为了响应当今社会可持续发展要求,在渠道防冻胀方面,不仅要考虑衬砌抗冻、抗渗等耐久性因素,也应考虑衬砌与环境长期的相互作用。大型水利工程及道路桥梁工程在全寿命及分层寿命方面的研究已日趋成熟,相比之下,衬砌渠道等小型水利工程的研究只停留在短期力学行为上。然而,衬砌渠道在农业灌溉排水、城市供水等方面都有重要作用,因此,有必要对衬砌渠道进行耐久性和绿色特点的寿命研究。结合以往工程寿命研究方法和成果,本文采用分层寿命方法,对混凝土衬砌渠道进行研究。分层寿命指的是将整个寿命设计分成安全可靠性、耐久性、经济性、自然环境、社会环境、生态环境六个层次。本文将前三层称为传统寿命层,后三层称为绿色寿命层。主要进行了如下的研究:(1)论述了混凝土分层寿命的含义,以及各个层次之间的相互联系。基于当前衬砌渠道的研究方法和成果,就存在的问题提出了混凝土衬砌渠道分层寿命研究的方法和步骤。(2)传统寿命研究,通过极限状态下配筋计算满足安全可靠性要求,也为ANSYS有限元渠道耐久性分析提供材料参数;运用ANSYS计算相同冻期内不同材料组合的衬砌的冻胀位移和应力变化,以及同种材料的衬砌在不同冻期的冻胀位移和应力变化,得到衬砌渠道易发生破坏的位置在距离渠顶1/2～2/3处,应采取适当的保护措施;经济性是初始成本和未来成本之和,即能够保障安全可靠性和耐久性的所以费用。(3)绿色寿命研究,采用层次分析法进行方案赋值,进而选择最优方案。在自然环境、社会环境、生态环境方面,存在多种影响指标,并且各指标间可能存在重合的部分,因此,先用主成分分析法选出主要影响指标;然后将选出的指标作为层次分析的中间层由专家评分确定评分矩阵,接着进行一致性检验,确保赋值满足层次分析法要求;最后计算各个方案的权重;由权重值进行各方案的评价,并分析各方案的利弊。(4)经分析计算,混凝土C25钢筋HRB335的衬砌最大冻胀位移和应力三个冻期累积增加分别为:4.71%和26.13%,小于混凝土C20钢筋HRB335的衬砌变化量,与混凝土C25钢筋HRB400的衬砌相差较小,分析结果与实际情况较为符合;混凝土C20钢筋HRB335、混凝土C25钢筋HRB400的衬砌绿色寿命权重分别为0.271和0.357,混凝土C25钢筋HRB335的衬砌权重为0.372,在三个方案中比重最大。该衬砌渠道分层寿命具有一定的理论和实践价值。