[发明专利]筑坝围堰钢管桩受力分析方法及系统

权利要求书

1.一种筑坝围堰钢管桩受力分析方法，其特征在于，包括：

步骤S1，输入围堰、钢管桩和拉索的设计参数，所述设计参数包括钢管的材质和尺寸、拉索的材质和尺寸、围堰的地质和尺寸；

步骤S2，根据水文地质条件模拟钢管桩的受力情况，获得钢管桩内侧和外侧的多个主动土压力受力点和被动土压力受力点；

步骤S3，分别根据下式(1)和(2)确定各主动土压力受力点和被动土压力受力点的受力，

其中，P_ai表示第i个受力点处的主动土压力，P_pi表示第i个受力点处的被动土压力，γ表示墙后填土的重度，h表示第i个受力点至填土表面的距离，表示第i个受力点处填土的内摩擦角；

步骤S4，建立钢管桩和拉索的受力模型；

步骤S5，多种不同直径的钢管和钢管桩和不同直径或/和不同材质的拉索的多种组合，判断不同拉索和不同钢管桩的不同组合方式的应力及位移是否在规定范围内；

步骤S6，采用在规定范围内的拉索和钢管桩的组合方式，利用坝体模型进行屈曲分析，判断拉索和钢管桩的组合方式的稳定性，根据施工要求选择符合稳定性要求的拉索和钢管桩的组合方式；

当得到符合应力要求、位移要求和稳定性要求的多种组合方式时，执行以下步骤：

存储已完成施工的围堰的设计参数；

将已完成施工的围堰的设计参数经过步骤S1-S6，得到已完成施工的围堰的拉索和钢管桩不同组合方式的稳定性；

按照稳定性降序排列对已完成施工的围堰的组合方式和未施工的围堰的组合方式进行权重减小的赋值；

保留已完成施工的围堰的实际的组合方式对应的权重，已完成施工的围堰的其他组合方式的权重设为0；

采用聚类方法按照组合方式的稳定性及其权重对已完成施工的围堰和未施工的围堰进行聚类，得到与未施工的围堰相似的已完成施工的围堰的聚类结果；

根据聚类结果中已完成施工的围堰的拉索和钢管桩的组合方式和施工条件选择未施工的围堰的符合稳定性要求的拉索和钢管桩的最佳组合方式。

2.根据权利要求1所述的筑坝围堰钢管桩受力分析方法，其特征在于，在步骤S2中，对钢管桩分工况进行钢管桩受力模拟，所述工况包括：湖床地质的种类、钢管桩打桩位置和桩底标高。

3.根据权利要求2所述的筑坝围堰钢管桩受力分析方法，其特征在于，所述工况包括第一工况和第二工况，在第一工况中，湖床地质包括淤泥质土和粉质粘土，钢管桩打在粉质粘土中，在第二工况中，湖床地质为淤泥质土，钢管桩打在淤泥质土中。

4.根据权利要求1所述的筑坝围堰钢管桩受力分析方法，其特征在于，在步骤S3中，钢管桩与围堰和湖床接触的主动土压力受力点和被动土压力受力点分别根据公式(1)和(2)进行受力点上侧受力分析和受力点下侧受力分析。