[发明专利]塑性混凝土心墙

摘要

本发明涉及一种采用非线性有限元方法对塑性混凝土心墙土石坝的心墙的几何厚度进行优化，从而确定土石坝工程中最合理厚度心墙的设计方法，属于水工结构工程应用研究领域。本发明首先根据塑性混凝土心墙土石坝的体型设计图，用大型有限元软件ABAQUS建立不同几何厚度心墙的土石坝最大断面的二维计算模型；对塑性混凝土心墙与土石坝的坝壳料相接之处采用有限元的接触单元进行模拟，分析正常运行工况下土石坝的不同厚度塑性混凝土心墙所承受的最大抗拉力及最大水平剪应变，并以此作为心墙厚度优化设计的控制指标，从而确定塑性混凝土心墙土石坝工程中既满足工程要求有经济合理的心墙几何厚度。本发明理论明确、便于理解、计算简单，采用非线性有限单元法研究了塑性混凝土心墙土石坝中心墙的最优化几何厚度，无论在土石坝工程的设计及施工方面，还是在工程经济方面都有极为重要的意义。

主权项

用非线性有限元方法对土石坝的塑性混凝土心墙的几何厚度进行优化，从而确定土石坝工程中心墙最合理厚度的设计方法，其具体步骤如下：Step1、根据塑性混凝土心墙（1）土石坝的设计图，利用ABAQUS软件建立不同厚度心墙（1）的土石坝最大断面的二维有限元模型，其中上下游坝壳（2）、塑性混凝土心墙（1）及部分地基（3）；在该有限元模型中，上下游坝壳（2）采用土体的邓肯张本构模型，混凝土心墙（1）、灌浆帷幕（4）采用线弹性本构模型、强风化地基（3）岩石采用D‑P岩石本构模型，弱风化及未风化地基岩石采用线弹性本构模型，并且对于塑性混凝土心墙（1）与坝壳料（2）相接触之处采用接触单元进行模拟；Step2、利用ABAQUS的U‑mat二次开发的外接口接入土体的邓肯张本构模型程序，对Step1中的不同心墙（1）厚度的土石坝进行正常运行工况下的分析，得出不同厚度心墙承受的最大抗拉力和最大水平剪应变及其所出现的部位；Step3、对Step2中得出的不同厚度心墙（1）所承受的最大拉应力及最大水平剪应变进行心墙（1）厚度‑最大拉应力函数拟合分析及心墙（1）厚度‑最大水平剪应变函数拟合分析，从而确定既满足工程要求有经济合理的心墙（1）厚度。