MATLAB实用教程-岩土之星.PPTVIP

土木工程应用程序设计_02_MATLAB综合应用实例 2.1 概述 1 2.2 浅基础沉降计算 1 理论基础 2 编程实现 (1) 进入MATLAB程序设计平台 (2) 进行图形用户界面外观设计 (3) 输入菜单与控件的回调函数 2.3 单桩荷载位移关系的模拟 1 理论基础 2 编程实现 习题2 2.1 概述 MATLAB把MATLAB平台看作编辑、编译、连接、执行融为一体，将数学问题的许多算法编成了大量库函数、具有许多解决问题的工具箱，具有强大的图形绘制、数据处理、数值计算、优化分析、数据可视化与符号计算功能，在熟悉不同命令理论基础和调用格式，可以解决实际应用中的许多数学问题，在数学算法分析、工程数据分析、工程技术等领域得到了广泛应用。只有与不同学科交叉、不同方法结合使用才能显示出MATLAB强大的应用能力。 本章将以综合算例的形式，介绍MATLAB在图像组分分析、图像小波分解、材料中变形场计算、浅基础沉降、单桩荷载位移关系模拟等方面的的一些应用。 2.2 浅基础沉降计算 _1 理论基础 设基础底面以下土层共有m层，第j（j=1,…,m）层分为n层，第i细层（i=1,…,n）厚度h(j,i)，该细层在自重应力p1(j,i)与附加应力p2(j,i)作用下对应孔隙比由e1(j,i)变为e2(j,i)，由此得到基础底面最终沉降量计算公式。 　计算浅基础沉降，必须计算各细层的自重应力与附加应力，还要确定自重应力与总应力（自重应力与附加应力之和）对应的孔隙比。自重应力p(j,i) 可以根据土层埋深（或厚度）以及土的基本物理力学性质指标确定，附加应力由Boussineq解或Mindlin解积分获得。 　　自重应力与总应力对应的孔隙比，可通过压缩试验成果确定。根据室内土工压缩试验，可得应力{p(j,k)}与对应孔隙比{e(j,k)}（k=1,…,l,l为加荷级数）及相应的压缩曲线（e-p曲线），压缩曲线可假定为双曲线形式，拟合参数a, b可用非线性最小二乘法命令lsqnonlin确定。 进行图形用户界面设计时，可将压缩层计算深度、土层分层数直接在界面上输入，通过不同控件的回调函数计算不同深度的附加应力与基础底面的沉降。 2.2 浅基础沉降计算 _2 编程实现 _(1) 进入MATLAB程序设计平台 　　进行图形用户界面设计时，可将压缩层计算深度、土层分层数直接在界面上输入，通过不同控件的回调函数计算不同深度的附加应力与基础底面的沉降。 　　选择“【MATLAB安装目录】\bin\matlab.exe”进入MATLAB程序设计平台。 浅基础沉降计算 _2 编程实现 _(2) 进行图形用户界面外观设计 　　在MATLAB程序设计平台中，选择FileNewGUI，在弹出对话框中选择BlankGUI (Default)，显示图形用户设计平台。在该平台中，进行外观设置，菜单及有关属性设置见表7-3，对应的外观见图7-18，同时，将图保存至工作目录。 　　注意输入法，撇号应该使用‘、而不用’；若回调函数使用当前目录下的C07_14.m、则其Callback属性应使用C07_14。 浅基础沉降计算 _2 编程实现 _(3) 输入菜单与控件的回调函数 　　在工作目录下，编辑各回调函数代码：　 　　C07_14.m~C07_20.m 2.3 单桩荷载位移关系的模拟 _1 理论基础 　　在桩顶荷载作用下，可以得到桩-土体系模型。在桩身任取微段，得到静力平衡条件/与微元体产生的弹性压缩量计算公式/轴力计算式． 　　编程步骤： 　　步骤1 将桩身分成若干小段，各个分段长度根据土层厚度和计算精度确定，但每一个分段必须在同一土层中。 　　步骤2 假定桩端沉降量，计算任一微n段土层阻力和轴力。轴力增量和位移增量误差小于给定误差时跳出循环计算，否则迭代计算。 　　步骤3 根据第n＋1段土层底面的阻力和位移，继续进行下一段土层计算，直到将全部的土层段计算完成，所得最上面那段土层的、可以认为是桩顶（承台底面）的荷载和位移。 步骤4 假定新的桩端沉降量，重新上述步骤计算，直到得出假定桩端的沉降量为时桩顶的荷载和位移。 　　步骤5 将足够多的S和P在在P-S坐标轴上点出，即为荷载－位移曲线。 　　上述算法中，土层顺序从下往上，计算第一段土层时假设的是桩端位移和轴力(反力)。 单桩荷载位移关系的模拟 _2 编程实现 [例2-9]　将桩身分成若干小段、每一分段位于同一土层中，假设桩径d为1.2m，桩长为18.5m，桩入土深度为11m，嵌岩深度为7.5m，桩的弹性模量E为31500MPa，土的计算参数为1/a=25MN/m3和1/