国家游泳中心冰场人工冰面受力模式和弯曲应力计算方法

为探析国家游泳中心双奥场馆装配式转换冰场冰面的受力机理,利用ABAQUS软件建立冰面的模型,分析各类荷载作用下的应力状态和分布模式,证明了弯曲破坏为装配式冰场冰面的主要破坏形式,破坏荷载主要来源于大吨位浇冰车的轮压等集中荷载作用。基于弹性地基上的薄板理论和混凝土路面弯曲应力的相关计算方法,提出冰场人工冰面最大弯曲拉应力的计算公式。通过改变冰面和挤塑板的相关参数,进行精细有限元分析,验证了冰面最大弯曲应力计算方法的准确性。所得成果为确定冰场人工冰的力学性能指标和进一步研究冰层破坏机理奠定了基础。

装配式冰场冰面受力性能的精细化模拟

为了探究装配式冰场冰面内置冰排架和冰排管时的真实受力性能,根据实际冰面构造和实测的材料特性,建立了冰面的有限元精细化分析模型,分析了冰排架和冰排管及冰排管内压对冰层承载力、刚度及应力场的影响规律。结果发现,冰层中内置冰排架及冰排管时,冰面承载能力和整体刚度仅会有1%~2%的小幅提高,并未像配筋一样起到显著加强承载力的作用。内置冰排架和冰排管不会显著影响冰层内水平应力场分布的均匀程度,但对Z向应力场产生影响较大,使冰排架边角处的冰层出现应力集中的现象。冰排管内压在0~0.2MPa的范围内变化对冰面的承载能力及刚度几乎没有影响,冰面制作时不用考虑冰排管内压影响。