静冰力学模型试验的相似比尺问题探讨

分析冰盖形成的热力学模型,推导出室内模型试验的相似比尺.模拟野外降温过程,在低温实验室内进行静冰压力模型试验,研究实验室模拟静冰压力产生过程的可行性.结果表明:实验室模拟最大冰厚39.8 cm,试验历时387.4 h,冰的冻结过程符合天然规律;实验室目前难以模拟融化过程中天然状态的太阳辐射,有待进一步改进降温制度.模拟试验的冰压力最大值出现在升温阶段,与温升率相关,温升率越大,静冰压力值越大;当环境温度升至0℃左右时,静冰压力达到最大值,随后迅速消散,符合水库冰过程观测结果.

冰和直立结构相互作用的静冰力可靠性分析

我国渤海每年约有 3个月的结冰期 ,冰与海洋结构的相互作用远较波浪为甚 ,因此有必要进行冰与海洋结构相互作用的可靠性分析 .首先 ,采用热力学的方法根据每年实测的环境参数对海冰平整冰厚进行数值模拟计算 ,然后根据计算结果对不同重现期的极值冰厚采用极值统计法给出了极值分布 ,并与其他文献作比较 .其次 ,以应变速率为海冰强度的主要影响参数 ,给出了海冰强度的概率分布 .最后 ,以Schwarz公式为静冰力计算公式 ,结合得到的冰厚和冰强度的概率分布 ,采用映射变换法进行不同重现期静冰力的可靠度分析计算 ,并用蒙特卡罗重点抽样法进行模拟 .

高寒地域静冰压力对输电塔影响的数值分析

以大庆地区输电线路铁塔入冬后底部结冰致使输电塔遭到破坏为例,建立冰层—输电塔腿模型,并运用有限元分析软件ANSYS分析水结冰产生静冰压力对输电塔的影响。模拟结果表明,冰层因温度升高而膨胀从而产生静冰压力,冰层在冻结过程中对置于其中的输电塔产生横向剪切作用,致使塔材产生弯曲,从而改变了输电铁塔塔材原有的传力方式,塔腿部分在铁塔自重、风荷载与静冰压力组合作用下发生破坏和变形,严重时可导致输电塔倒塔,从而影响供电可靠性。

论土坝护坡静冰压力的确定

在黑龙江省,静冰压力对土坝护坡的破坏非常普遍,严重影响水库的安全。分析了静冰压力产生的原因,主要影响因素,静冰压力的确定方法。针对现有方法提出静冰压力的确定应结合当地实际情况,采用多种方法和公式综合考虑。静冰压力问题仍然是今后需要深入研究解决的重要课题。

护坡工程静冰压力分析

在寒冷地区,水工建筑物经常会受到冰盖层冰压力的侵害和威胁,而护坡工程往往首当其冲,由于在设计时对冰压力估计不足,致使某些护坡遭受冰压力的作用而损坏。研究了计算护坡工程静冰压力的方法,可为高寒地区的堤坝护坡工程设计提供依据。

面向海洋静冰压力监测的薄膜结构光纤Fabry-Perot传感器设计与性能分析

海冰是重要的自然灾害之一,针对静冰压力监测需求,首次提出一种基于光纤Fabry-Perot传感器的静冰压力测试新方法。结合膨胀辅助放电方法,制备了一种薄膜结构的高灵敏度光纤Fabry-Perot压力传感器,并采用金属管/PDMS/AB胶组合方法对传感器进行了封装。在此基础上,研究了–15℃～0℃之间静冰融化和冻结过程中的内部应变变化特性。实验结果表明,所制备的薄膜结构光纤Fabry-Perot压力传感器在静冰压力监测中具有良好的灵敏度。所研究内容对远距离分布式海洋静冰特性监测具有一定的参考价值。

