在寒冷地区,各类水工建筑物均会受到冰荷载的作用,而冰层温度膨胀力是其中一种对结构产生重要影响的荷载。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,在冰层内会产生热应力,从而对其约束产生温度膨胀力。在一些情况下这种膨胀力会很大,对水工结构物的安全有很大的威胁,往往影响水利、水运工程的正常运营,所以合理地确定冰对水工结构物的作用力问题也越来越引起人们的关注。由于冰的温度膨胀力受很多因素影响,包括约束边界的形状,约束体的刚度,冰层的相对厚度,温升率,冰的应变率等,所以给冰膨胀力的研究带来了很大的困难。本文在对冰温度膨胀力的作用机理作简要分析的基础上,将有限元理论引用到冰层的温度场和应力场的非线性计算中:第一,根据热传导微分方程,考虑三种边界条件,采用有限元结合有限差分法,计算了冰层的温度场分布,并且讨论了温升率对温度场分布的影响。第二,通过采用粘弹性有限单元法进行数学分析,计算出冰层的温度应力场的分布,并且讨论了温升率,冰厚和不同约束对冰层温度应力场分布的影响。第三,将冰层膨胀力引入到挡土墙的计算中,对无冰荷载作用和有冰荷载作用的工况进行了对比分析。通过把计算结果和大量现场实测数据进行比较,说明采用粘弹性有限元分析方法计算冰荷载比较合理。