大跨径预应力混凝土梁式桥施工期船撞风险分析

摘要

随着我国跨江河以及海峡海湾大桥的日益增多和船舶运输业的快速发展，桥梁遭受船舶撞击的事故时有发生，轻者桥梁受损，重者桥梁垮塌。船撞桥事故属于风险事件，涉及到许多不确定性因素。如何科学评价船桥相撞风险事件、采取合理措施把风险水平降到社会所能接受的程度，从而为设计人员和决策者提供依据，这正是本文研究的内容和目的。本文以大跨径预应力混凝土梁式桥建设期船撞风险为主要研究对象，围绕以下几个方面展开研究： 1.本文首先回顾和总结了国内外船撞桥问题的研究及进展概况，包括船撞桥的力学问题研究、船撞桥风险分析(包括船撞桥的概率、后果以及风险准则等)、船撞桥事故研究、桥梁防船撞设计方法以及桥梁防撞设施研究等方面。 2.大跨径预应力混凝土梁式桥船撞分析理论框架研究。阐述了风险的基本概念与风险分析的基本原理，给出了风险的一般性定义，明确给出大跨径预应力混凝土梁式桥结构船撞风险定义，构建了桥梁船撞风险分析总体理论框架； 3.对桥梁船撞概率的计算模型进行了深入研究。在对比分析目前国内外现有模型的基础上,本文将BP神经网络系统方法引入了船撞桥概率的研究当中。采用MATLAB语言程序和现有数据样本，以桥梁跨径、水流流速、水流方向与桥轴法线的夹角以及桥区航道弯曲度等4个船撞桥主要影响因素为输入参数，以船撞桥概率为输出参数，经训练得到了能较好地反映上入参数影响的撞判断系统。 4.基于ANSYS概率有限元的船撞可靠性分析。针对传统的求解结构可靠度的方法的不足，本文提出了利用有限元软件ANSYS与MonteCarlo数值模拟相结合的概率有限元法（F-M)来分析结构施工期关键工况的可靠度。 5.对桥梁船撞的风险接受准则进行了研究。在对比和研究国内外桥梁船撞相关规范、各行业的风险水平、各类自然灾害的风险水平和我国现有事故的基础上，初步建议了我国桥梁船撞倒塌风险的接受准则和等级评价标准。将桥梁的年倒塌频率大于10<-3>定为高风险，10<-5>～10<-3>为中等风险，10<-7>～10<-5>为低风险，小于10<-7>为可忽略风险，并建议了初步的风险处置对策。 6.工程实例—北山大桥船撞风险分析。运用本文建立的大跨径预应力混凝土梁式桥的船撞风险评价理论，对北山大桥施工期间船撞风险进行分析。 最后，对全文所做的研究工作进行了总结，并对今后的研究工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 桥梁施工船撞风险评价的基本理论

第三章 基于BP神经网络的船撞桥概率估算方法

第四章 基于ANSYS概率有限元的船撞可靠性分析

第五章 桥梁施工船撞风险接受准则及风险应对与决策研究

第六章 工程实例—北山大桥施工船撞风险分析

第七章 结论与展望

参考文献

作者简介

致谢