[发明专利]一种基于MATLAB进行P‑Y曲线的自动化计算方法

摘要

本发明公开了一种基于MATLAB进行P‑Y曲线的自动化计算方法，它包括以下步骤(一)根据地质勘察单位提供的地勘资料，填写六个参数并输入到MATLAB中调用；(二)根据输入的参数对黏土或砂土进行数据处理；(三)将步骤(二)得到的数据处理结果经过输出处理后即得到最终计算结果P‑Y文本文件和P‑Y图形文件，供海上风机桩基基础设计人员使用。本发明实现P‑Y曲线的自动化计算，计算速度快，并经过密的验证程序，计算完整无误的同时计算速度得到了质的提高，人工成本节约1000倍以上；此外，本发明实现了计算结果和编程的可视化，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来。

主权项

一种基于MATLAB进行P‑Y曲线的自动化计算方法，其特征在于，它包括以下步骤：(一)：首先，根据地质勘察单位提供的地勘资料，填写六个参数并输入到MATLAB中调用：(1a)软黏土包括直径、土层号、三轴仪试验中最大主应力差一半时的应变值、土的重度、原状黏土不排水抗剪强度的标准值、泥面以下桩的任一深度；依据地质勘查报告获得土的物理性质参数：不排水抗剪强度标准值Cu、土的重度γ、泥面以下桩的任一深度Z、系数ζ、桩径D、相关系数ρ、泥面以下Z深度处桩的侧向水平变形Y、三轴仪试验中最大主应力差一半时的应变值ε50；(1b)砂土包括直径、土层号、土层位于水上/水下、土的重度、内摩擦角、泥面以下桩的任一土层深度；依据地质勘查报告获得土的物理性质参数：内摩擦角φ、泥面以下桩的任一深度Z、桩径D、土的重度γ、计算系数Ψ、泥面以下Z深度处桩的侧向水平变形Y；(二)：根据输入的参数对黏土或砂土进行数据处理：(2a)软黏土的数据处理计算过程如下：不排水抗剪强度标准值Cu小于等于96kPa的软黏土，在非反复荷载作用下P－Y曲线按下列规定确定：(2a.1)极限水平土抗力转折点的深度Zr，可按下式计算：Zr=6Cudγd+ζCu]]>(2a.2)桩侧单位面积的极限水平土抗力标准值Pu可按下列公式计算：当Z<Zr：当Z≥Zr：Pu＝9Cu(2a.3)桩周土达极限水平土抗力之半时，相应桩的侧向水平变形Y50可按下列公式计算：Y50＝ρε50d(2a.4)软黏土中桩的P‑Y曲线，可按下列公式确定：当Y/Y50<8时：当Y/Y50≥8时：P＝Pu其中，Pu：泥面以下Z深度处桩侧单位面积极限水平土抗力标准值，单位：kPa；Cu：原状黏土不排水抗剪强度的标准值，单位：kPa；γ：土的重度，单位(kN/m3)；Z：泥面以下桩的任一深度，单位：m；ζ：系数，取0.5；D：桩径，单位：m；Zr：极限水平土抗力转折点的深度；P：泥面以下Z深度处作用于桩上的水平土抗力标准值，单位：kPa；Y：泥面以下Z深度处桩的侧向水平变形，单位：mm；Y50：桩周土达极限水平土抗力之半时，相应桩的侧向水平变形，单位：mm；ρ：相关系数，取2.5；ε50：三轴仪试验中最大主应力差一半时的应变值；对饱和度较大的软黏土，也可取无侧线抗压强度qu一半时的应变值；(2b)砂土的数据处理计算过程如下：(2b.1)依据《港口工程桩基规范》获得系数C1、C2、C3以及土抗力的初始模量K；(2b.2)砂土单位桩长的极限水平土抗力标准值Pu可按下列公式计算:当Z<Zr：Pu＝(C1Z+C2d)γZ当Z≥Zr：Pu＝C3dγZ(2b.3)计算系数Ψ，按下列公式计算:ψ=(3.0-0.8Zd)≥0.9]]>(2b.4)泥面以下Z深度处桩侧单位面积极限水平土抗力标准值，可按下列公式计算:P=ψPuth(KZψPuY)]]>其中，Pu：泥面以下Z深度处桩侧单位面积极限水平土抗力标准值，单位：kPa；C1、C2、C3：系数，按《港口工程桩基规范》图D.2.3确定；Z：泥面以下桩的任一深度，单位：m；D：桩径，单位：m；γ：土的重度，单位(kN/m3)；P：泥面以下Z深度处作用于桩上的水平土抗力标准值，单位：kPa；Ψ：计算系数；K：土抗力的初始模量，按《港口工程桩基规范》图D.2.4确定，单位：kN/m3；Y：泥面以下Z深度处桩的侧向水平变形，单位：mm；φ：内摩擦角；(三)：将步骤(二)得到的数据处理结果经过输出处理后即得到最终计算结果：P‑Y文本文件和P‑Y图形文件，供海上风机桩基基础设计人员使用。