基于TCR传热原理的混凝土复合保温衬砌渠道防冻胀效果研究

来源：农业工程学报杂志2015年第20期北京时间：

作者：郭瑞,王正中,牛永红,刘铨鸿,王羿,

摘要：中国北方寒冷地区广泛采用保温措施进行渠道防冻胀，在苯板保温防冻胀设计中铺设厚度一般根据半理论半经验确定，并没有考虑衬砌板与保温板接触热阻及交错布置对保温性能与削减冻胀的影响。该文依据固体材料接触热阻（thermal contact resistance，TCR）原理与压力相关的传热本构模型，提出了混凝土复合保温衬砌新型式。通过ABAQUS有限元软件采用热力耦合模拟将其与普通型式的苯板保温渠道进行比较。结果表明：与普通保温衬砌渠道相比，外界负温时，复合保温衬砌的保温及消减冻胀力效果显著。理论上复合保温衬砌冻胀量消减40%以上，法向冻胀力减少66%，切向冻结力减小58%。对寒区衬砌渠道保温防冻胀设计提供了相应的理论参考。

关键词：混凝土衬砌, 保温, 模型, EPS保温板, TCR, 复合保温, 防冻胀