基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的海洋結(jié)構(gòu)隨機(jī)冰荷載分析.pdf

1、本文基于對(duì)冰荷載測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)作用在冰區(qū)海洋結(jié)構(gòu)上的隨機(jī)冰荷載進(jìn)行了研究。 為了研究作用在海洋結(jié)構(gòu)上的冰荷載以及冰激結(jié)構(gòu)振動(dòng)問(wèn)題，在渤海JZ9-3海域的GCP平臺(tái)，MDP系纜樁以及JZ20-2海域的三座加錐海洋平臺(tái)，建立了完備的原型結(jié)構(gòu)冰荷載測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行了長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)冰荷載測(cè)量實(shí)驗(yàn)。同時(shí)在合作開(kāi)展的歐盟LOLEIF和STRICE項(xiàng)目中，在瑞典的Norstromsgrund燈塔(直立結(jié)構(gòu))進(jìn)行了系統(tǒng)的冰荷載現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作

2、。在實(shí)驗(yàn)中利用壓力盒對(duì)直立結(jié)構(gòu)，錐體結(jié)構(gòu)上的冰荷載進(jìn)行了直接測(cè)量；利用加速度傳感器對(duì)冰激結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)量；利用攝像頭對(duì)冰速，冰厚及冰與結(jié)構(gòu)作用過(guò)程等相關(guān)信息進(jìn)行了視頻記錄。實(shí)驗(yàn)中，得到了大量高質(zhì)量的冰荷載數(shù)據(jù)。 通過(guò)對(duì)直立結(jié)構(gòu)上現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)直立結(jié)構(gòu)常見(jiàn)振動(dòng)為較強(qiáng)的隨機(jī)振動(dòng)，此時(shí)冰快速運(yùn)動(dòng)并發(fā)生連續(xù)擠壓破碎；而冰慢速運(yùn)動(dòng)時(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)生的自激振動(dòng)振幅最大。通過(guò)對(duì)壓力盒冰荷載數(shù)據(jù)及冰擠壓破碎過(guò)程的分析，基于連續(xù)擠壓破碎冰

3、力分形特征，利用Weierstrass函數(shù)對(duì)擠壓破碎冰力時(shí)程進(jìn)行了模擬，建立了冰力模型；通過(guò)對(duì)連續(xù)擠壓破碎冰力數(shù)據(jù)進(jìn)行譜分析，引入風(fēng)荷載譜分析理論，在頻域上建立了冰力譜模型。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，擠壓破碎最大冰力具有明顯的尺寸效應(yīng)?；谶@一發(fā)現(xiàn)給出了擠壓破碎最大冰力的計(jì)算方法。該方法與利用斷裂力學(xué)理論分析擠壓破碎過(guò)程得到的最大冰力計(jì)算公式符合良好。 通過(guò)對(duì)錐體結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)及冰荷載數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)作用在窄錐結(jié)構(gòu)上的冰力具有一定周期性，可以

4、引起柔性海洋結(jié)構(gòu)的冰激振動(dòng)。壓力盒冰力數(shù)據(jù)顯示作用在窄錐上的冰力可以簡(jiǎn)化為具有一定周期幅值的三角形冰力脈沖。通過(guò)對(duì)冰力周期，幅值樣本的統(tǒng)計(jì)分析，確定了冰力周期、幅值的隨機(jī)分布及確定方法，建立了隨機(jī)冰力函數(shù)。通過(guò)對(duì)冰力數(shù)據(jù)的譜分析，得到了窄錐結(jié)構(gòu)上的冰力譜形式。發(fā)現(xiàn)冰力譜介于窄帶寬帶之間，可以用Neumann譜進(jìn)行模擬。通過(guò)對(duì)譜參數(shù)與冰力參數(shù)關(guān)系的分析，建立了窄錐結(jié)構(gòu)上的冰力譜模型。同時(shí)對(duì)冰與錐體作用的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了討論，分析了加錐對(duì)結(jié)構(gòu)