【正文】 i ns i n2)()(2210210????????????????Rkm hkdRRkm hkdxpTccxi 解出 ?，再代如 p()中求出 Pmax 當 xR時，破冰作功積分為： )4(2)(2s i n)()(2221212/00RRxRkm h kRxRkm h kdpRdxpTccxi?????????????????由能量平衡關(guān)系求出 x， 若 xR時， Pmax為： Rkm hkPRkmkSvRxcici????21m a x22122)]41(4[1????3 結(jié)構(gòu)剛度為 K時的尖角迎冰面結(jié)構(gòu)載荷 結(jié)構(gòu)發(fā)生位移為 ?=p/K， 功能關(guān)系為： KppxSvKppTpxTisi22221212122121???????經(jīng)變形得： ??????????tgkhkKtgKkm hkShvpKptgkm hkpSvxxtgkm hkpccicic2121222122212222?????b 2? x 結(jié)構(gòu) 浮冰 四 垂向附著力 當冰層與結(jié)構(gòu)固結(jié)在一起時，水位變化造成海冰產(chǎn)生對結(jié)構(gòu)的垂向附著力，由彈性力學原理，得出， 式中： h:冰厚 d:圓拄直徑 Dhhp50ln300 2?h D 冰 圓拄 四 海冰對傾斜構(gòu)件的作用力 作用特征：當海冰與傾斜構(gòu)件接觸時，海冰破壞主要以彎曲斷裂為主，而受彎破壞作用力是 Fv，如圖所示，冰與斜面存在摩擦力，f=uN,u=tg?,有： ? N f Fh Fv 當 ?+?=45， Fh=Fv, ?+?=90時，為直立結(jié)構(gòu)與冰層作用類似。 )(s i nc osc oss i ns i nc osc oss i n???????????????????tgFFuNNuNNFvFuNNFuNNFvhhvh當結(jié)構(gòu)為錐形時，佐泊的結(jié)論為： ?=62 62?90 ?????????????????tghrhFhFfvfh)(3211665222第六章 海面高程變化 第一節(jié) 概述 一 有關(guān)海面高程的概念 1 基準海平面 我國以 19年黃海平均海面作為高程基準面。 2 理論深度基準面 即理論上潮汐可能達到的最低嘲面（我國的海圖基準面） 3 水尺零點 某點的水位起算點，也叫潮位基準面。 海面高程變化即海面圍繞平均海平面的變化。 二 海面高程變化的原因 1 潮汐 （天文潮， 1224hr） 引起水位變化 2 風暴潮 （氣象潮） 引起水位變化，動力作用。 3 海嘯 引起水位變化，動力作用。 平均海平面 潮高基準面 海圖基準面 大潮高潮面 大潮高潮高 大潮潮差 潮時 平均海平面、海圖基準面、潮高基準面示意圖 三 海面高程變化對工程結(jié)構(gòu)和工程活動的影響 1 設(shè)計時考慮高程變化 1）基地，碼頭，進出航道 2）固定式平臺高程 3）工程結(jié)構(gòu)的高、低水位段的防冰、防腐措施 2 現(xiàn)場配置時考慮高程變化 1）坐底式平臺高度配置 2）自升式平臺高度配置 3）浮式裝置的定位系統(tǒng)平臺高度配置 4）預制模塊的下水、拖航、就位作業(yè)。 三 我國沿海海面高程變化概況 第二節(jié) 潮汐 一 潮汐現(xiàn)象 1。潮汐：地球表面水體受月球、太陽引力作用而產(chǎn)生的海面周期性起伏現(xiàn)象。 名詞：高潮；低潮；潮時和潮高；潮差；歷時。 2。特征潮位 工程上常用到的特征潮位： 1）最高潮位及最低潮位 指歷史上曾觀測到的最高和最低潮位。 2）平均最高潮位及平均最低潮位 將多年潮位資料中每年的最高和最低潮位進行平均得到的值。 3）大潮平均最高潮位及大潮平均最低潮位 將每月的兩次大潮潮位取多年平均得到的值。 4）小潮平均最高潮位及小潮平均最低潮位 將每月的兩次小潮的潮位取多年平均得到的值。 3。潮汐類型 1）半日潮：一個太陽日內(nèi)兩次高潮和兩次低潮。 2）日潮：一個太陽日內(nèi)一次高潮和一次低潮。 3）混合潮：不規(guī)則日潮和不規(guī)則半日潮。 某處出現(xiàn)不同類型潮汐，是由該處的位置和太陽、月球和地球三者空間位置決定的。 SWL 低潮 高潮 高潮 潮差 高低潮 低潮 高潮 高高潮 低高潮 低低潮 全日潮 混合潮 半日潮 二 潮汐成因 1。引潮力 平衡潮理論假設(shè)： 地表覆蓋著等深度的海水，忽略海水運動的慣性力、柯氏力、海底邊界摩阻力。 1）月球引潮力 fg fe M M E E x y 月球引力 地月離心力 月球萬有引力；地球月運動；地月運動離心力；月球引潮力。 