我国是冻土分布大国，寒区铁路轨道普遍遭受地基土冻胀影响。以往的研究偏重地基土的冻胀特征，而对纵向非均匀冻胀变形下铁路与地基土的相互作用关注较少。基于双层弹性地基梁理论，建立铁轨-轨下基础在非均匀冻胀变形作用下的力学模型，给出模型的解析解，结合算例分析夹层弹性系数和冻胀量对轨道位移和内力的影响。结果表明：弹性夹层可以有效减弱铁轨的冻胀变形和应力响应，有利于维护铁轨的运营；铁轨和轨下基础的过渡段长度、凹凸弯折段处的剪力、弯矩随着冻胀位移的增大而增长；夹层弹性系数增大会导致冻胀力对轨下基础的影响逐渐向轨道转移；过渡段的长度只与冻胀量有关。文章提出的计算方法和分析结论可为寒区铁路设计和运营维护提供科学指导。

我国是冻土分布大国，寒区铁路轨道普遍遭受地基土冻胀影响。以往的研究偏重地基土的冻胀特征，而对纵向非均匀冻胀变形下铁路与地基土的相互作用关注较少。基于双层弹性地基梁理论，建立铁轨-轨下基础在非均匀冻胀变形作用下的力学模型，给出模型的解析解，结合算例分析夹层弹性系数和冻胀量对轨道位移和内力的影响。结果表明：弹性夹层可以有效减弱铁轨的冻胀变形和应力响应，有利于维护铁轨的运营；铁轨和轨下基础的过渡段长度、凹凸弯折段处的剪力、弯矩随着冻胀位移的增大而增长；夹层弹性系数增大会导致冻胀力对轨下基础的影响逐渐向轨道转移；过渡段的长度只与冻胀量有关。文章提出的计算方法和分析结论可为寒区铁路设计和运营维护提供科学指导。

我国是冻土分布大国，寒区铁路轨道普遍遭受地基土冻胀影响。以往的研究偏重地基土的冻胀特征，而对纵向非均匀冻胀变形下铁路与地基土的相互作用关注较少。基于双层弹性地基梁理论，建立铁轨-轨下基础在非均匀冻胀变形作用下的力学模型，给出模型的解析解，结合算例分析夹层弹性系数和冻胀量对轨道位移和内力的影响。结果表明：弹性夹层可以有效减弱铁轨的冻胀变形和应力响应，有利于维护铁轨的运营；铁轨和轨下基础的过渡段长度、凹凸弯折段处的剪力、弯矩随着冻胀位移的增大而增长；夹层弹性系数增大会导致冻胀力对轨下基础的影响逐渐向轨道转移；过渡段的长度只与冻胀量有关。文章提出的计算方法和分析结论可为寒区铁路设计和运营维护提供科学指导。

为了客观反映寒旱区渠道冻土和衬砌板间相互作用随土体温度的变化情况，利用冻土中土体和冰的体积含量、弹性模量、泊松比等地基特性与土体温度的关系，推导出随土体温度动态变化的冻胀反力系数表达式，建立考虑冻胀反力系数动态变化的U形混凝土衬砌冻胀力学模型，并应用于某两拼式U形渠道。通过与现场观测结果和已有研究结果对比可知，建立的冻胀反力系数计算方法是合理可靠的，模型计算的冻胀量、冻胀反力及衬砌结构内力等分布规律与现场观测结果吻合较好，计算结果偏小，与渠道实际冻胀状况更为相符。冻胀反力系数的变化体现出渠道不同时刻、不同位置的冻胀效应差异，突破了已有研究中仅获取冻胀效应最大值的弊端。

为了客观反映寒旱区渠道冻土和衬砌板间相互作用随土体温度的变化情况，利用冻土中土体和冰的体积含量、弹性模量、泊松比等地基特性与土体温度的关系，推导出随土体温度动态变化的冻胀反力系数表达式，建立考虑冻胀反力系数动态变化的U形混凝土衬砌冻胀力学模型，并应用于某两拼式U形渠道。通过与现场观测结果和已有研究结果对比可知，建立的冻胀反力系数计算方法是合理可靠的，模型计算的冻胀量、冻胀反力及衬砌结构内力等分布规律与现场观测结果吻合较好，计算结果偏小，与渠道实际冻胀状况更为相符。冻胀反力系数的变化体现出渠道不同时刻、不同位置的冻胀效应差异，突破了已有研究中仅获取冻胀效应最大值的弊端。

为了客观反映寒旱区渠道冻土和衬砌板间相互作用随土体温度的变化情况，利用冻土中土体和冰的体积含量、弹性模量、泊松比等地基特性与土体温度的关系，推导出随土体温度动态变化的冻胀反力系数表达式，建立考虑冻胀反力系数动态变化的U形混凝土衬砌冻胀力学模型，并应用于某两拼式U形渠道。通过与现场观测结果和已有研究结果对比可知，建立的冻胀反力系数计算方法是合理可靠的，模型计算的冻胀量、冻胀反力及衬砌结构内力等分布规律与现场观测结果吻合较好，计算结果偏小，与渠道实际冻胀状况更为相符。冻胀反力系数的变化体现出渠道不同时刻、不同位置的冻胀效应差异，突破了已有研究中仅获取冻胀效应最大值的弊端。

