混凝土渡槽是典型的薄壁输水结构,自然环境下外界湿热变化可能使渡槽的表面产生拉应力并导致裂缝,对结构带来极大危害。针对自然环境下渡槽结构湿热效应问题,论文主要工作及结论包括以下几个方面:(1)湿度场和温度场的求解是研究湿热效应的前提,混凝土内部的湿热传输过程相互耦合。引入适用于研究混凝土材料湿热传输的非线性方程组,确定湿热耦合场计算参数;引入考虑湿热效应的混凝土弹性本构方程,结合边界条件及约束条件,建立混凝土湿-热-力耦合场数值模型。考虑环境温度、环境湿度、水温及结构表面日照等因素的影响,确定自然环境下渡槽边界条件的计算方法。(2)以喀什地区克孜河渡槽工程数据为参考,建立矩形渡槽有限元模型,模拟夏季满槽输水工况下湿热作用对渡槽受力变形的影响。研究发现渡槽考虑湿热耦合作用的变形和应力变化值大于温度、湿度效应的简单叠加。受槽内恒定水温影响,槽壁浸润范围内的温度变化很小,可忽略温度对湿度扩散的影响。随着槽壁浸润深度的增加,侧墙向内收缩、底板向下变形。日照作用使侧墙内侧拉应力增大、底板外侧拉应力减小,对底板外侧抗裂有利、对侧墙内侧抗裂不利。(3)通过数值试验模拟不同季节工况下渡槽湿热效应变化规律,以期为今后渡槽等薄壁结构的设计和维护提供理论支撑。相较于冬季工况,夏季渡槽受到一个初始温升荷载,夏季底板外侧拉应力减小、侧墙内侧拉应力增大,且夏季渡槽日照效应更为显著。故对于冬季严寒或气温骤降气候,需加强底板保温措施,预防底板外表面开裂。(4)建立夏季满槽工况下无拉杆渡槽的有限元模型,对比研究有无拉杆渡槽湿热效应变化规律。相较于有拉杆渡槽,无拉杆渡槽的底板外侧拉应力更大、侧墙内侧拉应力更小、日照作用对渡槽应力的影响较小。(5)无论夏季温升还是冬季温降对有拉杆和无拉杆渡槽的变形和应力均有不利影响,相对于无温度荷载作用温升和温降对渡槽影响位置不同,对有拉杆的影响程度要大于无拉杆渡槽。对于存在大温差地区渡槽进行侧墙和底板设置保温设施是必要的。