弹性地基双层梁理论下寒冷地区衬砌渠道冻胀力学模型

摘要

土壤的冻胀过程是非线性的，同时衬砌结构的受力变形也是非线性的。在冻胀力作用下，渠道的结构会发生非线性变形，包括弯曲、剪切和扭转等，在寒冷地区的渠道中尤为突出。因此，需要准确地模拟和分析冻胀过程。在此背景下，进行弹性地基双层梁理论下寒冷地区衬砌渠道冻胀力学模型研究。该研究对问题进行了合理简化和抽象，以便更好地建立数学模型，设置了基本假设。采用弹性地基双层梁理论的思路，可以将衬砌渠道简化为一个弹性双层梁结构并建立3个力学方程，即挠度方程、弯矩方程、剪力方程，以描述双层梁结构的变形。在边界条件下，利用有限元分析求解方程，根据求解结果完成寒冷地区衬砌渠道冻胀力学分析。实验结果表明：U型衬砌渠道的冻胀破坏多发生在两侧，且随着冻胀量的增加，衬砌渠道的挠度、弯矩逐渐增加，剪力逐渐下降，但当冻胀量增加到一定程度时，挠度、弯矩和剪力急剧下降。

关键词

弹性地基双层梁理论 / 寒冷地区 / 衬砌渠道 / 冻胀力学模型