基于数值模拟的"适变断面"衬砌渠道抗冻胀机理探讨

• 作者: 刘旭东 李甲林 王正中 闫长城
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 数值分析 渠道衬砌 试验 适变断面渠道 宽纵缝 抗冻胀机理
• 年，卷（期）: 2010,（12）
• 页码范围: 6-12
• 分类号: S277|TV698.2+6
• 字数: 4441字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2010.12.002

摘要

能适应渠基冻胀变形的衬砌渠道简称"适变断面"渠道.为了探明其抗冻胀机理及削减冻胀效果,应用ADINA软件对混凝土衬砌"适变断面"渠道冻胀进行数值模拟,计算渠道冻胀的温度场、变形场和应力场,研究衬砌板应力和变形规律,并与弧形坡脚梯形渠道比较分析表明:"适变断面"渠道能降低最大法向冻胀量55.11%、最大法向冻胀力51.65%、最大切向冻结力56.85%;通过冻胀量均方差及冻胀力分析比较,"适变断面"使渠道受力状态得到显著改善,冻胀变形分布更加均匀;衬砌板法向错位值总计1.3 cm,纵向伸缩缝周向压缩值总计为9.7 cm,揭示了"适变断面"渠道利用宽纵缝既能释放衬砌板法向冻胀变位,又能吸收周向冻胀变位,从而适应渠基冻胀变形减轻冻害的抗冻胀机理.最后通过模拟计算了"适变断面"渠道冻胀量均方差对边坡系数的敏感性,指出边坡系数i约为1:1.7～1:1.4时,"适变断面"渠道抗冻胀效果很显著,为"适变断面"渠道的推广及优化设计提供了参考.