1 前言123
5.2 無樁帽基樁評估方法比較126
5.2.1 無樁帽A樁試驗分析結果128
5.2.2 無樁帽B樁試驗分析結果130
5.2.3 無樁帽C樁試驗分析結果132
5.2.4 無樁帽D樁試驗分析結果134
5.2.5 無樁帽E樁試驗分析結果136
5.2.6 無樁帽F樁試驗分析結果138
5.2.7 無樁帽基樁評估方法小結140
5.3 無樁帽26 m基樁試驗結果分析與討論142
5.4 無樁帽32 m基樁試驗結果分析與討論146
5.5 樁周土壤對於無樁帽基樁應力波傳遞之影響148
5.5.1 無樁帽G樁分析結果149
5.5.2 無樁帽H樁分析結果151
5.5.3 無樁帽J樁分析結果153
5.5.4 樁周土壤對於無樁帽基樁應力波傳遞影響小結155
第六章 含樁帽基樁結果分析與討論159
6.1 前言159
6.2 含樁帽基樁評估方法比較161
6.2.1 含樁帽A樁試驗分析結果163
6.2.2 含樁帽B樁試驗分析結果165
6.2.3 含樁帽C樁試驗分析結果167
6.2.4 含樁帽D樁試驗分析結果169
6.2.5 含樁帽E樁試驗分析結果171
6.2.6 含樁帽F樁試驗分析結果173
6.2.7 含樁帽基樁評估方法小結175
6.3 含樁帽26 m樁試驗結果分析與討論177
6.3.1 基樁樁帽厚度177
6.3.2 含樁帽26 m樁179
6.4 樁周土壤與缺陷對於含樁帽基樁應力波傳遞之影響182
6.4.1 含樁帽A樁分析結果183
6.4.2 含樁帽B樁分析結果185
6.4.3 含樁帽C樁分析結果187
6.4.4 含樁帽D樁分析結果189
6.4.5 含樁帽E樁分析結果191
6.4.6 含樁帽F樁分析結果193
6.4.6 含樁帽I樁分析結果195
6.4.7 樁周土壤與缺陷對於含樁帽基樁應力波傳遞之影響小結198
第七章 結論與建議205
7.1 結論205
7.2 建議207
參考文獻209
附錄A 甲現地試驗場B1孔鑽探報告213
附錄B 乙現地試驗場D-P4鑽探報告215
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