高寒地区江河流冰与桥墩相互作用的研究

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1、硕士学位论文高寒地区江河流冰与桥墩相互作用的研究STUDYONINTERACTIONBETWEENFLOATINGICEONRIVERSANDPIERSINCOLDREGION牛津哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：U447学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文高寒地区江河流冰与桥墩相互作用的研究硕士研究生：牛津导师：李忠龙副教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：交通科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U447U.D

2、.C:624DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONINTERACTIONBETWEENFLOATINGICEONRIVERSANDPIERSINCOLDREGIONCandidate：NiuJinSupervisor：AssociateProf.LiZhonglongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ArchitectureandcivilengineeringAffiliation：Sc

3、hoolofTransportationScienceandEngineeringEngineeringCompanyDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要在高纬度地区，河流与海洋结冰不仅会阻塞航道，影响水路交通运输，还可能造成跨水桥梁和水工结构物的破坏。流冰冲击桥梁墩台并对桥梁结构产生激励作用，严重时可能引起工程事故、造成经济损失与人员伤亡。基于桥梁的安全性考虑，有必要开展

4、流冰作用力的相关研究。本文通过力学试验、理论分析和数值模拟，开展寒区河流冰排与桥墩相互作用的研究，具体研究内容包括以下三个方面。（1）开展河冰的力学性能试验研究。通过河冰的无侧限单轴压缩试验，分析多因素下河冰力学性质的变化规律。（2）研究冰与结构的相互作用机理。从冰的力学性质和结构物条件入手，总结了冰与结构相互作用的类型、发生条件及特点，并以自激振动理论为基础，通过MATLAB编写程序实现自激振动的数值模拟。（3）利用有限元方法模拟冰与桥墩的相互作用。采用ANSYS/LS-DYNA模拟了冰对桥墩的冲击和挤压作用，研究多种条件下冰

5、排撞击桥墩过程中的破坏形式，提取能量变化、相互作用力、桥墩结构响应等数据，分析冰的力学性质和结构物条件对流冰与桥墩动力相互作用的影响。课题的研究将为完善桥梁设计中冰荷载设计规范奠定理论基础，也为寒区桥梁的设计、运营和养护提供了技术储备和有益借鉴。并将提高桥梁结构全生命周期的服役性能和安全水平具有重要的应用价值和社会意义。关键词：流冰；冰排；桥墩；动力相互作用-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInthehighlatitudes,thefreezingofriversandoceansnotonlyblocksc

6、hannelandinfluencewaterwaytransportationand,butmaycausedamagetotranswaterbridgesandhydraulicstructures.Flowiceimpactbridgepierandinspirethevibrationofbridgestructure.Inseriouscases,itmaycauseengineeringaccidents,economiclossesandcasualties.Basedontheconsiderationofth

7、esafetyofbridges,itisnecessarytocarryoutrelevantresearchontheforceofflowice.Inthispaper,throughthemechanicaltest,theoreticalanalysisandnumericalsimulation,theresearchontheinteractionbetweenrivericerowandpiersincoldregionsiscarriedout.Thespecificresearchcontentsinclud

8、ethefollowingfouraspects.(1)Experimentalresearchonthemechanicalpropertiesofrivericeisconducted.Throughtheunconfineduniaxialcompress