动冰力模型试验及发展

随着冰力学的发展 ,静冰力模型试验从试验理论到试验技术及后处理技术都已日趋成熟 ,然而迫切需要掌握的动冰力模型试验还处在初步探索阶段。对国际上已进行的动冰力模型试验进行了介绍和总结 。

渤海海域冰力荷载的分析与确定

自2000年10月1日起,国内海洋石油工程界开始改用1995年版API RP 2N设计冰力荷载。针对目前大家对1995年版规范还不很熟悉的现状,简要介绍1995年版API RP 2N中冰力荷载的确定作法,并结合渤海海域特点简化了冰力分析过程,提供了一种局部和整体冰力计算的方法,供设计参考。

冰力模型实验

本文首先简述了冰力模型实验的概况,然后介绍了在国内第一座冰池实验中进行的首次冰力模型实验——渤海辽东湾抗冰平台冰力模型实验的设备、模型冰制取技术和实验结果。实验中,冰排的破坏符合一般规律,它预示了现场冰的破坏现象;冰力值稍低于计算值,但更合理,可供设计参考;冰力谱中存在着明显的主频率,它集中于0.8HZ左右。

窄锥结构冰力分析

为了满足窄锥结构动冰力函数构造的需要 ,提出了一个新的锥体结构冰力计算公式 .公式由体现锥角效应、接触宽度效应和冰断裂长度效应三参数表达 ,它能够合理地反映冰力幅值与作用周期的相关关系 .算例结果与几个有影响力的经验公式和理论公式的比较显示 ,新公式能更好地模拟结构的实际冰力 .

窄锥冰力帽值与作用周期分析

提出了窄锥结构冰力函数的两个关键参数──冰力幅值和相互作用周期的简化分析方法。

海洋平台响应多点解耦的冰力测量方法

提出了一种通过传递函数在频域内进行解耦逆推多点冰力的计算方法 ,并以一个四桩腿平台为例 ,给出了冰力间接测量的设计方案及计算流程 ,从而为解决海上平台所受冰力的测量问题找到一个较好的技术途径。

锥体结构的冰激振动与冰力函数

基于现场原型结构测量 ,研究了冰与锥体结构相互作用的动冰力与冰激锥体结构振动 ,建立了确定性冰力函数。实测发现 ,冰与锥体结构作用时以弯曲破坏为主 ,冰的破碎长度与冰厚成正比 ,冰的破碎频率随冰速增加 ,并有可能达到结构的固有频率。通过分析冰的破坏过程与冰压力盒测量的冰力时程 ,建立了三参数的冰力函数 。

基于实测动冰力时程的海洋平台结构冰振反应分析

冰激平台结构振动是影响渤海石油钻采平台冬季正常生产和安全的主要因素。本文采用实测冰压力时程，对渤海辽东湾北部的ＪＺ２０－２ＭＵＱ平台结构进行了冰振反应分析，计算了不同设计冰厚、不同冰作用方向和标高及平台桩腿有无正倒锥体（一种破冰装置）的结构反应，探讨了正倒锥体对减轻冰力和结构反应的作用，发现了结构冰激振动的一些特征。

海洋平台结构的冰力作用模型

首先分析了工程中静冰力计算中普遍应用的Korzhavin -Afanasev公式和Schawz公式 ,提出了统一的静冰力模型 ,给出了挤压破坏、屈曲破坏和弯曲破坏冰力系数函数CI(t)。应用该冰力模型分析了自激振动产生的条件 ,指出冰屈曲破坏和弯曲破坏动冰力可以作为强迫振动模型 ,冰挤压破坏动冰力则需要考虑CI(t)与冰阻尼的耦合效应。

海冰静力作用的特点及几种典型结构的冰力模型试验

海冰静力作用的重要特点是它对结构破坏程度的严重性以及对环境和结构条件的敏感性。冰力模型试验是流体模型试验，又是材料模型试验，所以要遵循特殊的模型律。本文介绍的几项冰力模型试验不仅证实了常被设计者忽略的直立桩柱前冰排的挤压破坏中常不同程度地包括有压屈破坏的成分，而且也证实了直立墙前冰排主要是压屈破坏，斜墙前冰排主要是弯曲破坏。同时给出了这些结构上冰力的量值。

作用于正倒锥结构上冰力物理模拟试验研究

利用新型非冻结可破碎合成模型冰材料 ,进行了冰排对正倒锥体结构物作用的物理模型试验研究 ;试验中测量了作用于锥体结构物上的冰力 ,并观察记录了冰排作用于结构物的破坏过程 .综合分析试验结果 ,发现冰速的变化对冰力没影响 ;而随锥角、水线直径的增加以及冰排弯曲断裂模式由下弯变为上弯 ,作用于锥体结构物的冰力显著增加 .试验得到的总冰力结果与 Croasdale和 Ralston的理论预测结果符合较好 .

