一种基于MATLAB进行P‑Y曲线的自动化计算方法与流程

技术特征：

1.一种基于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C_u、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Z_r，可按下式计算：

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

(2a.2)桩侧单位面积的极限水平土抗力标准值P_u可按下列公式计算：

当Z<Z_r：

当Z≥Z_r：P_u＝9C_u

(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＝P_u

其中，P_u：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；Z_r：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q_u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P_u可按下列公式计算:

当Z<Z_r：P_u＝(C₁Z+C₂d)γZ

当Z≥Z_r：P_u＝C₃dγZ

(2b.3)计算系数Ψ，按下列公式计算:

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

(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:

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

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。

2.根据权利要求1所述的基于MATLAB进行P-Y曲线的自动化计算方法，其特征在于：所述砂土的输入参数中，内摩擦角的输入范围为[20,40]。