弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏的力学模型研究

【目的】探讨弧形坡脚梯形渠道衬砌结构冻胀破坏的力学模型，以科学指导衬砌体的设计与建设。【方法】通过对弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏机理及破坏特征的分析，指出了弧形坡脚梯形渠道砼衬砌整体结构的计算简图，是在法向冻胀力、切向冻结力和重力共同作用下的近似薄壳拱形结构，基于此建立了该砼衬砌整体结构冻胀破坏的力学模型。【结果】求出了冻胀控制内力及最大拉应力的计算公式，并结合砼板抗裂条件，给出了胀裂部位、衬砌板厚及抗冻胀破坏验算的一系列计算方法。【结论】弧形坡脚梯形渠道砼衬砌结构较梯形渠道法向冻胀力数值小、分布均匀、恢复力大，整体适应变形及抗冻胀能力强，从而优于梯形断面，为弧形坡脚梯形渠道防冻胀设计提供了科学依据。