【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抗震工程，尤其是一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法和系统。
技术介绍
1、桩基由于具备抗倾覆能力强，承载力高以及稳定性强等特点，因此在港口工程的建设中备受青睐。然而，国内外的震害调查显示，在中等强度地震乃至强震的作用下，港口设施中码头桩基仍会发生破坏，典型的如1989年，美国发生的loma prieta地震给位于奥克兰港的第七街码头带来了极大的破坏，根据调研，码头后侧回填砂土出现了强烈的侧向流动现象，致使码头桩基产生了剧烈的竖向沉降和海侧滑移，并由此引发大量码头桩基发生屈曲失稳破坏。
2、针对桩基的屈曲失效问题，国内外学者普遍采用物理模型试验和数值分析方法，但液化侧扩流场地码头桩基的地震反应是一个极其复杂的动力问题，涉及到桩的非线性、土体液化、桩和土体的运动相互作用、上部结构和桩基的惯性相互作用等一系列问题，尽管物理模型试验可以真实刻画液化侧扩流场地码头桩基地震反应规律，但每次试验所需费用较高、加上试验周期较长且每次试验所能研究的工况非常有限；而数值分析方法需要投入大量的计算资源和时间以及对输入参数进行精确的评估和选择，存在计算耗时过高、计算代价过大等局限性。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法和系统，能够预测不同工况下液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力。
2、本专利技术一方面所采取的技术方案是：
3、一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载
4、通过地震工程模拟平台构建码头桩基地震反应数值模型；
5、获取多条地震动，根据多条所述地震动和所述码头桩基地震反应数值模型，得到不同工况下桩基的地震反应，进而根据所述地震反应构建码头桩基屈曲分析模型，并根据所述码头桩基屈曲分析模型确定不同工况下桩基的竖向极限承载力；
6、根据多条所述地震动和所述竖向极限承载力构建桩基竖向承载力数据库，进而根据多重算法对所述桩基竖向承载力数据库进行训练，得到竖向承载力预测模型；
7、获取待预测桩基的第一地震动参数、第一桩径以及第一桩顶荷载，将所述第一地震动参数、所述第一桩径以及所述第一桩顶荷载输入所述竖向承载力预测模型，得到所述待预测桩基的竖向极限承载力。
8、进一步，所述通过地震工程模拟平台构建码头桩基地震反应数值模型这一步骤，其具体包括：
9、通过所述地震工程模拟平台模拟土体的本构模型、桩-土接触面、桩、桩顶以及端承桩的边界条件；
10、根据u-p方程模拟饱和土体-基础-结构体系地震反应；
11、根据所述土体的本构模型、所述桩-土接触面、所述桩、所述桩顶、所述端承桩的边界条件以及所述饱和土体-基础-结构体系地震反应构建所述码头桩基地震反应数值模型。
12、进一步，所述u-p方程包括流量守恒方程和水-土混合物运动方程，所述流量守恒方程的表达式如下：
13、mü+∫ωbtσ′dω-qp＝fu
14、其中，m表示质量矩阵，u表示土颗粒位移向量，b表示应变-位移矩阵，σ'表示有效应力向量，q表示土-水耦合的离散梯度算子，p表示土体孔压向量，fu表示体积力在水-土混合物中给定的边界条件；
15、所述水-土混合物运动方程的表达式如下：
16、
17、其中，s表示压缩矩阵，h表示土体渗透系数矩阵，fp表示体积力在液相中给定的边界条件。
18、进一步，各所述地震动均包括多个第二地震动参数、多个第二桩径以及多个第二桩顶荷载，所述根据多条所述地震动和所述码头桩基地震反应数值模型，得到不同工况下桩基的地震反应这一步骤，其具体包括：
19、将各所述第二地震动参数、各所述第二桩径以及各所述第二桩顶荷载进行自由组合，得到多组特征参数；
20、将各组所述特征参数输入所述码头桩基地震反应数值模型，得到不同工况下桩基的所述地震反应。
21、进一步，所述根据所述地震反应构建码头桩基屈曲分析模型，并根据所述码头桩基屈曲分析模型确定不同工况下桩基的竖向极限承载力这一步骤，其具体包括：
22、根据所述地震反应和惯性荷载作用得到地震全过程的所述码头桩基屈曲分析模型；
23、在所述码头桩基屈曲分析模型中的桩顶处逐级施加位移荷载，进而根据牛顿迭代法计算得到桩顶轴向荷载-位移曲线；
24、根据非线性屈曲分析理论确定所述桩顶轴向荷载-位移曲线的极值点，进而根据所述极值点确定不同工况下桩基的所述竖向极限承载力。
25、进一步，根据多条所述地震动和所述竖向极限承载力构建桩基竖向承载力数据库这一步骤，其具体包括：
26、以所述第二地震动参数、所述第二桩径以及所述第二桩顶荷载作为输入变量，以所述竖向极限承载力作为输出变量，构建所述桩基竖向承载力数据库。
27、进一步，所述多重算法包括决策树、随机森林、k-近邻、人工神经网络、极端梯度提升以及高斯过程回归。
28、本专利技术另一方面所采取的技术方案是：
