随着海上运输、海洋渔业及油汽资源开发的日益发展,码头水工结构物已成为这些资源开发的基础性设施,在承受风、海浪、海流、潮汐等荷载作用的同时,也受到冰力的作用。合理地确定海冰对码头水工结构物的作用力问题也越来越引起人们的关注。由于问题的复杂性,目前还没有找到公认的描述冰与码头水工结构物相互作用机制的数学物理模型。原型观测被认为是最为直观有效的第一手材料,但由于耗资大,现场条件复杂,环境恶劣,使直接观测难度极大。因此本文的主要工作是在对设计提供依据的前提下,应用物理模拟实验技术对冰与码头水工结构物作用进行了系统的试验研究。 本文首先对相关的试验系统和试验技术进行了介绍,并对相关的技术参数进行了测定。在此基础上,进行了三方面的物理模拟试验研究,首先考查了在大面积冰排的作用下,码头桩柱排架对冰的掩蔽效应,同时观测了桩柱之间冰破碎、堆积的现象,并进一步的分析冰排与栈桥承台相互作用的非同时破坏的现象,给出冰排的非同时破坏系数。其次研究了大面积冰排对45°、50°、55°、60°、65°这五种不同角度的锥体破冰结构的作用机理,观测冰排在锥体结构前破碎、堆积的情况,分析作用于破冰结构上的冰力。最后进行了冰对斜坡引堤结构作用的模型试验,在测定作用于该结构上的冰力的同时,利用CCD录象机记录了冰在护坡底部的破碎和堆积现象以及引堤上碎石护面的破坏情况,分析其破坏机理。