寒区预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型

摘要：

基于Winkler弹性地基梁理论及有限杆单元的思想,以单块预制板为研究对象构建其挠曲线微分方程并求解;在此基础上,考虑冻土-结构接触界面及预制板间填缝处的协调变形与相互作用,引入端部边界条件及板间连续性条件,同时砂浆填缝处弯矩为零,将多块预制板联系起来,构建预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型.再由切向静力平衡条件导出切向控制方程并求解,最终获得衬砌板各截面法向冻胀位移与切向位移的解析表达式.以新疆北部某梯形渠道为例,对衬砌各截面法向冻胀位移、切向位移、接触面法向应力、切向冻结力及上表面应力进行计算.结果表明:本文模型计算的法向冻胀位移与观测值符合良好,与弹性支承法、杆系有限元法计算结果相比更接近观测值.上表面应力估算的易开裂范围与实地调查结果基本相符,表明了模型的合理性.由于存在不连续断面即砂浆填缝,衬砌板法向冻胀位移、接触面法向应力、截面弯矩和上表面应力均存在一定的起伏,出现正负交替现象.顶推力作用下坡板各截面均存在切向位移,且自坡脚向坡顶非线性减小,在坡顶达到最小值.

关键词：冻土工程、预制混凝土衬砌渠道、冻胀、弹性地基梁、解析解

所属期刊栏目：54

分类号：TV672(水利枢纽、水工建筑物)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;冻土工程国家重点实验室开放基金;江西省教育厅科学技术研究项目;江西科技师范大学博士科研启动基金项目

在线出版日期：2023-03-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：244-253