河冰对桥梁桥墩结构作用的计算方法研究

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1、摘要(}对结构的作用是在寒区设计透里苗拍时要慎重考虑的重要因素之一。在我国北方地区，每年春季流冰期间时常有流冰冲撞桥墩的现象发生，对桥梁结构产生不可忽视的影响。丫本文首先通过对松花江河冰物理力学性能的实验研究，分析了河冰的物理力学性质及其对桥梁结构主要的影响因素;然后通过开江时自然流冰xf"结构作用的观察测量及对冰一桥墩结构相互作用的分析，在参考国内外已有的冰压力计算公式的基础上，建立了适合我国黑龙江省地区的冰压力计算公式;最后利用有限元分析方法计算了松花江公路大桥在流冰冲击力作用下的位移响应，如匕方地区桥

2、梁设计提供了河冰对桥墩作用的重要依据了关键词:河冰流冰压力有限元分析位移响应ABSTRACTRivericeefectsonbri山;eisoneoftheimportantfactorstobeconsidered二-spectlywhendesigningabridgeincold一temperaturezones.Whilefrozeniceisnotmeltupbutonlyiswokenupinspringinnorth一eastofourcountry,thephenomenonofdrafti

3、cesheetsimpingeonbri山;epiertakeplace二oftenthannot,andcanresultinanun-neglectedinfluenceonbri妙construction.IbisthesisfirstanalyzesthephysicalandmechanicalpropertyoftherivericeinSonghuaRiverandtheprimaryinfluencefactorsonit勿，ofstudyingthemacrosopi-calbehavio

4、urofthenatural~iceinthelaboratory.Thenafterobservingandmeasuringtheactionofnaturalmovingicesheetsonbridgepierwhenthe~icethawsinspring,andconsultingtheknowncalculationformulaeoficepressureathomeandabroad,basedonanalyzingtheinterationbetweeniceandpier,anewic

5、epressureformulahasbeenes-tablishedwhichsuitstocoldregionsinHeilongjiangProvince.Atlasttakingadvantageofthemethodoffinitelementanalysis,thedisplacementresponseofSonghuaRiverHighwayBridgeunderthepressureofmovingicesheetsarecomputedandsomeconclusionsare-n4-.

6、Keywords:Riverice,Icepressure,fmitelementanalysis,displacementresponse哈尔滨建筑大学硕士学位论文第一章前言冰作为自然界中一种较常见的固态物质，很早就引起了人们的重视，早在104多年前就开始了对冰的研究。人们一直在观察、研究它，试图掌握冰生成、发展、消融的规律，防止和减少各种冰灾害的发生，合理地利用冰资源。世界上存在的冰可分为五大类;淡水冰(IakeorRiverIce)、冰川冰(GlacierIce)、地下冰(GroundIce),海水(

7、SeaIce)和极地冰(Ploarlee)，本文只涉及河冰(RiverIce)一淡水冰的一种。每当秋末冬初，气温逐渐下降，江河、湖泊和水库中的水开始冻结成冰时，不仅有表层水的成冰，还伴随有河底层冰和呈悬浮状态的水中冰的形成。浮起的薄冰决冻结在一起，然后顺流而下形成秋季的流冰。秋季流冰对桥墩结构产生的动压力和造成的危害较之春季流冰小得多。因此，本文主要讨论春季流冰产生的动压力。初春时节，冬季江河水面封冻形成的冰盖，因气温变眼而破碎消融。遇有春雨，江河水流量增加，形成“开江”态势。冰盖破碎构成尺寸大小不等的冰块

8、，随着水流漂移，因浅滩、分叉或下游尚未开江等条件，受阻破碎冰块堆积，引起上游水位急剧升高，形成冰坝。冰坝的溃决有“文开江”和“武开江”之分。翻文开江是冰坝逐渐缓慢溃决或冰盖破碎的冰块顺水流漂移而下，上游水位悄然回落;“武开江，’是冰坝突然演决，上游水位突然迅速降落，而下游水位急剧骤然升高，整个江面呈现冰排互相挤压、碰撞的壮观场景。另外由风或水流推动浮动冰排，冰排冲撞桥墩的迎冰面，造成冰排破碎或破裂，并对桥墩产生巨