天文學結(jié)論：當?shù)厍蚶@地月質(zhì)心轉(zhuǎn)動時，地表各點處的離心力大小相等，且大小和方向都與地心處的質(zhì)點離心力相同。 2）潮汐橢圓 Moon Earth 離心力 萬有引力 月球引潮力 2）引潮力勢 月球引潮力勢： 太陽引潮力勢： 月球引潮力： 太陽引潮力： 潮高表達式： )31( c os)(23)1c os3()(。)31( c os23)31( c os23123232212231223?????????????????????????????????????????DrErMhDMrGFhrEGrEGrHHFrFrHHFrFrDGMrDGMmvsshssvmmhmmvsm式中： G萬有引力常數(shù)； M月球質(zhì)量； S太陽質(zhì)量； E地球質(zhì)量； ?天頂距 。r地球半徑； D， D‘月地、日地間距。 4）潮汐橢圓 三 潮汐不等現(xiàn)象 1。日不等現(xiàn)象 某點處每日兩次高潮，兩次低潮不等，因為月球赤緯角不等于零 2。半月不等現(xiàn)象 地球，太陽和月球三者空間關(guān)系不同，形成塑望潮和方照潮。 3。月不等現(xiàn)象 月球繞地球橢圓軌道運轉(zhuǎn)，每月一次遠地潮，一次近地潮。 4。年不等現(xiàn)象 地球繞太陽橢圓軌道運轉(zhuǎn)，每年中地日距離不斷變化造成。 四 潮汐表及應(yīng)用 為了方便應(yīng)用，國家海洋局都要出版一次潮汐表，表中標明經(jīng)緯度，時區(qū)，潮位，歷時等數(shù)據(jù)，供工程應(yīng)用。 ? P M’ M N M1 P1 ? A 天頂距 ?的展開示意圖 M 北 南 A M 北 南 A 赤緯角 潮汐日不等示意圖 Sun Moon Earth Sun Earth Moon 潮汐半月不等現(xiàn)象 日、地、月成直角關(guān)系 日、地、月在直線上 潮汐月不等和年不等現(xiàn)象示意圖 Sun Moon Earth 第三節(jié) 風暴潮 一、概念 風暴潮：又稱氣象潮，是一種由非天文因素引起的海面異常升降現(xiàn)象，使水位大大超過正常潮位。 二、 風暴潮 分類及特征 名稱 特征 1。熱帶風暴潮：由臺風引起的風暴潮 潮位變化急劇。 2。溫帶氣旋風暴潮：由溫帶氣旋引起 潮位變化持續(xù)緩慢。 3。冷鋒潮位變化： 由冷暖氣團活動引起 潮位變化持續(xù)緩慢。 三、 風暴潮形成及傳播 1 風暴潮的確形成（以熱帶風暴潮為例） 1）低壓氣旋形成移動的低壓區(qū)，將海面吸升。 2）升高的海面隨臺風移動，象孤立波一樣傳播。 3）到達近海時，波高驟增，勢不可擋，涌入內(nèi)陸，造成破壞。 2 風暴潮的傳播 1）臺風長波增水 長波傳播速度大于臺風風速，故先出現(xiàn)增水現(xiàn)象。 2）風暴潮主段 水位急劇增高。 3）余振階段 四、 風暴潮的危害 1。引起海面高程急劇變化。 2。動力作用。 第四節(jié) 海嘯 一、海嘯成因、條件與現(xiàn)象 1。海嘯成因：由海底火山噴發(fā)、海底地震或陸架地震引起海底大面積隆起或大面積塌陷，使海水劇烈運動。 2。形成條件：震源水深大于 4m， 強度里氏 6。 5級以上。 3。現(xiàn)象：這是一種長周期、小振幅的海洋散射波，傳播速度極快，可達數(shù)百公里 /小時。在深海高速傳播，無危害；到達淺水區(qū)后，波高陡增，形成波墻，水位大大上升，造成災(zāi)害。 二、著名海嘯及危害 高程 t 余振 風暴潮 先行涌浪 三、海嘯波淺水變形 海嘯波傳播過程中，波浪周期不變，有以下關(guān)系： 4228181/:/:dsdHHLgHLgHEEddLLTLCTLCgdCgdCqsqqqssqssqsqqqssqqss??????????? 第五節(jié)設(shè)計水位 一、設(shè)計水位的概念 設(shè)計水位指設(shè)計潮位，包括設(shè)計高水位、設(shè)計低水位、校核高水位、校核低水位。 1。設(shè)計高、低水位：指建筑物在正常使用條件下的高、低水位。 2。校核高、低水位：指建筑物在非正常使用條件下的高、低水位，非正常使用條件指在存在天文潮的同時又存在風暴潮、低壓、海嘯等非天文因素的情況。此時水位為正常潮位與非天文增水之和。二、設(shè)計水位的確定 1。設(shè)計高水位：從高潮位累積頻率曲線查取 10%累積頻率對應(yīng)的潮位為設(shè)計高潮位。 2。設(shè)計低水位：從低潮位累積頻率曲線查取 90%累積頻率對應(yīng)的潮位為設(shè)計低潮位。 三、校核水位的確定 利用多年的最高（低）潮位資料，擬合某一極值理論分布曲線，推算 50年或 100年一遇的極高潮位或極低潮位，作為校核水位。 累積頻率 P 潮位 高潮位累積頻率曲線 低潮位累積頻率曲線 潮位累積頻率曲線