弧底梯形渠道抗冻胀结构优化与数值模拟
安鹏
邢义川
张爱军
赵磊
程大伟
1.长安大学地质工程与测绘学院,西安,7100542.中国水利水电科学研究院,北京,1000483.西北农林科技大学,陕西杨凌,7121004.河北省水利水电第二勘测设计研究院,石家庄,050021
摘要：在季节性冻土地区,弧底梯形渠道属于抗冻胀结构之一,但其设计方法仍依靠经验和规范,设计结构易发生冻胀破坏,为此提出了结构优化的方法进行渠道设计.该方法包括构建结构优化数学模型和"冻土-衬砌结构"简化算法二方面内容.首先以渠道造价为目标函数,以实用经济断面、衬砌体拉应力和法向位移为约束,建立结构优化数学模型.其次采用"初始冻胀位移"模拟高度非线性的法向冻胀力,通过定义摩尔库仑摩擦单位模拟冻土与衬砌间的相互作用,最后基于ANSYS的APDL语言的二次开发建立参数化模型进行结构优化.通过实际工程的结构优化表明,在最不利气象和水文地质条件下,优化后的断面可保证渠道不产生裂缝;同时节约土地面积207 m2/km,衬砌厚度减小0.3 cm.提出的方法可用于弧底梯形渠道结构计算和优化设计,可以获得运行安全、造价合理的断面尺寸.
关键词：渠道结构优化抗冻胀设计数值模拟
分类号：S277(农田水利)TV91(水利工程)
论文发表日期：2017-01-01
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 56-62 )
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