冰情分析与冰压力计算
２０１２年第１２期黑龙江水利科技
ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ
Ｎｏ．１２．２０１２
（第４０卷）（ＴｏｔａｌＮｏ．４０）
文章编号：１００７—７５９６（２０１２）１２—０１２８一０１
冰情分析与冰压力计算
陈友山
（黑龙江省泥河水库管理处，黑龙江兰西１５１５００）
摘要：寒冷地区在冰冻期、河流、湖泊、水库的冰盖厚度随负气温的增长而增厚，在气温回升时期，冰盖受热膨胀产
生静冰压力，将会危及土坝护坡、进水塔、桥墩等建筑物的安全。文章阐述了冰情现象与冰压力的计算方法。
关键词：冰情；动冰压力；大冰块作用；坝面；桩柱；静冰压力中图分类号：ＴＶ６４２．３
文献标识码：Ｂ
ｌ
冰情分析
Ｆａ＝毗峪．
（２）
在寒冷地区的河流、湖泊和水库，在冬季都会出现结冰、化冻、冰凌现象。在封冻期，河流、湖泊、水库的冰盖厚度，随
着累积负气温的增长而增厚，在气温回升时期，冰盖受热膨胀产生静冰压力，在一定条件下将危及土坝护坡、进水塔、桥墩等水工建筑物的安全。解冻期间流冰质的坚硬，厚度及平面尺寸较大，在水流或风力的作用下，具有很大的破坏力，不仅危及水工建筑物本身的安全，还可能在闸孔、桥墩、进水口发生堵塞形成冰坝，危及整个枢纽的安全和造成上游堤坝决口。河道上修建水工建筑后，明显地改变了原来上下游的水力、热力条件，从而产生新的冰情。如回水末端由于流速锐减，容易形成冰塞、冰坝。大型水库的下游，由于水库调蓄了
（３）Ｆａ＝０．０４惦。√，叫厶ｔ盱
式中：Ｆ。为冰块切入三角形墩柱时的动冰压力标准值，ＭＮ；
凡为冰块撞击三角形墩柱时的动冰压力标准值，ＭＮ；ｍ为墩
柱前缘的平面形状系数，可查表１取值；兀为冰的抗挤压强度，Ｍｐａ，流冰初期可取０．７５Ｍｐａ，后期可取０．４５Ｍｐａ；ｂ为墩柱在冰作用高程上的前沿宽度，ｍ；ｙ为三角形夹角的一半．。。
表１形状系数ｍ值表
水流的热量，即使在严冬，出库水流的温度仍高于Ｏ℃，致使
下游河道有一段不封冰（例如吉林省第二松花江上游修建的丰满水库），影响下游厚有的冰上交通、气候和环境。因此，开展冰情观测，了解和掌握冰情演变规律及其对水工建筑物的影响，可为河道凌汛的防守和水利工程防凌设计，运行提供科学依据。
２．１．４作用于前缘为铅直面的非三角形独立墩上的动冰压力标准值可按（２）式计算。
２．１．５动冰压力的作用分项系数可采用１．１。２．２静冰压力
１）水库冰层升温膨胀时水平方向作用于坝面或其他宽长建筑物上的静冰压力标准值Ｐ；（ｋＮ／ｍ）可按表２取值。
表２静冰压力标准值
２冰压水计算
２．１２．１．１
动冰压力
大冰块作用在铅直的坝面或其它宽长建筑物上的动
注：①表中冰压力值对小型水库和库面开阔的大型平原水库应分
（１）
别乘０．８７和１．２５的系数；②冰厚取多年平均最大值；③表中所列冰压力值系水库在结冰期内水位基本不变情况下的冰压力，在此期间水位变动情况下的冰压力应作专门研究；④表中静冰压力值可按冰厚内插。
冰压力可按公式（１）计算
Ｆ。＝０．０７ｖ８ｉ河ｉ
式中：，。为冰块撞击建筑物时产生的动冰压力标准值，ＭＮ；”为冰块运动速度，ｍ／ｓ，宜按现场观测资料确定，无现场观测资料时，对于河（渠）冰可取水流速度矿于水库冰可取历年冰块运动期最大风速的３％，但不宜＞０．６ｍ／ｓ，对于过冰建筑物可取建筑物前行近流速；６。为流水厚度，ｉｎ，可取最大冰厚的０．７～０．８倍，流冰初期取大值；Ａ为冰块面积，Ｉｌｌ２，由现场观测或调查确定；以为冰的抗压强度，Ｍｐａ，由试验确定。无试验资料时，对于水库可取０．３Ｍｐａ，对于河流流水初期可取０．４５Ｍｐａ，流冰后期高水位时可取０．３Ｍｐａ。
２．１．２大冰块运动作用在桩柱上的冰压力计算
作用于前缘铅直的三角形墩柱上的动冰压力标准值可分别按式（２）和式（３）计算，并取其中的小值。
２）静冰压力作用点取冰面以下１／３冰厚处。
３）作用在独立墩柱上的静冰压力可按公式（２）计算。４）静冰压力的作用分项系数可采用１．１。
参考文献：
［１］中华人民共和国水利部．ＳＬ２１１—９８水工建筑物抗冰冻设计规范
［Ｓ］．北京：中国水利电力出版社，１９９８．
［２］华东水利学院．水工设计手册（２）［Ｋ］．北京：水利电力出版
社．１９８７．
［收稿日期］２０１２珈８珈６
［作者简介］陈友山（１９７６一），男，黑龙江克山人，工程师。
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