余朝歌，田于逵，王纬波

中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082

0 引 言

随着全球气候变暖，北极冰层逐渐融化，北极油气资源开采活动日益增多。在极地，用于油气开采的钻探平台、生产平台及储运船等多种海工结构在作业时常面临着海冰碰撞的危险。为使各类海工结构都能适应冰区作业任务要求，保证它们在冰区作业时的安全性，必须开展冰区海工抗冰结构设计研究。而结构冰载荷是海工抗冰结构强化设计的重要输入条件，因此，研究结构冰载荷就变得尤为重要。

海工结构冰载荷是海冰与海工结构相互作用时产生的一种特殊载荷形式，结构冰载荷的大小受作业海域环境、海冰特性和平台结构特点等多种因素的影响。一方面，海冰的力学特性复杂，宏观形态多变，冰山、平整冰与浮冰是常见的海冰类型，其中冰山撞击对海工结构来说是致命的，故海工结构常常会避开冰山存在的海域。因此，浮冰与平整冰成为海工结构经常遭遇的冰类型。相较于浮冰，平整冰层与结构的相互作用较为复杂且在特定工况下会引起冰激振动现象，对结构的危害性较大。另一方面，海冰与不同海工结构发生作用时的物理过程及失效模式不同。冰层失效模式多变，海冰力学特性复杂，这均使得海工结构冰载荷研究变得较为困难。总的来说，分析冰层与结构相互作用的机理，确定冰载荷大小是冰区海工领域研究的重点。

目前，海工结构冰载荷研究方法主要有3 种：基于冰与结构相互作用机理和模型或实尺度试验数据分析的公式估算方法、模型或实尺度试验测量方法，以及基于冰与结构相互作用过程和冰本构模型的数值计算方法。……