Ice forces on dams: harmonizing design criteria and developing means for mitigation

大坝在任何时候都保持其结构完整性对公共安全至关重要。它们必须能抵抗外力，包括冰的作用力。然而，当负责任的水工建筑物所有者和管理者试图按照这一原则行事时，他们面临着广泛不同的标准：尽管美国水坝协会建议的设计值为150 kN/m，但一些公共机构在某些情况下仅采用100 kN/m的标准。这降低了数千种干预措施的成本，但这一标准安全吗？研究人员似乎建议不断增加设计值（在某些情况下达到250 kN/m或更高）。这确保了安全，但考虑到现有大坝的高比例不符合这一标准，以及重新启用它们的隐含成本，这些高价值在科学上是否现实？魁北克水电工程委员会试图统一现有标准。然而，由于知识上的差距，委员会很快得出结论认为，作出正确判断的唯一途径是开展进一步的研究。该项目的目的是通过验证以前的研究结果和填补知识空白来满足这一需求。该方法将包括全面的实地观察;材料特性表征和关键冰破坏机制（如弯曲和屈曲）的有限元数值模拟，包括真实的边界条件和热膨胀和水位波动产生的冰力。由波动引起的力的模型实际上是不存在的，但它们已被证明是主导过程。该产品将是现实的科学基础上的冰力标准，以保护公众免受潜在的大坝故障。第二语言：Il est essentiel，pour des raisons de sécurité évidentes，que les barrages maintiennent damintégrité en touttemps.这些障碍物对所有我不需要的东西都有吸引力，其他的，都是玻璃的。Toutefois，les propriétaires and exploitants de ces différentes structures hydrauliques sontconfrontés，Au chapitre des poussées de glace，à des critères diversified，selon les diverses agences nationales etinternationales.因此，加拿大拦河坝协会（ACB/CDA）建议使用150 kN/m的均匀布置，其他公共机构在某些情况下使用100 kN/m。他并没有说干预的力度很大，安全措施也不例外。某些chercheurs semblent même recommander des valeurs encore plus grandes（pouvantatteindre 250 kN/m ou même plus selon les cas）.在某些方面的建议中，在需要加强执法和执行建议的观点方面，更高的价值偏离了刑法。这些伟大的科学价值是什么？Un comité Hydro-Québec，formés d'ingénieurs praticiens et gestionnaires，a tenté d'harmoniser les critères，enregard des dépensement des quinze dernières années.不幸的是，他不可能达成一致意见。在一次审判之后，他召集了其他人的调查。C'est justement l'un des objectifs de ce projet qui，dans un premier lesdonnées et les découvertes des différentes campagnes de mesures et，dans un second temps，de mieuxcomprendre les mécanismes pour combler les chaoonons manquants.La méthodologie comprendra de nouvelles campagnes de mesures，une caractérisation plus approfondie des propriétés de la glace et une modélisation mieux cible des mécanismes de rupture，用的是

It is essentiel for public safety that dams maintain their structural integrity at all times. They must resist againstall applied forces, including those applied by ice. However, when responsible hydraulic structure owners andmanagers try to act on this principle, they are confronted with widely diverging criteria: Whereas the CanadianDam Association recommends a design value of 150 kN/m, some public agencies, in some cases, apply acriterion of only 100 kN/m. This reduces the cost of thousands of interventions, but is this criterion safe?Researchers seem to be recommending ever increasing design values (reaching 250 kN/m or more in somecases). This ensures safety, but given that a high percentage of existing dams do not meet this criterion and theimplied costs to reabilitate them, are these high values scientifically realistic?A Hydro-Québec engineering committee tried to harmonize existing criteria. However, due to knowledge gaps,it soon came to the conclusion that the only way to come to a sound judgement was to carry out furtherresearch. The purpose of this project is to to meet this need by validating previous findings and filling in theknowledge gaps.The methodology will include comprehensive field observations; material property characterisation and FEM numerical modelling of key ice failure mecanisms (such as bending and buckling) including real reservoirboundary conditions and ice forces generated thermal expansion and water level fluctuations. Models of forcesinduced by fluctuations are virtually non-existant and yet they have been shown to dominate the process.The product will be realistic scientifically-based ice force criteria to protect the public against potential damfailure.Second Language:Il est essentiel, pour des raisons de sécurité évidentes, que les barrages maintiennent leur intégrité en touttemps. Les barrages doivent résister à toutes les sollicitations qui leur sont imposées dont, entre autres, cellesde la poussée de glace. Toutefois, les propriétaires et exploitants de ces différentes structures hydrauliques sontconfrontés, au chapitre des poussées de glace, à des critères divergents, selon les diverses agences nationales etinternationales. Alors que, par exemple, l'Association canadienne des barrages (ACB/CDA), préconisel'utilisation d'une poussée uniforme de 150 kN/m, d'autres agences publiques, en certaines circonstances, vontutiliser 100 kN/m. Il va sans dire que l'ampleur des interventions, s'il y a lieu, et le niveau de sécurité ne serontplus les mêmes. Certains chercheurs semblent même recommander des valeurs encore plus grandes (pouvantatteindre 250 kN/m ou même plus selon les cas). Bien que réconfortantes à certains égards, les valeurs plusélevées deviennent pénalisantes en regard des vieux ouvrages qui pourraient nécessiter des renforcements etdes réfections coûteuses. Ces grandes valeurs sont-elles scientifiquement justifiables?Un comité Hydro-Québec, formés d'ingénieurs praticiens et gestionnaires, a tenté d'harmoniser les critères, enregard des développements des quinze dernières années. Malheureusement, il a été impossible d'en arriver à unconsensus. Afin de parvenir à un jugement plus éclairé, il a été convenu que d'autres recherches étaientrequises. C'est justement l'un des objectifs de ce projet qui, dans un premier temps, essaiera de valider lesdonnées et les découvertes des différentes campagnes de mesures et, dans un second temps, de mieuxcomprendre les mécanismes pour combler les chaînons manquants.La méthodologie comprendra de nouvelles campagnes de mesures, une caractérisation plus approfondie des propriétés de la glace et une modélisation mieux ciblée des mécanismes de rupture, par la méthode des