破碎波作用下桩基水平变形计算方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供一种破碎波作用下桩基水平变形计算方法、系统、设备及介质，其中方法包括：S1、获取工程海域海况信息；S2、计算出波长及波峰高度；S3、采用莫里森方程计算桩基所受的最大拖曳力和最大惯性力；S4、分别计算最大拖曳力和最大惯性力对桩基泥面处形成的第一弯矩和第二弯矩；S5、利用计算规则对波浪力、第一弯矩和第二弯矩进行计算，得到最大水平波浪力和最大波浪弯矩；S6、计算波浪破碎后对桩基的冲击荷载，以及冲击弯矩；S7、计算作用在桩基泥面处水平总力和总弯矩；S8、基于水平总力和总弯矩，根据m法计算破碎波作用下桩基泥面处水平变形。本发明专利技术能够简便的实现破碎波作用下桩基承载水平变形的计算，为海洋和海岸工程结构设计提供支撑。计提供支撑。计提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
破碎波作用下桩基水平变形计算方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于海洋和海岸工程
，尤其涉及一种破碎波作用下桩基水平变形计算方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]波浪荷载是海岸和海洋工程结构设计中最重要的荷载之一，波浪对圆柱结构作用荷载通常由莫里森方程计算，其中莫里森方程适用于非破碎波浪，而对于破碎波，莫里森方程已不再适用。波浪破碎是海洋波浪运动中一种常见的现象，特别是台风天气，波高巨大，波面陡峭，波浪易发生破碎。破碎波作用在桩基上时，对桩基结构产生巨大的冲击荷载，威胁桩基结构的安全。据调研，每年都有大量的由于破碎波造成的海洋和海岸工程结构破坏的事故发生。目前，我国有关海岸和海洋桩基结构设计规范中，对破碎波作用在桩基上的波浪荷载计算均没有明确条文说明及建议，因此，亟需一种破碎波作用下桩基水平变形计算方法，为海洋和海岸工程结构设计提供支撑。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种破碎波作用下桩基水平变形计算方法、系统、设备及介质，能够简便的实现破碎波作用下桩基承载水平变形的计算，为海洋和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破碎波作用下桩基水平变形计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取工程海域海况信息，所述海况信息至少包括最大波高以及最大波高对应的最大波浪周期；S2、基于所述最大波浪周期计算出波长，以及基于所述最大波高确定波峰高度；S3、采用莫里森方程计算桩基所受的波浪力，所述波浪力包括最大拖曳力和最大惯性力；S4、计算所述最大拖曳力对桩基泥面处形成的第一弯矩，以及计算所述最大惯性力对桩基泥面处形成的第二弯矩；S5、利用计算规则对所述波浪力、第一弯矩和第二弯矩进行计算，得到波浪对所述桩基作用的最大水平波浪力和作用在桩基泥面处的最大波浪弯矩；S6、计算波浪破碎后对所述桩基的冲击荷载，以及计算所述冲击荷载对桩基泥面处形成的冲击弯矩，具体如下：F
S
＝2πλη
max
ρRV
s2
(2)M
S
＝F
S
*H
L
(3)其中，V为线性波波速，L为波长，T为最大波浪周期，F
s
为波浪破碎后对桩基的冲击荷载，λ为冲击力系数，ρ为海水密度，R为桩基的外径的半径，V
s
为破碎波波速，V
s
＝1.1V，M
S
为冲击弯矩，η
max
为波峰高度，d为水深；S7、计算作用在桩基泥面处水平总力和作用在桩基泥面处的总弯矩，具体如下：F＝P
max
+F
S
(5)M＝M
max
+M
S
(6)其中，F为作用在桩基泥面处的水平总力，P
max
为最大水平波浪力，M为作用在桩基泥面处的总弯矩，M
max
为最大波浪弯矩；S8、基于所述水平总力和总弯矩，根据m法计算破碎波作用下桩基泥面处水平变形。2.根据权利要求1所述的破碎波作用下桩基水平变形计算方法，其特征在于，所述基于所述水平总力和总弯矩，根据m法计算破碎波作用下桩基泥面处水平变形的步骤包括：根据所述桩基的材料确定桩基材料的弹性模量；根据所述桩基的尺寸确定桩基截面的惯性矩：其中，I
P
为桩基截面的惯性矩，单位m4，D为桩基外径，d2为桩基内径；基于所述桩基材料的弹性模量和桩基截面的惯性矩确定弹性桩长度：其中，T为弹性桩长度，E
P
为桩基材料的弹性模量，单位kN/m2，m为基桩地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数，单位为kN/m4，b0为桩基换算宽度，取两倍基桩外径；
计算所述桩基桩身水平位移：其中，Y为桩基桩身泥面处的水平位移，单位m，A
y
、B
y
为桩基水平位移无量纲系数，分别取2.411和1.621。3.根据权利要求1所述的破碎波作用下桩基水平变形计算方法，其特征在于，所述采用莫里森方程计算桩基所受的波浪力的步骤包括：采用如下公式计算最大拖曳力和最大惯性力：P
Dmax
＝0.5C
D
γDH
max2
K1(10)P
Imax
＝0.5C
m
γAH
max
K2(12)其中，P
Dmax
为最大拖拽力，P
Imax
为最大惯性力，H
max
为最大波高，C
D
为拖拽力系数，C
m
为惯性力系统，γ为海水的重度，A为桩基的横断面面积，D为桩基外径，K1和K2为系数，z为为波峰高度η
max
。4.根据权利要求3所述的破碎波作用下桩基水平变形计算方法，其特征在于，所述计算所述最大拖曳力对桩基泥面处形成的第一弯矩，以及计算所述最大惯性力对桩基泥面处形成的第二弯矩的步骤包括：采用如下公式计算第一弯矩和第二弯矩：矩和第二弯矩：矩和第二弯矩：矩和第二弯矩：其中，M
Dmax
为第一弯矩，M
Imax
为第二弯矩，K3和K4为系数。5.根据权利要求4所述的破碎波作用下桩基...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵刘群，谢小明，吴浩，王冲，许彬彬，吴修坤，
申请(专利权)人：中交四航局第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：