考虑冻胀力和冻结力作用的梯形渠道衬砌冻胀破坏弹性地基梁模型

摘要

考虑基土冻胀作用于衬砌的法向冻胀力与界面冻结力的关系,基于弹性地基梁理论,建立开放系统中梯形渠道衬砌的冻胀破坏力学模型,使用解析法得到衬砌冻胀变形和内力解.通过与原型渠道及已有研究的冻胀变形进行对比,验证计算的正确性.研究结果表明:坡板最大冻胀变形发生在距离坡脚43％坡板长度处,最大弯矩发生在距离坡脚25％坡板长度处,这与已有的研究成果中梯形渠道衬砌破坏主要发生在距离渠坡坡脚25％～45％坡板长度处吻合.当考虑界面冻结力时,冻结力对挠度和剪力影响较小,而对弯矩的影响较大.界面的冻结力相当于作用于梁上的偏心拉压荷载,对弯矩有正叠加作用.因此,当仅考虑衬砌的刚度时,可不考虑冻结力的影响;但当重点考虑衬砌的强度时,应考虑界面冻结力的影响.