《表2 设计参数优化结果》

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《温-水-土-结构耦合作用下寒区梯形衬砌渠道结构形体优化》

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为综合考虑α和m对渠道冻胀适应性的影响，提取有限元计算的衬砌结构位移和应力数据，并依据式（17）进行计算，得到不同设计参数下结构上下表面的整体刚度指标K。如图7a、7b所示，法向冻胀位移导致衬砌承受上表面拉应力和下表面压应力，由于衬砌结构安全受制于拉应力，因此以上表面整体刚度指标K作为优化目标。结合图6a、6b和图7a可以看出，在位移和应力约束范围内，使K取得最小值的断面设计参数取值如表2所示。优化前后，各断面形状的湿周均在最佳水力断面所对应的最小湿周值附近微小变化，最大仅增大1.1%，然而整体刚度指标降低30%～48%，最大拉应力减小了36.4%～52.7%，并均小于C20素混凝土抗拉强度设计值1.1MPa，可见优化后的渠道断面适应冻胀破坏能力得到了提高。