申请/专利权人：福建永福电力设计股份有限公司

申请日：2023-01-16

公开（公告）日：2023-11-03

公开（公告）号：CN116127807B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F17/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.03#授权;2023.06.02#实质审查的生效;2023.05.16#公开

摘要：本发明涉及一种海上风电吸力桩基础PY曲线计算方法。该方法包括：步骤S1、确定土壤强度和刚度参数；步骤S2、采用有限元分析软件建立吸力桩模型，对模型施加规定水平位移，建立并提取土抗力数值；步骤S3、对位移、土抗力数值结果作归一化处理，使用tanh函数拟合数据；步骤S4、建立一种可用于评价任意几何形状吸力桩与土强度的土壤响应的数学模型。本发明提出了一种吸力桩P‑Y曲线计算方法，能够在输入参数有限的情况下预测吸力桩基础的土体横向行为，相较传统的P‑Y曲线，可以更好地反映吸力桩基础的几何形状特征。

主权项：1.一种海上风电吸力桩基础PY曲线计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、确定土壤强度和刚度参数；步骤S2、采用有限元分析软件建立吸力桩模型，对吸力桩模型施加预定水平位移，建立并提取土抗力数值；步骤S3、对位移、土抗力数值结果作归一化处理，使用tanh函数拟合数据；步骤S4、建立一种可用于评价任意几何形状吸力桩与土强度的土壤响应的数学模型；所述步骤S1具体为：确定土壤强度和刚度参数，所述参数包括：内摩擦角泊松比v、割线模量E50、卸载-再加载模量Eoed、固结试验的切线模量Eur、初始剪切模量G0、剪切应变阈值γ0.7、静止侧应力系数K0；①内摩擦角为： 其中，为角度偏差，取1～2°；Q为抗剪强度参数；ID为相对密度；为临界内摩擦角；p'为平均法向应力；②泊松比v为： ③割线模量E50、卸载-再加载模量Eoed与固结试验的切线模量Eur分别为： Eur＝3E506其中，m为应力相关幂指数；σ'为基准压力；σa为大气压力；④初始剪切模量G0、剪切应变阈值γ0.7与静止侧应力系数K0分别为： 其中，e为孔隙比；c'为有效黏聚力；σ'1为有效竖向应力，为有效内摩擦角；所述步骤S2具体为：步骤S21、使用有限元分析软件构建多个不同尺寸的吸力桩模型，并设置边界条件与网格划分；步骤S22、对吸力桩模型施加预定水平位移；步骤S23、提取并集成应力：利用沿吸力桩模型周边作用的正应力σN与剪应力τ1计算基础裙面受到的土抗力；吸力桩模型按深度分层，每层分为不同区域，求出这些区域的平均应力，乘以面积，得到作用在特定区域上的力；给定层的土抗力p为该层中所有区域的平均力之和除以该层的高度；所述步骤S3具体为：步骤S31、将步骤S2取得的原始数据绘制为P-Y曲线；步骤S32、对位移、土抗力数值结果作归一化处理；步骤S33、修整和拟合数据；所述步骤S32具体为：为消除P-Y曲线深度依赖性，对土抗力p和位移y分别依朗肯土抗力pR和桩径D作归一化处理；朗肯土抗力pR为： 其中，γ'为土壤比重；z为深度；为内摩擦角；分别为被动土压力系数、主动土压力系数，所述步骤S33具体为：吸力桩顶部与底部土抗力依朗肯土抗力pR归一化并不合理，视为边缘效应并忽略；数据修整后，拟合结果如下： 其中，p为土抗力；y为位移；D为桩径；K0为静止侧应力系数；β1、β3为参数，控制最大相对土抗力；β2、β4为拟合函数的形状系数；β1、β2、β3、β4可描述为桩径D、桩长L、内摩擦角的函数；所述步骤S4具体为：通过检查桩径D、桩长L的参数β1、β2、β3、β4与土壤强度参数内摩擦角的相关性，建立一种可用于评价任意几何形状吸力桩与土强度的土壤响应的数学模型；β1、β3均对的极限值有贡献，视为一对参数研究；参数β1、β3之和β1+β3与乘积β1β3可拟合为如下类型的线性函数： 其中，a1、a2、b1、b2为拟合系数；为内摩擦角；L为桩长；参数β2、β4之和β2+β4与乘积β2β4可拟合为如下类型的多项式形式： 其中，c1、c2、c3、d1、d2、d3为拟合系数；为内摩擦角；L为桩长。

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