摘要
在高纬度地区存在冰冻现象，河流、水库等会结冰形成冰层，冰层会和水工结构物如堤坝、桥墩、边坡护岸等相互接触。当受到约束的冰层受热，内部温度场必然发生变化，不同位置处的冰发生不同的应变，进而产生静冰压力，当静冰压力过大时便会对水工建筑物产生破坏，因此必须研究冰层的温度场变化规律，进而探究静冰压力。另一方面，厚度不断增加的冰层具有一定的承载力，可供人们活动，但时不时会发生行人或车辆坠入冰窟的事故。因此，研究冰层的极限承载力，为冰上活动提供预警便显得格外重要。本文通过现场实测、理论分析、数值模拟开展了静冰压力与冰层承载力的研究，具体研究内容包括以下方面： （1）研究气-冰-水耦合模型下外界风速的变化对冰层内部温度场的分布情况的影响规律，同时探究将冰层上表面温度等同于大气温度这种假设的合理性。 （2）研究不同厚度的冰层稳态温度场的分布规律以及不同时刻、不同温升率、不同初始温度、不同冰厚下冰层瞬态温度场及应力场的分布规律。 （3）研究不同荷载作用半径、不同冰厚、不同温度下一定区域的冰层的极限承载能力。 通过本文的研究，可以从最影响冰的性质的温度角度探寻静冰压力以及冰层承载力的相关规律，为继续研究静冰压力对桥墩等水工建筑物的作用及为冰上活动进行预警提供了有益借鉴。
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