考虑基土不均匀冻胀的梯形渠道混凝土衬砌弹性地基梁力学模型

来源：农业工程学报杂志2020年第21期北京时间：

作者：李宗利,姚希望,张锐,邵化建,王正中,

摘要：为了探究寒区高地下水位引起基土和衬砌板耦合非均匀变形对梯形渠道衬砌内力变化影响规律，该研究在前期提出的弹性地基梁模型基础上，将衬砌板与基土相互作用效应分解为基土不均匀自由冻胀位移、衬砌板受到冻土反作用产生的位移和边坡衬砌板坡脚约束产生的相对转动位移，从而建立了满足两端变形协调的弹性地基梁模型。以甘肃省高液限土壤，地下水位5 m 地区的边坡系数为1 的渠道为例，探究不同边坡衬砌板长度和不均匀冻胀基土之间的相互作用。结果表明，边坡衬砌板长度每增加1 m，冻胀反力最大值增大142%，弯矩最大值平均增大223%，弯矩最大值点会从原来的距坡脚1/3 左右处向坡脚偏移。以边坡衬砌板长度为4 m 为例，探究了基土均匀冻胀和不均匀冻胀对边坡衬砌板影响的差异，得出基土不均匀冻胀的冻胀反力最大值和弯矩最大值，分别比基土均匀冻胀大264%和170%。因此，在寒区高水位地区进行渠道抗冻胀衬砌设计时，宜按基土非均匀冻胀弹性地基梁模型计算。

关键词：渠道, 模型, 混凝土, 不均匀冻胀, 冻胀, 弹性地基梁, 冻土工程