由水冻结成冰的相变过程中体积会膨胀,冰在升温过程中体积也会膨胀。本文讨论的是后者。在寒冷的冬季,水域内形成的冰层会随着温度的升高而膨胀,如果膨胀变形受到外界的约束,冰层内就会产生一定的温度应力,反之冰层则对约束形成温度膨胀力。通常情况这种膨胀力会很大,以至对水工建筑物的安全构成严重的威胁,所以必须给予足够的重视。为解决我国水资源分布不均的问题,我国目前正在兴建举世瞩目的南水北调工程。渡槽是南水北调工程中跨越河流、道路等的重要架空输水建筑物,在南水北调中线工程中大型渡槽就有数十座,且大部分位于冬季冰冻地区。由于渡槽工程投资巨大,影响颇深,所以有必要对渡槽设计做深入细致的研究,以保证渡槽结构的稳定性、经济性和合理性。而对其冰温度膨胀力的研究就是其中一项不可缺少的内容。本文在系统分析了冰温度膨胀力的作用方式和作用机理的基础上,主要从以下几个方面进行了研究:(1)通过对国内外相关文献的检索,了解冰温度膨胀力计算的基本理论,把握冰温度膨胀力研究领域的发展方向。(2)结合工程实例,采用大型通用有限元分析软件ANSYS建立预应力渡槽结构的三维有限元模型。(3)采用冰的粘弹性模型,将有限元理论引用到冰层温度场和热应力的非线性计算中,分别采用两种方法计算冰层膨胀力,并对不同温升时间和不同冰层厚度的冰层热应力进行敏感性分析。