基于布拉格光纤光栅的静冰压力传感研究

针对现有电传感器在高寒地区测量静冰压力存在的问题,提出了一种基于布拉格光纤光栅的静冰压力传感测量系统,可实现对静冰压力的定点在线测量。通过测得冰层内部静冰压力和温度同时变化过程中的光纤光栅布拉格波长,经过温度补偿消除了静冰压力测量过程中温度的影响,利用压力与布拉格光栅中心波长的关系得到静冰压力的测量值。同时,利用混沌光源良好的互相关性,通过相关峰的位置,实现了对静冰压力的定点测量。本实验对-10℃^-5℃温度范围内,实验室条件下的模拟静冰压力进行了测量,对系统进行了温度补偿,温度补偿曲线线性拟合度为99.56%,有效地消除了交叉敏感,可满足实际工程应用中静冰压力的测量要求。

基于光纤Fabry-Perot传感器的静冰压力检测方法

针对静冰压力检测需求,提出了一种基于光纤Fabry-Perot传感原理的静冰压力检测方法。其特点是结合精密切割方法,制备了一种单模光纤-毛细玻璃管-单模光纤结构的Fabry-Perot(F-P)传感器,并采用金属管/PDMS(聚二甲基硅氧烷)填充方法对传感器进行了封装。为了提升传感器的抗温度干扰能力,采用了双传感器检测方法。在此基础上,进行了基于光纤F-P传感器的静冰内部应力检测实验,研究了传感器受到冰温压力时的干涉谱峰偏移情况。实验结果表明:在静冰冷冻与融化过程中,传感器干涉光谱的谱峰移动达14 nm。同时双传感器检测方法明显提升了温度抗干扰能力。

基于ANSYS对冻融冰水界面静冰压力作用下钢筋混凝土桥墩破坏的分析

以内蒙古鄂尔多斯市乌兰木伦河3号坝钢筋混凝土桥为例,通过建立冻融冰水界面桥墩受力模型,并运用有限元分析软件ANSYS数值分析静冰压力对桥墩的剪切作用.计算结果表明,冰盖受温度升高膨胀而产生静冰压力,在墩柱-承台连接处、墩柱-盖梁连接处形成应力集中,在上部荷载和静冰压力组合作用下导致桥墩斜向剪切破坏,建模分析结果与现场检测结果基本一致.

静冰压力对铰链式护坡系统作用的低温模型试验

通过低温模型试验模拟了冰盖的形成过程,测试了静冰压力、铰接块位移、冰盖厚度、温度等,建立了这些物理量与时间的关系。根据静冰压力的发展过程、变化原因评价了试验与自然环境的相似性。根据铰链式护坡系统在静冰压力作用下沿坡面位移变形和冰盖融化后的残余变形,评价了该护坡系统的稳定性以及该护坡系统作为柔性护岸结构适应变形的能力,分析了静冰压力、铰接块位移的发生、发展、消失过程和变化原因。试验结果表明:静冰压力作用下铰链式护坡系统沿坡面位移变形很小,冰盖融化后该护坡系统的残余变形也很小;铰链式护坡系统在静冰压力发生、发展和消失的过程中,能够适应岸基变形而不被破坏。

静冰生消室内模拟试验研究及关键参数确定

基于嫩江岸冰原位观测数据,开展静冰生消过程室内模拟试验研究并确定关键参数。结果表明,依据模型试验相似关系,确定室内模型试验需考虑关键参数为几何比尺Cl、温度比尺CT、时间比尺Ct与试验室修正系数Cα;通过建立冰冻度日相似准则,应用相似原理推导得出:(Cl/Cα)^2=CTCt;基于原型试验中太阳辐射变化过程对室内模拟试验作合理光照补偿,在确定Cl=1∶9,CT=1.5∶1条件下,得到试验室修正系数Cα值为0.55,冰厚增长系数α为1.76,时间比尺Ct=1∶37.5;基于模型试验中相同参数,在冰厚生长后期对冰面作光照补偿,对比无光照组冰生消过程,光照补偿可较好模拟野外静冰生消过程,无光照冰厚增长系数α为1.96~1.98,有光照冰厚增长系数α为1.74~1.75,近似于模型比尺后原型α值(1.76);根据原型气温与太阳辐射变化过程,依据相同累积负温原则设计控温曲线,补偿合理光照,获得冰厚增长系数与冰厚生消过程均与原型相近结果。

