搭扣拼裝式渠基混凝土板結(jié)構(gòu)凍脹破壞受力分析

徐賽軍， 高建強(qiáng)， 王 珂， 張夢(mèng)鴿， 陳潔雯， 王 剛

（蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

1 引言

我國(guó)約有53.5%的國(guó)土處于季凍區(qū)[1]。 在我國(guó)季節(jié)性凍土區(qū)中已修筑了許多大型、中型、小型渠道，受到目前成本及材料等多種因素的限制，處于季凍區(qū)的渠基襯砌板每年都會(huì)出現(xiàn)大量的凍害問(wèn)題，需要花費(fèi)大量人力物力財(cái)力進(jìn)行修復(fù)，因此解決渠道凍脹問(wèn)題迫在眉睫[2]。 在我國(guó)北方水利工程中，凍害問(wèn)題已成為首要問(wèn)題，每年都有大量引水渠道因凍脹而產(chǎn)生破壞[3]。 長(zhǎng)期的工程實(shí)踐表明，渠基混凝土襯砌板的凍害表現(xiàn)一般為襯砌板開裂、隆起、板與板之間沿填充縫發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，這些凍害會(huì)使渠道的輸水功能受到較大影響。 冬季，由于渠基土發(fā)生凍結(jié)，產(chǎn)生不均勻膨脹，使得混凝土板受力超過(guò)其允許值，造成渠基襯砌板的破壞[4]。 關(guān)于渠道凍脹破壞的預(yù)防措施近年來(lái)已有大量科研工作者進(jìn)行研究，例如：選擇合理的結(jié)構(gòu)形式[5]，采取保溫措施[6]等都能在一定程度上預(yù)防凍脹破壞。但是， 我國(guó)北方地區(qū)許多大型水渠仍存在較為嚴(yán)重的凍脹破壞， 例如新疆維吾爾自治區(qū)有一總長(zhǎng)度約為21km 的水庫(kù)襯砌渠道，通過(guò)長(zhǎng)期調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)， 其中有15km 的渠道受到了凍脹破壞的影響，約占渠道全長(zhǎng)的71.4%[7]。 因此，本文設(shè)計(jì)了一種預(yù)制搭扣拼裝式混凝土板渠道， 通過(guò)板與板之間搭扣處的力學(xué)相互作用平衡和削弱渠底土凍脹對(duì)水渠混凝土板的破壞， 并在大量科研工作者研究成果之上通過(guò)合理假定和簡(jiǎn)化， 運(yùn)用力學(xué)基本原理，建立了“搭扣”拼裝式渠基混凝土板發(fā)生凍脹破壞時(shí)的力學(xué)模型， 可為之后的研究提供一定的參考。……