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文檔簡介
1、為了開發(fā)寒冷海域豐富的自然資源,人們已在冰區(qū)建立了大量平臺結(jié)構(gòu)。在平臺上安裝抗冰錐體可以有效減小作用在結(jié)構(gòu)上的冰力,這一方法已在寒區(qū)工程中廣為應(yīng)用。在現(xiàn)場觀測中發(fā)現(xiàn)覆雪條件會對冰排與錐形結(jié)構(gòu)間的相互作用進程造成明顯影響,但受到現(xiàn)場觀測技術(shù)和模型試驗技術(shù)的限制尚未對這一問題進行系統(tǒng)研究。
本文開展覆雪冰排與錐形結(jié)構(gòu)相互作用的室內(nèi)模型試驗,首次實現(xiàn)覆雪模型冰排的制取。在試驗中模擬了不同覆雪模型冰排與相同錐體模型的相互作用,錐體模型
2、的幾何參數(shù)保持不變(錐角60°,水線面處錐徑60cm)。在試驗中設(shè)置了兩種徑厚比條件(水線面處錐徑與冰厚之比)、5種冰速條件以及3種不同的覆雪狀態(tài)(泉華雪、初降新雪和分層組合雪),在每種覆雪狀態(tài)下分別設(shè)置了3種雪厚條件。包括無雪冰排的對比試驗共進行了100組冰模型試驗。試驗中系統(tǒng)研究了覆雪水平對碎冰尺寸、碎冰堆規(guī)模、錐體冰力幅值和周期的影響。在試驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)只有徑厚比較大且冰排覆雪時才能形成穩(wěn)定的碎冰堆。
覆雪條件明顯減小碎冰
3、尺寸,增加冰排破壞過程中的非同時性。在不同徑厚比和覆雪條件下會形成不同的碎冰堆形式。當徑厚比較小且有雪覆蓋時,碎冰堆表現(xiàn)為錐面上的多層上爬冰,碎冰堆不穩(wěn)定。當徑厚比較大且有雪覆蓋時,在錐體與冰排交界處形成較穩(wěn)定的碎冰堆。
不同覆雪狀態(tài)會對錐體冰力造成不同影響。泉華雪提高冰排強度,進而增大了錐體冰力。初降新雪和分層組合雪降低了冰排強度,使錐體冰力減小。為考慮覆雪水平對錐體冰力的影響,引入冰強度、冰厚和冰排破壞模式的折減系數(shù),在模
4、型試驗基礎(chǔ)上對Ralston錐體冰力公式進行修正。將修正公式的計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)對比,驗證了修正公式的有效性。
覆雪水平對錐體冰力周期有明顯影響。當徑厚比較小時,覆雪條件不會對冰力周期造成本質(zhì)影響,僅增大其破壞過程中的非同時性。當徑厚比較大時,覆雪條件對錐體冰力周期影響明顯。覆雪條件影響遠端環(huán)向裂紋的破壞周期,進一步增加了冰排破壞過程中的非同時因素。同時,碎冰堆的清除過程一方面增大了錐體冰力中的高頻成分,另一方面其清除—堆積過
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