29、一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测系统，包括：
30、地震反应模型构建模块，用于通过地震工程模拟平台构建码头桩基地震反应数值模型；
31、屈曲分析模型构建模块，用于获取多条地震动，根据多条所述地震动和所述码头桩基地震反应数值模型，得到不同工况下桩基的地震反应，进而根据所述地震反应构建码头桩基屈曲分析模型，并根据所述码头桩基屈曲分析模型确定不同工况下桩基的竖向极限承载力；
32、预测模型构建模块，用于根据多条所述地震动和所述竖向极限承载力构建桩基竖向承载力数据库，进而根据多重算法对所述桩基竖向承载力数据库进行训练，得到竖向承载力预测模型；
33、结果预测模块，用于获取待预测桩基的第一地震动参数、第一桩径以及第一桩顶荷载，将所述第一地震动参数、所述第一桩径以及所述第一桩顶荷载输入所述竖向承载力预测模型，得到所述待预测桩基的竖向极限承载力。
34、本专利技术另一方面所采取的技术方案是：
35、一种计算机设备，包括：
36、至少一个处理器；
37、至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
38、当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现前面所述的液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法。
39、本专利技术另一方面所采取的技术方案是：
40、一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由所述处理器执行时用于实现前面所述的液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法。
41、本专利技术的有益效果是：本专利技术的液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法和系统，通过构建码头桩基地震反应数值模型和码头桩基屈曲分析模型确定不同工况下桩基的竖本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，所述通过地震工程模拟平台构建码头桩基地震反应数值模型这一步骤，其具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，所述u-p方程包括流量守恒方程和水-土混合物运动方程，所述流量守恒方程的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，各所述地震动均包括多个第二地震动参数、多个第二桩径以及多个第二桩顶荷载，所述根据多条所述地震动和所述码头桩基地震反应数值模型，得到不同工况下桩基的地震反应这一步骤，其具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，所述根据所述地震反应构建码头桩基屈曲分析模型，并根据所述码头桩基屈曲分析模型确定不同工况下桩基的竖向极限承载力这一步骤，其具体包括：
6.根据权利要求4所述的一种液化侧
7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，所述多重算法包括决策树、随机森林、K-近邻、人工神经网络、极端梯度提升以及高斯过程回归。
8.一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测系统，其特征在于：包括：
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由所述处理器执行时用于实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，所述通过地震工程模拟平台构建码头桩基地震反应数值模型这一步骤，其具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，所述u-p方程包括流量守恒方程和水-土混合物运动方程，所述流量守恒方程的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，各所述地震动均包括多个第二地震动参数、多个第二桩径以及多个第二桩顶荷载，所述根据多条所述地震动和所述码头桩基地震反应数值模型，得到不同工况下桩基的地震反应这一步骤，其具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种液化侧扩流场地码头桩基竖向极限承载力预测方法，其特征在于，所述根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：张效禹，王圣坤，贺德胜，岑志豪，崔杰，刘海，刘超，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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