整体式u形渠道混凝土衬砌结构冻胀破坏力学模型

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1、学兔兔www.xuetutu.com水利水电技术第46卷2015年第4期整体式U形渠道混凝土衬砌结构冻胀破坏力学模型李翠玲，唐少容，王红雨(1．宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川750021；2．宁夏正业通工程咨询有限责任公司，宁夏银川750011)摘要：通过对整体式小型U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏特征及原因分析，将结构简化为在法向冻胀力、法向冻结力、切向冻结力和重力共同作用下的超静定两铰拱，应用结构力学原理求解出衬砌板的冻胀力及内力图，结合混凝土板抗裂条件，给出了最大拉应力、衬砌板厚和抗冻胀破坏验算的公式，并对整体式与两拼式u形衬砌板冻胀效应进行了比对。结果表明，整体

2、式u形混凝土衬砌渠道由于具有冻胀变形均匀、法向冻胀力小、抗冻胀能力强等特点，优于传统的两拼式u形渠道断面。关键词：整体式U形渠道；混凝土衬砌结构；冻胀破坏；力学模型中图分类号：TV314文献标识码：A文章编号：1000—0860(2015)04—0148·05Mechanicalmodeloffrost-heavingdamageforintegralU—shapedconcreteliningcanalLICuiling，TANGShaorong，WANGHongyu(1．CollegeofCivilandHydraulicEngineering，NingxiaUni

3、versity，Yinchuan750021，Ningxia，China；2．NingxiaZhengyetongEngineeringConsultingCo．，Ltd．，Yinchuan750011，Ningxia，China)Abstract：Throughtheanalysisonthecausationsandcharacteristicsofthefrost—heavingdamageofsmallintegralU—shapedcon—creteliningcanal，thestructureissimplifiedintostaticallyindete

4、rminatetwo—hingedarchunderthecommoneffectofnormalfrostheavingforce，normalandtangentialfrost-heavingforceandgravity，andthenthefrostheavingforceandinternalforcediagramfortheliningslabaresolvedoutwiththeprincipleofstructuralmechanics．Inaccordancewiththeanti—crackingconditionoftheconcretesla

5、b，theformulasforcalculatingthem~imumtensilestress，liningslabthicknessandfrost—heavingdamagearegivenout，furthermore，thefrost—heavingeffectofboththeintegralanddoublesplicingarc—slabU—shapedliningslabsarecomparedaswel1．TheresultshowsthatthesectionoftheintegralU—shapedconcreteliningcanalisbe

6、tterthanthatoftheconventionalU—shapedcanallinedwiththedoublesplicingarc—slabduetoitsuniformfrost—heavingdeformation，smallernormalfrostheavingforceandstrongerfrost-heavingresistance．Keywords：integralU-shapedcanal；concreteliningstructure；frost—heavingdamage；mechanicalmodel宁夏引黄灌区作为一个历史悠久的灌区

7、，末级渠我国通过多年的研究，制定了相关行业技术规系面广量大，但渠系水利用系数较低。大量工程实践范，但仍无法彻底解决衬砌体的冻胀破坏现象。证明，渠道防渗衬砌可以减少70％～90％渗漏损理论研究与实践经验均表明，合理的衬砌结构断面形失】J。由于地处季节性冻土区，宁夏引黄灌区渠道式是防治渠道冻胀破坏的有效措施之一。衬砌受冻胀破坏严重，影响了渠道输水效率的正常发挥。收稿日期：201406．2O季节性灌区输配水渠道防渗衬砌结构冻胀破坏的基金项目：国家自然基金资助项目(51269023)。研究与防治是国内外学者长期探索的热点之一l3』。作者简介：李翠