基于热力耦合的砼衬砌渠道冻胀开裂数值模拟

来源：计算力学学报杂志2019年第2期北京时间：

作者：李敬军,贺向丽,邱流潮,刘瑞强,周博林

单位：中国农业大学 水利与土木工程学院, 北京 10083,中国农业大学 水利与土木工程学院, 北京 10083,中国农业大学 水利与土木工程学院, 北京 10083,中国农业大学 水利与土木工程学院, 北京 10083,中国农业大学 水利与土木工程学院, 北京 10083

摘要：在我国北方地区，衬砌渠道的冻胀破坏现象严重阻碍着渠道的正常运行，冻胀问题亟待解决。根据砼梯形衬砌渠道的受力特点，在对渠道冻胀现象进行了适当简化和合理假设的基础上，通过使用扩展有限元方法XFEM，直接建立了温度荷载和裂纹发展之间的关系，对渠道的砼衬砌结构在温度应力作用下裂纹产生的位置进行了预测，模拟了裂纹在冻胀作用下的扩展形式和破坏状态。模拟结果直观分析了梯形渠道在冻胀作用下从阴坡到底板再到阳坡依次破坏的过程，解释了不均匀冻胀会影响各部分冻胀破坏程度的原因，验证分析了渠道衬砌板的裂纹为I+Ⅱ型复合裂纹和因此产生的受力状态，从而为渠道抗冻胀设计提供了分析办法。

关键词：梯形渠道,冻胀破坏,扩展有限元,裂纹开展,数值模拟,

基金资助：黑龙江省松花江干流治理工程科学研究实验项目（SGZL/KY-12）资助项目.