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《大连理工大学》 2001年
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渤海海冰锥体冰荷载研究

于晓  
【摘要】: 在结冰海域,海冰往往是海洋工程结构的控制环境荷载。大 多数导管架结构的抗冰部分都是直立的圆柱结构。早在上世纪七 十年代,就有人提出在结构的抗冰部位安装锥体可以降低冰力的 假定,随后的二十多年里,寒区各国针对锥体结构的冰荷载进行 了大量的室内实验与理论研究。但是,基于原型结构的锥体冰荷 载研究则很少,另外,关于锥体结构的动冰力研究也很少见。因 此,人们还不能正确的评价安装锥体的实际效果。 本文在综述了以往关于锥体结构冰荷载研究成果的基础上, 连续三年参加了现场原型结构锥体冰荷载实验研究,在对大量的 实验数据处理过程中,对锥体冰荷载从破坏模式、静冰力幅值、 冰力周期、冰与结构作用时间等进行了计算与统计,为理论分析 提供了依据,并构造具体的函数形式。具体说来可以概括为以下 几方面。 (1)回顾与总结了前人所做的锥体结构冰荷载的研究工作,发现 国内外还仅限于理论与室内实验的静冰力确定和探讨,并没 有关于动力的研究,在冰力函数形式与参数的确认上没有形 成统一的体系。对此,在将静冰力的研究成果进行了总结、 筛选的基础上,结合实验数据得到锥体结构的冰力幅值计算 公式; (2)参与渤海原型结构锥体冰荷载实验的具体进行,并独立承担 其中的锥体结构数据分析工作,通过实施压力盒冰力直接测 量与统计分析、平台结构振动位移响应的测量与统计分析以 大连理工大学硕士论文 及现场观录像观测数据的统计分析,观察冰与结构作用的破 坏模式,获得了大量珍贵的第一手数据资料。分析中具体研 究了结构振动中的动力放大现象,并得到冰与锥体作用周 期、作用时间以及冰厚、冰速等各参数的分布形式; 门)根据大量的现场原型观测数据和经验,提出自己的观点,首 次构造了锥体的动冰力函数,以此计算冰激结构振动,进而 为科学的设计平台结构提供服务。 以上的工作仅是冰荷载研究的一部分,如压力盒数据与结构 振动响应数据的分析主要都集中在时域方面,巨大的信息量虽然 保证了处理结果的科学完备,但工程应用总是希望会有更方便简 洁的途径,因此频率领域的研究工作也逐步展开,压力盒的频谱 分析,响应的频谱分析等等,都要在今后的工作中得以开展。同 时,对于不同的结构形式和冰区环境,平台在加装了锥体之后虽 然降低了冰力,但却并没有都能起到理想的减振效果,这说明了 在冰力函数的构造中,结构与海冰的其他参量,如结构刚度、锥 角、锥径、冰速等对于冰荷载的影响都不可忽略。因此,在今后 的工作中还需要进行进一步的研究与分析。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:P731.35

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