海冰对圆桩和斜坡结构作用及其防护设施的物理模拟研究

发布时间：2020-12-05 13:31

　　海冰对人类日益增多的海上生产活动构成了严重威胁,因此海冰对结构物作用的问题一直以来广受关注。针对海冰对海上直立圆柱型单桩和群桩结构物的作用开展试验研究,同时对海冰在斜坡结构物上的堆积、爬坡过程进行了试验研究,并对浅水区海上直立和斜坡结构物的防护设施进行了研究。首先讨论了海冰在全球气候系统中占有举足轻重的地位,介绍了近年来国际上的海冰灾害事件,并对我国渤海最近40年以来冬季遭遇的海冰灾害进行了统计,然后重点对海冰对结构物作用的研究方法和现状进行了陈述,并介绍了全文的主要工作。随后讨论了海冰对结构物作用的试验条件,包括试验的相似原则。同时介绍了国内外冰池及模型冰的发展概况,并重点阐述了DUT-1模型冰的基本物理、力学指标,并对本文涉及的模型试验设备和测试仪器进行了介绍。对计算大面积浮冰对单直立结构物的静冰力公式进行了讨论并分类,利用模型冰开展海冰与不同直径的单直立圆桩挤压冰力的模型试验,将经典的Afanasev公式适用范围由宽厚比D/H≤6扩大到D/H≤50,同时对其进行了简化和改进。而对于桩间距复杂的直立群桩结构（其中包含倾角较大的斜桩）挤压冰力,通过将群桩结构分解成数个单元分别测量冰力... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 海冰对结构物作用的现场调查研究
        1.2.2 海冰对直立结构物的作用研究
        1.2.3 海冰对斜坡结构物作用研究
        1.2.4 破冰结构研究
    1.3 本文主要工作
2 海冰对结构物作用的物理模拟研究条件
    2.1 引言
    2.2 国内外冰池及模型冰的发展概况
    2.3 DUT-1模型冰主要物理、力学指标及测试方法
        2.3.1 主要物理、力学指标
        2.3.2 主要物理、力学指标的测试方法
    2.4 试验设备及测试仪器
    2.5 相似准则
    2.6 本章小结
3 浮冰对直立圆桩结构挤压力物理模拟研究
    3.1 引言
    3.2 单直立结构物静冰压力计算公式讨论
    3.3 Afanasev静冰力计算公式的改进
    3.4 复杂群桩挤压冰力试验
        3.4.1 码头群桩结构
        3.4.2 三腿桩结构
        3.4.3 栈桥承台群桩结构
    3.5 本章小结
4 浮冰对群桩撞击力的物理模拟研究
    4.1 引言
    4.2 试验方法及试验现象
        4.2.1 浮冰物理、力学参数
        4.2.2 单桩、角桩及群桩的撞击力上限值
        4.2.3 试验现象
    4.3 单桩撞击力和挤压力比较
    4.4 单桩撞击力上限
        4.4.1 单桩撞击力测量值修正
        4.4.2 单桩撞击力上限确定
        4.4.3 浮冰抗压强度与发生挤压破坏所需最小动能的关系
        4.4.4 单桩撞击力上限计算公式的推广
        4.4.5 角桩撞击冰力上限
    4.5 群桩撞击冰力上限
    4.6 本章小结
5 浅海区直立结构物防护设施的物理模拟研究
    5.1 引言
    5.2 破冰结构设计
    5.3 试验内容
        5.3.1 试验参数
        5.3.2 圆桩受冰排挤压力和破碎冰块撞击力试验
        5.3.3 破冰结构稳定性试验
    5.4 冰排破碎特征
    5.5 破冰结构对圆桩冰力降低作用
    5.6 破冰结构稳定性
        5.6.1 冰排对破冰结构的水平作用力
        5.6.2 破冰结构抗滑移和抗倾覆安全系数
    5.7 本章小结
6 浅海区斜坡结构防护设施物理模拟研究
    6.1 引言
    6.2 试验布置
    6.3 试验结果分析
        6.3.1 试验现象
        6.3.2 爬坡角与下滑角
        6.3.3 断裂长度分布特征
        6.3.4 模型冰堆积高度
    6.4 破冰结构应用前景讨论
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
创新点摘要
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]渤海海冰孔隙率对单轴压缩强度影响的实验研究[J]. 李志军,张丽敏,卢鹏,Matti LEPPARANTA,李广伟.  中国科学:技术科学. 2011(10)
[2]以海冰灾害为例探讨山东海洋渔业保险现状及对策[J]. 张潇.  齐鲁渔业. 2010(06)
[3]2009年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾[J]. 陈洪滨,范学花.  气候与环境研究. 2010(03)
[4]我国海上导管架平台抗冰锥体的设计实践[J]. 徐田甜,张晓,崔航.  船舶工程. 2010(02)
[5]渤海海冰灾害和人类活动之间的关系[J]. 李志军.  海洋预报. 2010(01)
[6]冰锥作用位置对冰弯曲破坏模式影响数值分析[J]. 武文华,于佰杰,岳前进.  大连理工大学学报. 2009(03)
[7]浅水区斜坡人工岛海冰危害及减灾措施[J]. 孔祥鹏,张波,张勇.  大连海事大学学报. 2007(04)
[8]预应力混凝土大直径管桩在北方港口工程中的应用实践[J]. 刘锐.  中国港湾建设. 2007(02)
[9]对河北唐山曹妃甸浅滩大面积填海的思考[J]. 尹延鸿.  海洋地质动态. 2007(03)
[10]半圆型防波堤前海冰堆积模拟[J]. 李春花,王永学,李志军,孙鹤泉.  海洋学报(中文版). 2006(04)

博士论文
[1]基于图像分析的海冰几何参数和拖曳系数参数化研究[D]. 卢鹏.大连理工大学 2007
[2]基于现场实验的海洋结构随机冰荷载分析[D]. 屈衍.大连理工大学 2006

硕士论文
[1]岸线变化对近岸水环境影响的研究[D]. 魏庆菲.大连理工大学 2011
[2]模糊聚类和模糊推理在评价海冰灾害中的应用[D]. 陈纳新.大连海事大学 2008



本文编号：2899529