通过对整体式小型 U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏特征及原因分析 ，将结构 简化为在 法向冻
胀 力 、法 向冻结 力、切 向冻结 力和重 力共 同作 用 下的超静 定 两铰 拱 ，应 用结构 力学原理 求解 出衬砌 板
的冻胀 力及 内力 图，结合 混凝 土板 抗 裂条 件 ，给 出 了最 大拉 应 力、衬 砌 板 厚 和抗 冻胀破 坏验 算 的 公
式，并对整体式与两拼式 u形衬砌板冻胀效应进行 了比对。结果表 明，整体式 u形混凝土衬砌 渠道
由于具有冻胀变形均 匀、法向冻胀力小、抗冻胀能力强等特点 ，优 于传统的两拼式 u形渠道断面。
关键词 ：整体式 U形渠道 ；混凝土衬砌结构 ；冻胀破坏 ；力学模型
中图分类号 ：TV314 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—0860(2015)04—0148·05
M echanical m odel of frost-heaving damage for integral U—shaped concrete lining canal
LI Cuiling ， TANG Shaorong ，W ANG Hongyu
(1．College of Civil and Hydraulic Engineering，Ningxia University，Yinchuan 750021，Ningxia，China；
2．Ningxia Zhengyetong Engineering Consulting Co．，Ltd．，Yinchuan 75001 1，Ningxia，China)
Abstract： Through the analysis on the causations and characteristics of the frost—heaving damage of small integral U—shaped con—
crete lining canal，the structure is simplified into statically indeterminate two—hinged arch under the common effect of norm al frost
heaving force，normal and tangential frost-heaving force and gravity，and then the frost heaving force and internal force diagram
for the lining slab are solved out with the principle of structural mechanics． In accordance with the anti—cracking condition of the
concrete slab ，the form ulas for calculating the m~ imum tensile stress，lining slab thickness and frost—heaving damage are given
out，furtherm ore，the frost—heaving effect of both the integral and double splicing arc—slab U—shaped lining slabs are compared as
wel1． The result shows that the section of the integral U—shaped concrete lining canal is better than that of the conventional U—
shaped canal lined with the double splicing arc—slab due to its uniform frost—heaving deform ation，smaller norm al frost heaving
force and stronger frost-heaving resistance．
Key words：integral U-shaped canal；concrete lining structure；frost—heaving damage；mechanical model
宁夏引黄灌区作为一个历史悠久的灌区，末级渠
系面广量大 ，但渠系水利用系数较低。大量工程实践
证明，渠 道 防渗衬砌 可 以减少 70％ ～90％ 渗漏 损
失 】 J。由于地处季节性冻土区 ，宁夏引黄灌 区渠道
衬砌受冻胀破坏严重 ，影响了渠道输水效率的正常发
挥 。
季节性灌区输配水渠道防渗衬砌结构冻胀破坏的
研究与 防治是 国内外 学者 长期探索 的热点 之一l3』。
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我 国通 过 多 年 的 研 究 ，制 定 了 相 关 行 业 技 术 规
范 ，但仍无法彻底解决衬砌体 的冻胀破坏现象。
理论研究与实践经验均表明，合理的衬砌结构断面形
式是防治渠道冻胀破坏的有效措施之一

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