[發(fā)明專利]一種基于MATLAB進行P?Y曲線的自動化計算方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710095692.6
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106897554A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 曹會蘭;柳林;張浩;孫繼棟;李紅有;羅翔;曹恩志
• 申請（專利權）人: 龍源（北京）風電工程設計咨詢有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于MATLAB進行P-Y曲線的自動化計算方法，其特征在于，它包括以下步驟：

(一)：首先，根據地質勘察單位提供的地勘資料，填寫六個參數并輸入到MATLAB中調用：

(1a)軟黏土包括直徑、土層號、三軸儀試驗中最大主應力差一半時的應變值、土的重度、原狀黏土不排水抗剪強度的標準值、泥面以下樁的任一深度；

依據地質勘查報告獲得土的物理性質參數：不排水抗剪強度標準值C_u、土的重度γ、泥面以下樁的任一深度Z、系數ζ、樁徑D、相關系數ρ、泥面以下Z深度處樁的側向水平變形Y、三軸儀試驗中最大主應力差一半時的應變值ε₅₀；

(1b)砂土包括直徑、土層號、土層位于水上/水下、土的重度、內摩擦角、泥面以下樁的任一土層深度；

依據地質勘查報告獲得土的物理性質參數：內摩擦角φ、泥面以下樁的任一深度Z、樁徑D、土的重度γ、計算系數Ψ、泥面以下Z深度處樁的側向水平變形Y；

(二)：根據輸入的參數對黏土或砂土進行數據處理：

(2a)軟黏土的數據處理計算過程如下：

不排水抗剪強度標準值Cu小于等于96kPa的軟黏土，在非反復荷載作用下P－Y曲線按下列規(guī)定確定：

(2a.1)極限水平土抗力轉折點的深度Z_r，可按下式計算：

$Z_r=\frac{6C_{u}d}{\mathrm{\γ}d+{\mathrm{\ζC}}_u}$

(2a.2)樁側單位面積的極限水平土抗力標準值P_u可按下列公式計算：

當Z<Z_r：

當Z≥Z_r：P_u＝9C_u

(2a.3)樁周土達極限水平土抗力之半時，相應樁的側向水平變形Y₅₀可按下列公式計算：

Y₅₀＝ρε₅₀d

(2a.4)軟黏土中樁的P-Y曲線，可按下列公式確定：

當Y/Y₅₀<8時：

當Y/Y₅₀≥8時：P＝P_u

其中，P_u：泥面以下Z深度處樁側單位面積極限水平土抗力標準值，單位：kPa；Cu：原狀黏土不排水抗剪強度的標準值，單位：kPa；γ：土的重度，單位(kN/m³)；Z：泥面以下樁的任一深度，單位：m；ζ：系數，取0.5；D：樁徑，單位：m；Z_r：極限水平土抗力轉折點的深度；P：泥面以下Z深度處作用于樁上的水平土抗力標準值，單位：kPa；Y：泥面以下Z深度處樁的側向水平變形，單位：mm；Y₅₀：樁周土達極限水平土抗力之半時，相應樁的側向水平變形，單位：mm；ρ：相關系數，取2.5；ε₅₀：三軸儀試驗中最大主應力差一半時的應變值；對飽和度較大的軟黏土，也可取無側線抗壓強度q_u一半時的應變值；

(2b)砂土的數據處理計算過程如下：

(2b.1)依據《港口工程樁基規(guī)范》獲得系數C₁、C₂、C₃以及土抗力的初始模量K；

(2b.2)砂土單位樁長的極限水平土抗力標準值P_u可按下列公式計算:

當Z<Z_r：P_u＝(C₁Z+C₂d)γZ

當Z≥Z_r：P_u＝C₃dγZ

(2b.3)計算系數Ψ，按下列公式計算:

$\mathrm{\&psi;}=(3.0-0.8\frac{Z}{d})\&GreaterEqual;0.9$

(2b.4)泥面以下Z深度處樁側單位面積極限水平土抗力標準值，可按下列公式計算:

$P={\mathrm{\&psi;P}}_{u}th\left(\frac{KZ}{{\mathrm{\&psi;P}}_u}Y\right)$

其中，P_u：泥面以下Z深度處樁側單位面積極限水平土抗力標準值，單位：kPa；C₁、C₂、C₃：系數，按《港口工程樁基規(guī)范》圖D.2.3確定；Z：泥面以下樁的任一深度，單位：m；D：樁徑，單位：m；γ：土的重度，單位(kN/m³)；

P：泥面以下Z深度處作用于樁上的水平土抗力標準值，單位：kPa；

Ψ：計算系數；K：土抗力的初始模量，按《港口工程樁基規(guī)范》圖D.2.4確定，單位：kN/m³；Y：泥面以下Z深度處樁的側向水平變形，單位：mm；

φ：內摩擦角；

(三)：將步驟(二)得到的數據處理結果經過輸出處理后即得到最終計算結果：P-Y文本文件和P-Y圖形文件，供海上風機樁基基礎設計人員使用。

2.根據權利要求1所述的基于MATLAB進行P-Y曲線的自動化計算方法，其特征在于：所述砂土的輸入參數中，內摩擦角的輸入范圍為[20,40]。