考虑静冰压力时坝体土工膜防渗结构的稳定分析

在寒冷地区坝体土工膜防渗结构的稳定分析必须考虑冰推力,通过分析得出考虑冰推力时的抗滑稳定安全系数的表达式,可供设计人员参考。

导管架静冰力计算实用方法

本文在以往应用经验的基础上,结合国内外有关文献和试验资料,提出导管架静冰力计算的实用方法。该方法考虑了多种影响因素,考虑了堵塞和非堵塞两种情况。最后,本文给出一个工程实例的计算情况,并与试验结果作了比较。

当静冰压力很大时坝体土工膜防渗结构的稳定分析

寒冷地区坝体土工膜防渗结构的稳定分析必须考虑冰推力,通过分析得出当冰推力很大时的抗滑稳定安全系数的表达式,可供设计人员参考。图3幅,表1个。

关于水库冰盖板静冰压力的设计取值的探讨

冻结力是一种界面力,影响因素很多,但主要取决于界面条件,如温度、糙率、结冻的紧密性等.冰压力主要发生在升温天气,冰盖板温度高于-10℃,尾冬冰温平均在-2.5～-5℃,从图5可查出相应温度条件的冻结强度τ,再乘以强度折减系数0.55,这样就近似解决了冰压力的设计取值问题.

受静冰压力的水工闸门构造静力模拟

应用Solid works和ANSYS workbench工程模拟软件,分别采用模拟计算及试验分析的方式,对受静冰压力影响的松原哈达山水利枢纽泄洪表孔弧形闸门构造静力学进行分析,并比较了该水工建筑物在静冰压力下静力学承力及工学状态,分析过程及结论均可作为寒区水工建筑物防冻害设计及稳定运行的依据。

寒区水工建筑物静冰害的防治

黑河市处于高寒地区,年平均气温在-1℃以下,最长结冰期173天,最大冰厚1.48m。一些水工建筑物.如水塔、工作桥娇墩等常被静冰压力破坏。黑河市水利局在黑龙江省水科所协助下,用聚苯乙烯碳质泡沫板作保温材料,防止建筑物周围结冰,从而防止了静冰压力对水工建筑物的破坏。经3年实践考验,效果很好。该法比人工破冰方法经济、可靠.施工也简便.为寒区水工建筑物防治静冰害,开辟了新的途径。

基于有限单元法寒区渡槽静冰压力分布特征研究

基于静冰压力的计算原理,采用有限单元法,对高寒地区某渡槽内的静冰压力分布特征进行数值模拟分析。结果表明:静冰压力沿程分布不均,静冰压力集中于冰盖15cm以上处,最大静冰压力位于冰盖表层,温升率决定静冰压力的大小,冰层厚度对静冰压力最大值有一定影响。

基于光纤位移检测原理的静冰压力传感器的设计与研究

在高纬度地区冬季结冰期,水电大坝、水库等水工建筑物要承受由于温度变化引起冰体积膨胀而产生的静冰压力的挤压,如果对静冰压力估计不足,水工建筑物往往会遭受严重损坏.提出了一种基于光纤位移检测原理的静冰压力传感器结构,介绍了静冰压力传感器机械结构与数据处理电路的设计思路和工作原理,分析了静冰压力与冰层厚度和冰层温度的关系,对传感器的现场实验数据进行了初步的分析.

基于光纤光栅测量静冰压力的应用研究

静冰压力是指冰层在升温膨胀受到约束的条件下,对约束体产生的压力.它是高寒地区水工建筑物的一种特殊载荷,也是冰科学和冰工程研究中最关键的物理指标之一.主要介绍了几种测量与确定静冰压力的方法及其存在的问题,并着重研究了适合测量静冰压力的光纤光栅传感器的工作原理和结构设计,提出了静冰压力在线检测系统的设计方法,解决了光纤光栅压力传感器的温度补偿问题.通过初步的研究表明,基于光纤光栅的静冰压力传感器具有尺寸小、分布式绝对测量、抗腐蚀能力强、抗干扰、适合于定点连续自动监测等优点.