锥体冰力的实验研究

通过冰力模型试验,研究了锥体冰力的特征和锥间距对冰力的影响。试验发现冰在正-倒锥交界线上的破坏为挤压破坏;根据试验数据给出了冰在双锥前的非同时破坏系数。

正倒锥体结构上冰力谱分析实验研究

利用研制的新型非冻结可破碎合成模型冰材料 ,进行了冰排与正倒锥体结构物作用的物理模拟试验研究 ,试验中观察记录了冰排的破碎过程并测量了作用于锥体结构物上的冰力。通过快速傅立叶变换方法由所测得的冰力时程曲线得到冰力频谱 ,分析并讨论了冰排速度、锥体结构物的水线直径、锥角以及冰排弯曲破坏方向等对冰力频谱因子的影响。

冰力模型实验中的模型律

模型律在冰力模型试验中占有重要地位,是保证模型试验精确性的关键因素之一.对普遍应用于冰力模型试验的模型律进行了总结,其中包括弗汝德相似准则、雷诺相似准则、柯西相似准则和Atkins相似准则,并对这些相似准则在冰力模型试验中的应用进行了比较与评价.

海洋锥体结构冰力的研究与进展

系统地整理了国内外锥体冰力的研究现状,总结了锥体静冰力和锥体动冰力的最新研究成果,提出了锥体冰力研究面临的主要问题。

作用在引航导堤堤头冰力的模型试验研究

以现场实际工况及观测数据为依据,以确定某水利枢纽关键迎冰部位引航导堤堤头冰荷载问题为目的, 设计并进行了缩尺的冰模拟试验．对试验数据诸如冰速对冰力的影响、冰排作用于垂直面堤头时各向分力的关系比、垂直面与45°斜面冰力关系比以及作用于45°斜面时其水平与垂直冰力的关系比等进行了分析,并得到初步结论．通过将现有冰荷载公式的计算结果与模型试验结果比较,对运用公式确定冰荷载提出了看法与建议．

动冰力模型试验模型律研究

冰激直立桩结构振动模型试验研究结果表明,冰条件和结构条件的组合形成了对结构响应形式的综合控制,冰激直立结构稳态振动控制机理为冰与结构的相互作用。基于动冰力模型试验数据,提出了由弹性控制因子、率控制因子以及几何尺寸控制因子组成的能够反映冰与结构相互作用水平的相互作用系数,并建立了以相互作用系数为相似准数的相似体系。所建立的相似体系可以确定引发结构稳态振动的结构条件与冰条件组合,对研究动冰力模型试验具有指导意义。

冰力现场量测的间接法及其数据处理程序

本文比较了冰力现场量测的直接法和间接法,针对间接量测法,提出了用于多自由度体系的、由结构加速度响应及应变响应反求冰力的反序计算法,并分别编制了两套计算机程序,一套是利用加速度响应反求冰力的;另一套是利用应变响应反求冰力的。同时,还利用渤海辽东湾JZ20-2导管架平台1:50的模型实验,证明了本文提出的用结构的加速度响应和应变响应反求冰力的计算原理和程序的正确性。

单桩冰力计算方法的试验研究

冰荷载是寒冷海区海上工程结构设计中的主要控制荷载 ,但由于包括孤立桩柱上的冰力在内的冰荷载问题一直没有得到很好的解决 ,寒冷海区海上工程结构设计中应该选用什么方法计算冰力一直没有统一。通过一系列室内单桩冰力模型试验 ,提出了确定单系数冰力公式中综合冰力系数的直观曲线法 ,并把多系数冰力公式中的接触系数k从 0 4 5修正为 0 32。通过对多系数冰力公式和Schwarz冰力公式的比较 ,讨论了Schwarz冰力公式的适用范围。

辽东湾孤立桩柱上冰力的概率分布

根据水文气象资料求出了辽东湾四个测站的平整冰厚、平整冰抗压强度，进而在选用合理冰力计算公式的基础上，计算了辽东湾海区孤立桩柱上的年极值冰力，并确定了冰力的概率分布模式：年极值冰力不拒绝威布尔、正态、对数正态和极值Ⅰ型分布。又根据冰力模型试验资料得到了孤立桩柱上冰力的短期分布规律：不拒绝极值Ⅰ型分布。