[发明专利]塑性混凝土心墙

权利要求书

1.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土石坝的设计图，利用ABAQUS软件建立不同厚度心墙的土石坝最大断面的二维有限元模型，其中上下游坝壳、塑性混凝土心墙及部分地基；在该有限元模型中，上下游坝壳采用土体的邓肯张本构模型，混凝土心墙、灌浆帷幕采用线弹性本构模型、强风化地基岩石采用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与坝壳料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所承受的最大拉应力及最大水平剪应变进行心墙厚度-最大拉应力函数拟合分析及心墙厚度-最大水平剪应变函数拟合分析，从而确定心墙厚度。

2.根据权利要求1所述的采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，其特征在于：所述步骤Step1中根据塑性混凝土心墙土石坝的设计图，建立塑性混凝土心墙土石坝最大断面的二维ABAQUS有限元模型，并且根据采用土石坝的设计图进行不同材料分区确定坝体不同部位的材料属性。

3.根据权利要求1所述的采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，其特征在于：所述步骤Step1中对不同厚度的心墙土石坝进行非线性有限元分析时，对塑性混凝土心墙与土石坝坝壳料相接触的部位采用ABAQUS自带的能够切向运动而不能法向相互贯入的接触单元进行模拟。

4.根据权利要求1所述的采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，其特征在于：所述步骤Step2中对不同厚度的心墙土石坝进行非线性有限元分析时，对坝体不同部位采用不同的材料属性，对于坝壳土石料采用了ABAQUS特有的外接子程序接口接入U-mat邓肯张材料本构子程序进行定义坝壳料的材料属性。

5.根据权利要求1所述的采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，其特征在于：所述步骤Step3中确定最合理的混凝土心墙的厚度时建立心墙厚度-最大拉应力函数关系函数和心墙厚度-最大水平剪应变关系函数，采用多项式建立上述关系函数，从而根据两个多项式函数关系分析确定合理的塑性混凝土心墙的厚度值。