流冰期冰强度取值分析及基于未确知信息的冰荷载研究

摘要

在我国大约有75%以上的地区有冰凌现象的发生，每年许多地方的水工建筑物在流冰的作用下遭到不同程度的破坏，其中以黄河内蒙古河段、嫩江上游、黑龙江上游等河段最为严重。因此，开展流冰期冰强度的取值分析以及冰荷载的研究显得尤为重要。
　　根据我国河冰力学性能试验所取得的研究成果以及黑龙江地区的部分力学性能试验资料发现，流冰期的冰温通常在-2℃～0℃范围内，而规范中规定流冰期冰强度采用冰温为0℃时的冰强度值，同时规范中没有考虑应变速率对冰强度的影响，以及测量和人为引起的误差。本文考虑了以上因素的影响，用概率论的方法对黑龙江地区流冰期的河冰抗压强度和抗弯强度进行统计分析，求出在不同应变速率下、冰温为-2℃～0℃范围内的冰强度的概率分布，并采用假设检验以及蒙特卡罗模拟方法检验分布的优良性，给出河冰抗压强度和抗弯强度的概率分布函数；通过对相同条件下的河冰抗弯强度与抗压强度的比值进行统计分析，给出建议倍数为0.65。在求出冰强度概率分布的基础上，基于可靠度理论，对黑龙江地区的河冰抗压强度和抗弯强度标准值的取值问题进行了分析，得出河冰抗压强度和抗弯强度与可靠度水平的关系，并以佳木斯松花江公路大桥河段为例分析，发现采用可靠度水平为99%的冰抗压强度值所计算的冰荷载与实测值误差仅为0.524%；最后对冰荷载计算公式进行回顾，建立通用公式，并提出了基于未确知信息的冰荷载计算公式及方法，通过实例分析，这种计算方法不仅可以给出可能的冰荷载取值区间，还能得出相应的主观可信度。
　　本课题提出了规范中冰强度取值存在的问题，用概率论以及可靠度的理论对黑龙江地区流冰期冰强度的取值进行分析；对冰荷载的计算公式进行总结，提出具有未确知信息的冰荷载计算方法。本课题的研究方法及结果可为设计人员提供更多的依据和参考。

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第一章 绪论

1.1 流冰研究的工程背景

1.2 冰强度及冰荷载的研究

1.2.1 冰强度的研究历史和现状

1.2.2 冰强度取值规定

1.2.3 冰荷载的研究历史和现状

1.2.4 冰荷载的计算

1.2.5 冰强度及冰荷载研究方法

1.3 冰强度取值及冰荷载计算存在的问题

1.4 选题背景及本文研究的内容

1.4.1 选题背景及依据

1.4.2 本文的研究内容

第二章 流冰期冰强度的统计分析

2.1 概率统计

2.2 蒙特卡罗模拟介绍

2.2.1 蒙特卡罗法的模拟原理

2.2.2 随机数的抽取方法

2.2.3 蒙特卡罗方法的优点

2.3 MATLAB软件介绍

2.4 冰强度统计分析

2.4.1 冰强度统计

2.4.2 河冰强度的假设检验

2.4.3 河冰强度的蒙特卡罗模拟

2.4.4 河冰强度概率密度函数

2.5 抗弯强度与抗压强度的比值分析

2.6 本章小结

第三章 基于可靠度理论的流冰期冰强度标准值取值研究

3.1 可靠度分析的基本概念及方法

3.1.1 可靠度的定义

3.1.2 常用的概率分布可靠性

3.2 流冰期河冰强度可靠性分析

3.2.1 流冰期河冰强度的可靠度计算

3.2.2 基于可靠度理论的流冰期冰强度取值验证

3.2.3 流冰期冰力的可靠度分析

3.3 本章小结

第四章 基于未确知信息的冰荷载研究

4.1 不确定性的来源及研究方法

4.1.1 不确定性的来源和分类

4.1.2 不确定性的研究方法

4.2 冰荷载计算公式回顾

4.2.1 河冰计算公式

4.2.2 海冰计算公式

4.3 基于未确知信息的冰荷载研究

4.3.1 未确知数定义

4.3.2 基于未确知信息的冰荷载计算

4.3.3 实例分析

4.4 本章小结

第五章 总结及展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献