(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210706198.X (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 芮圣洁　国振　王立忠　张皓杰　 滕龙　孙兴业　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 万尾甜　韩介梅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于界面摩 擦、 内摩擦和端部抗力的锚 链轴向抗力计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于界面摩 擦、 内摩擦和 端部抗力的锚链轴向抗力计算方法， 属于海洋工 程锚泊系统领域。 该方法将提出了一种将锚链轴 向抗力分为界面摩擦、 内摩擦和端部抗力三部 分， 每部分基于锚链的构型单独进行计算分析。 在界面摩 擦部分， 将链砂界面剪切区域分为两个 部分： 包括侧界面摩擦区域Ab‑s和链环端面的界 面摩擦分量Ae‑s， 并对后者进行折减分析； 在内摩 擦部分假设砂粒摩擦发生在链环侧面； 端部抗力 则采用了十字形投影面积乘以太沙基承载力公 式。 本发明直接给出了单元链环轴向抗力的计算 方法， 基于界面摩擦、 内摩擦和端部抗力三分量 抗力， 可以直接基于锚链的构型给出锚链的抗力 的计算方法， 无需试验测试， 方便快捷。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115130291 A 2022.09.30 CN 115130291 A 1.一种基于界面摩擦、 内摩擦和端部抗力的锚链轴向抗力计算方法， 其特征在于， 首 先， 假设一个链环以及与其左右相连的链环的一半为一个单元链环， 并将一个单元链环视 为三维空心矩形盒； 单元链环轴向抗力fe， c可分解为三部分， 即砂土剪切抗力fsand、 链砂界 面剪切抗力finterface和内部被动抗力ftip： fe,c＝fsand+finterface+ftip (1) 其中， 砂土 剪切抗力的表达式如下： 式中， Asand是试验期间单元链环的砂土剪切面积； σ 是施加在锚链上的围压； 为砂土内 摩擦角峰值； 链砂界面剪切抗力表示 为： finterface＝Ainterface·σ·tan( δ ) (3) 式中， Ainterface是试验期间单元链环的砂钢界面剪切区域面积， δ是砂土内摩擦角的峰 值； 内部被动抗力表示 为： ftip＝Aend·Pu (4) 式中， Aend表示单元链环前面的接触面积； Pu是极限承载力。 2.根据权利要求1所述的一种基于界面摩擦、 内摩擦和端部抗力的锚链轴向抗力计算 方法， 其特 征在于， 计算Asand、 Ainterface以及Aend， 具体方法为： 首先， 需得到锚链的特征尺寸： 单个链环的标称链直径为db； 对于一个链环， Wb定义为链 环宽度， Lb定义为链环长度， 与链宽度垂直； 基于db、 Wb、 Lb这三个基本参数可以确定链的大 小； 从链环配置来看， 链环分为两个直杆和两个环形杆； 环形杆是半径为rb的半圆， 直杆长 度为Ls‑b； 链环内部宽度为Wi； 其中， 参数rb、 Ls‑b、 Wi可由三个 基本参数推导得到； 然后， 对链环表面进行划分： 链环侧平面As‑p表示与直杆和环形杆表面都相切的平面； 直杆表面Ab‑s定义为直杆外侧的半圆柱 表面； 链环端面Ae‑s指环形杆外表面； (1)Asand的计算 基于链环内的砂粒随锚链移动的假设， 砂粒摩擦发生在链环侧面； 由于相邻链环的相 交， 连接侧平 面内会出现重叠区域Ao‑a， 从而减少砂土剪切面积； 考虑到重叠效应， 单元链环 的砂土剪切面积为： Asand＝4(As‑p‑Ao‑a) (5) 其中重叠区域Ao‑a为两个断面圆面积： Ao‑a＝2 π·(db/2)2； (2)Ainterface的计算 Ainterface＝4(Ab‑s+Aend‑equ) (6) 式中， Ab‑s为侧界面摩擦区域， 即所述链环表面划分后得到的直杆表面， Aend‑equ为等效面 积； 等效面积Aend‑equ的计算基于端部摩擦力可以等效的假设， 端部摩擦力为： 其中， τ 为摩擦力； 等效面积Aend‑equ为db·R， R等于Wi/2； (3)Aend的计算权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130291 A 2单元链环前面的接触面积Aend是链环端面Ae‑s在沿着锚链长轴方向的投影面积。 3.根据权利要求1所述的一种基于界面摩擦、 内摩擦和端部抗力的锚链轴向抗力计算 方法， 其特 征在于， 所述极限承载力Pu的计算方法为： 基于地基承载力的计算公式得到极限承载力Pu， 其计算公式如下： 其中， 对于砂土， c等于 0； Nc和Nq、 Nγ为承载力系数； γ为土体容重； B为基础宽度； q设置为 端部承载力系数如下： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130291 A 3