弹性冻土地基梁模型因其能有效地反映冻土-结构间的相互作用与变形协调，在渠道冻胀力学分析中得到广泛应用。在现有模型基础上，考虑衬砌板法向冻胀变形与接触面切向位移的耦合效应，基于Winkler假设构建考虑轴向与弯曲变形耦合的梯形渠道冻土地基模型，并应用微分算子级数法及卡尔达诺公式对耦合方程组进行了求解。相比已有研究，该模型可选取更加灵活且物理意义明确的边界条件，可同时兼顾衬砌两端法向与切向边界。通过引入待定参数克服了前后模型不一致的不足，实现衬砌板法向-切向位移及板间相互作用力的一体化求解。以甘肃靖会总干渠为例计算衬砌各点冻胀位移，并与弹性支承法、有限元法计算结果及观测值进行对比分析，验证了模型的合理性与适用性。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型，对衬砌板法向冻胀位移、接触面切向位移、截面弯矩及上表面应力进行了计算。结果表明，本文模型、非耦合模型及有限元法计算结果的总体变化趋势一致，本文模型计算值较非耦合模型更加接近观测值。对渠底板切向位移的计算表明该模型可有效地体现由于阴、阳坡差异引起的底板接触面切向位移、切向冻结力的非对称分布规律。通过计算渠道坡板上表面应力估算的衬砌板易开裂范围与灌区现...

弹性地基模型能有效反映冻土-结构相互作用，在渠道冻胀力学分析中得到广泛应用。在现有模型基础上，考虑衬砌板法向冻胀变形与接触面切向位移的耦合效应，基于Winkler假设构建考虑轴向与弯曲变形耦合的梯形渠道冻土地基模型，并应用微分算子级数法及卡尔达诺公式对耦合方程组进行了求解。相比已有研究，该模型可选取更加灵活且物理意义明确的边界条件，可同时兼顾衬砌两端法向与切向边界。通过引入待定参数克服了前后模型不一致的不足，实现衬砌板法向-切向位移及板间相互作用力的一体化求解。以甘肃靖会总干渠为例计算各截面冻胀变形，并与弹性支承法、有限元法计算值及实测数据对比，验证模型的合理性与适用性。以塔里木灌区某工程为例，对各截面冻胀变形、接触面切向位移、截面弯矩及上表面应力进行计算。结果表明：该文模型、非耦合模型及有限元法计算结果的总体变化趋势一致，该文模型计算值较非耦合模型更加接近观测值。对底板切向位移的计算表明该模型可有效体现由于阴、阳坡差异引起的底板接触面切向位移、切向冻结力的非对称分布规律。通过计算上表面应力确定的易裂位置与实地调研成果符合良好。

基于Winkler弹性地基梁理论及有限杆单元的思想，以单块预制板为研究对象构建其挠曲线微分方程并求解；在此基础上，考虑冻土-结构接触界面及预制板间填缝处的协调变形与相互作用，引入端部边界条件及板间连续性条件，同时砂浆填缝处弯矩为零，将多块预制板联系起来，构建预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型。再由切向静力平衡条件导出切向控制方程并求解，最终获得衬砌板各截面法向冻胀位移与切向位移的解析表达式。以新疆北部某梯形渠道为例，对衬砌各截面法向冻胀位移、切向位移、接触面法向应力、切向冻结力及上表面应力进行计算。结果表明：本文模型计算的法向冻胀位移与观测值符合良好，与弹性支承法、杆系有限元法计算结果相比更接近观测值。上表面应力估算的易开裂范围与实地调查结果基本相符，表明了模型的合理性。由于存在不连续断面即砂浆填缝，衬砌板法向冻胀位移、接触面法向应力、截面弯矩和上表面应力均存在一定的起伏，出现正负交替现象。顶推力作用下坡板各截面均存在切向位移，且自坡脚向坡顶非线性减小，在坡顶达到最小值。

基于Winkler弹性地基梁理论及有限杆单元的思想，以单块预制板为研究对象构建其挠曲线微分方程并求解；在此基础上，考虑冻土-结构接触界面及预制板间填缝处的协调变形与相互作用，引入端部边界条件及板间连续性条件，同时砂浆填缝处弯矩为零，将多块预制板联系起来，构建预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型。再由切向静力平衡条件导出切向控制方程并求解，最终获得衬砌板各截面法向冻胀位移与切向位移的解析表达式。以新疆北部某梯形渠道为例，对衬砌各截面法向冻胀位移、切向位移、接触面法向应力、切向冻结力及上表面应力进行计算。结果表明：本文模型计算的法向冻胀位移与观测值符合良好，与弹性支承法、杆系有限元法计算结果相比更接近观测值。上表面应力估算的易开裂范围与实地调查结果基本相符，表明了模型的合理性。由于存在不连续断面即砂浆填缝，衬砌板法向冻胀位移、接触面法向应力、截面弯矩和上表面应力均存在一定的起伏，出现正负交替现象。顶推力作用下坡板各截面均存在切向位移，且自坡脚向坡顶非线性减小，在坡顶达到最小值。