(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210659481.1 (22)申请日 2022.06.13 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114741775 A (43)申请公布日 2022.07.12 (73)专利权人 山东科技大 学 地址 266590 山东省青岛市黄岛区前湾港 路579号山东科技大 学土建学院 (72)发明人 刘金忠　陈旭光　张雨坤　王凯　 马顺顺　 (74)专利代理 机构 北京君慧知识产权代理事务 所(普通合伙) 11716 专利代理师 王彬 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/20(2020.01) E02D 27/24(2006.01) E02D 27/42(2006.01) F03D 13/25(2016.01) F03D 13/20(2016.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 114218653 A,2022.03.22 审查员 李锦川 (54)发明名称 一种复合受荷吸力式基础的水平极限承载 力计算方法 (57)摘要 本申请涉及海洋工程基础结构技术领域， 公 开了一种复合受荷吸力式基础的水平极限承载 力计算方法， 包含以下步骤： 获得吸力式基础的 基础参数和土体参数； 获得已知的吸力式基础外 部复合荷载参数； 计算吸力式基础的单位长度水 平土抗力； 计算吸力式基础承受的其他抗力； 计 算吸力式基础的水平极限承 载力和极限弯矩； 根 据水平极限承 载力和极限弯矩拟合绘制M ‑H包络 线， 得到第一M ‑H线性表达式； 根据水平荷载偏心 距得到第二M ‑H线性表达式； 联立求解， 得到吸力 式基础的水平极限承载力、 极限弯矩； 计算吸力 式基础的安全系数。 本申请的计算方法用到的计 算参数与计算理论为海洋基础设计 常用参数， 具 有较强的工程 适用性。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 114741775 B 2022.09.13 CN 114741775 B 1.一种复合受荷吸力式基础的水平极限承载力计算方法， 其特征在于， 该计算方法包 括以下步骤： （1） 获得吸力式基础的基础参数和土体参数， 所述基础参数包括长度 、 直径 、 顶盖厚 度 、 侧壁厚度 、 密度 ， 所述土体参数包括有效单位重度 、 内摩擦角 ， 获得吸力式基 础‑土体摩擦系数 ； （2） 获得已知的吸力 式基础外部载荷的复合荷载参数， 所述的复合荷载参数包括竖向 载荷 、 水平载荷 和弯矩 ； （3） 基于 曲线方法， 计算吸力式基础的单位长度水平土抗力 ； 土体为砂土的情况 下， 计算吸力式基础的单位长度水平土抗力 具体为： （31） 根据 曲线方法， 确定砂土的水平向土抗力系数 、 ； （32） 计算吸力式基础的单位长度水平土抗力 的公式为： ； 其中， 为直径， 为土体深度， 为有效单位重度； 土体为黏土的情况 下， 计算吸力式基础的单位长度水平土抗力 具体为： ； 其中， 为常量， 为黏土的不 排水抗剪强度； （4） 根据步骤 （1） ‑（3） 中的所述基础参数、 土体参数、 复合荷载参数以及单位长度水平 土抗力， 计算吸力式基础的承受的其 他抗力； （5） 根据吸力式基础的承受的抗力， 建立竖向力、 水平力和弯矩平衡方程， 计算某一转 动中心深度处的吸力式基础的水平极限承载力 和极限弯 矩 ； 竖向力、 水平力和弯 矩平衡方程具体为： 由竖向力平衡建立吸力式基础竖向力的平衡方程： ； 其中， 为内部土体的浮重， 为前侧的水平向土抗力 产生的前侧竖向摩擦力， 为后侧的水平向土抗力 产生的后侧竖向摩擦力， 为底部承受的竖向反力； 由水平力平衡建立吸力式基础水平力的平衡方程： ； 其中， 为前侧的水平向土抗力， 为后侧的水平向土抗力， 为底部的水平向摩 擦力； 由顶面中心 弯矩平衡建立吸力式基础顶面中心点处弯 矩的平衡方程： ； 其中， 为前侧水平向土抗力 相对于基础顶部中心点的第一弯矩， 为后侧 的水平土抗力 相对于基础顶部中心点的第二弯矩， 为前侧竖向摩擦力 相对于权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114741775 B 2基础顶部中心点的第三弯矩， 为竖向摩擦力 相对于基础顶部中心点的第四弯矩， 为水平向摩擦力 相对于基础顶部中心点的第五弯矩， 为竖向反力 相对于基础 顶部中心点的第六弯 矩； 土体为砂土的情况下， 根据基础竖向力、 水平力的平衡方程， 计算吸力式基础的水平极 限承载力 具体为： ； 其中， 为水密度， 为吸力式基础的转动中心深度； 根据基础顶面中心处弯 矩的平衡方程， 极限弯 矩 具体为： ； 土体为黏土的情况下， 根据基础竖向力、 水平力的平衡方程， 吸力式基础的水平极限承 载力 具体为： ； 根据基础顶面中心处弯 矩的平衡方程， 极限弯 矩 具体为： ； （6） 获得多个转动中心深度处的水平极限承载力 和极限弯矩 ， 根据所述水平极限承 载力 和极限弯 矩 拟合绘制 包络线， 得到第一 线性表达式； （7） 计算水平荷载偏心 距 ， 根据所述水平荷载偏心 距 得到第二 线性表达式； （8） 对第一 线性表达式和第二 线性表达式联立求解， 得到吸力式基础的 水平极限承载力 、 极限弯矩 ； （9） 计算吸力式基础的安全系数 。 2.根据权利要求1所述的一种复合受荷吸力式基础的水平极限承载力计算方法， 其特权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114741775 B 3