天津海河地区船舶通航尺度研究

摘要

我国国民经济和交通运输业的飞速发展，推动了特大型桥梁建设，大量跨江、跨海的桥梁建成投入使用或正在规划建造中。桥梁的建成，方便了陆上交通，促进了区域经济的发展，但同时也对船舶通航和水上交通运输造成了不同程度的影响，有些桥梁甚至面临严峻的船撞风险。尤其是一些跨海湾大桥，要面临万吨级巨轮的撞击。在避撞和抗撞的选择中，抗撞是比较经济合理的安全措施。
　　 由于船撞桥的过程具有影响因素多、涉及的结构物体积大、难以测量、难以模拟等特点，研究难度很大。在我国船撞桥事故数量不断增加、超大跨度桥梁不断建设、船撞桥的风险越来越大的情况下，深入开展相关研究是十分必要的。
　　 本文通过综合国内外学者对船撞桥问题的研究成果，引出研究船桥碰撞原因及桥墩防护设施的重要性。通过对防撞装置的评述，总结了各种方式存在的局限性，并提出了适应当代设计需求的三不坏防撞思想；通过对与船撞桥有关的各个因素进行分析归类，建立多层次决策模型，用模糊决策的方法进行船撞桥设计决策，对各影响因素量化指标，对船撞桥设计进行了客观分析和决策，为船撞桥设计决策提供了一个科学的研究途径；同时通过对船撞桥的力学问题进行分析研究，对正撞力国内外常用公式进行对比研究和推导，并采用计算机有限元仿真计算对公式计算结果进行了验证，证明两者的结果的可靠性；通过对船撞墩的几种情况进行分析，提出侧撞力的计算方法，同时对桥墩设防能量的选择提出了建议；最后从经济上和技术上论证了在筑岛等保守的防撞措施不能实施的情况下，柔性吸能防撞装置是解决大型桥梁防大吨位船舶撞击难题的最佳途径，并对柔性吸能防撞装置的设计研究制作过程进行分析探讨，对湛江海湾大桥柔性吸能防撞设施进行了优化设计，利用计算机有限元仿真计算进行验证，验证了柔性吸能防撞设施能够实现“小撞不坏、中撞可修，大撞不倒”的三级防撞理念，并从实践上证明了柔性吸能防撞装置的工程实用价值。
　　 本文通过对桥墩对船舶的防撞设施、碰撞设计决策、撞击力及撞击能量的计算与柔性吸能防撞设施进行了研究，希望对桥梁建设与设计工作起到一定的参考作用。