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国际船桥相撞及其防护学术研讨会

国际船桥相撞及其防护学术研讨会

  • 召开年:2014
  • 召开地:宁波
  • 出版时间: 2014-03-28

主办单位:宁波大学;宁波市高等级公路建设指挥部;上海海洋钢结构研究所;宁波工程学院;桥梁工程结构动力学国家重点实验室(重庆交科院)

会议文集:国际船桥相撞及其防护学术研讨会论文集

会议论文
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  • 摘要:本文对小型船舶对非通航孔桥船撞安全的性能进行分析.选取具有代表性的三种可以通过非通航孔桥水域的小型船舶,由于其船舶吨位、航行速度等的不同,每类船撞击桥梁的初始状态和撞击力也不相同.采用LS-DYNA分析软件,建立有限元分析模型,对三种不同船舶的撞击力时程曲线进行分析.在此基础上,分别对在不同水位时,桥梁受三种船舶的撞击响应进行对比分析.结果表明,航速高的小吨位船舶对桥梁的撞击作用更大,水位高低对同一船舶撞击桥梁所产生的作用影响不大。
  • 摘要:考虑桥墩刚度与船首刚度,采用质点弹簧模型,建立船—桥碰撞动力方程,分析桥墩与船首的相对刚度、碰撞接触时间对峰值撞击力的影响规律,修正中国《公路桥涵设计通用规范》中漂浮物撞击力公式.研制新型纤维增强复合材料防撞系统,实现相关桥梁防船撞工程应用.结果表明:当桥船相对刚度之比小于50时,峰值撞击力随桥船相对刚度的增大呈对数形式增大;当桥船相对刚度之比大于等于50时,峰值撞击力可近似按欧洲统一规范取值.碰撞接触时间与船舶质量及船首刚度相关.复合材料防撞系统能有效延长船—桥碰撞接触时间,大幅削减撞击力,从而有效保护桥墩结构安全,减轻船舶受损程度,具较高的技术经济优势.
  • 摘要:桥梁在受到船舶撞击下桥墩相同刚度、不同几何形状对船撞力具有复杂的影响.本文在分析桥梁船撞的基本理论和统计桥墩截面形状的基础上,选取公路桥梁中常用桥墩截面形状(圆形、双圆端形和矩形桥墩)进行耐船撞性能研究,并对其进行比较分析,得出最耐撞的截面形式,从而为今后的桥梁设计提供理论上的支持.
  • 摘要:采用LS-DYNA软件分析得到船舶撞击时程曲线,并根据运动方程简化求得船舶的撞深—时间函数关系,进而结合船舶型线图得出任一时间点的船墩接触面积,方便实际工程应用。
  • 摘要:随着跨海、跨江大桥以及航运业的快速发展,船舶撞桥事件时有发生,桥梁的防撞设计研究越来越重要.本文通过不同的撞击工况对桥墩进行船撞的研究,进行仿真数值计算,检验桥墩的消能和缓冲的效果,为红岩村嘉陵江大桥桥墩的防撞设计提供参考.结果表明,P3主塔现有结果满足防撞要求,P4主塔现有基础满足要求,但安全储备较小。
  • 摘要:本文对朝阳大桥进行防船撞分析.利用有限元软件LS-DYNA对船桥碰撞过程进行模拟,得到碰撞力的时间过程曲线,将数值模拟得到的最大撞击力与中国《公路桥涵设计通用规范》、中国《铁路桥涵设计基本规范》、欧洲统一规范以及美国AASHTO规范计算出的等效船撞力进行比较分析,为桥梁防撞设计提供参考.
  • 摘要:介绍有外钢围的桥梁柔性防撞装置与纤维复合材料防船撞装置的结构原理,通过对比两类防撞装置的结构原理和性能特点,得出有外钢围的桥梁柔性防撞装置在导向性、协同耗能方面具有优势,而复合材料防船撞装置在重量轻、安装维护、防腐等方面具有优势。
  • 摘要:采用一个将模拟桥墩及浮于其周围的防撞装置横置的模型(用φ300 mm防撞圈),测定其冲击试验时防撞圈受压、受拉和受剪三个工况的力和功,绘出时程曲线,以便求出外钢围包络下的多个防撞圈在防撞时的贡献.试验前对该模型的作用过程进行动态数值分析,并与试验结果进行对比,所得出的结论提供给防御50000t船撞击桥梁的防撞装置初步设计作参考。
  • 摘要:跨海大桥防船撞装置所处的海洋环境恶劣,对耐久性设计提出了更高要求.本文以象山港公路大桥防50000t级船舶撞击柔性装置为例,分别从柔性装置结构稳定性、抗风浪措施和海洋环境防腐涂层技术等几方面全面阐述耐久性设计的关键要点,并提出防撞系统结构稳定不但能提高防船撞击的能力,而且还能提升装置使用寿命的观点,可为桥墩抗大吨位船舶撞击柔性装置耐久性设计和施工控制提供实例性的参考依据。
  • 摘要:本文研究自主创新的桥梁抗船撞柔性防护技术、实船撞击试验及其示范工程建设.采用冲击动力学理论分析和数值计算研究桥墩柔性防撞装置的冲击响应.为了检验新型的桥梁抗船撞柔性防护技术的有效性和可靠性,实施了国内外首次采用实船撞击柔性防撞装置的试验.试验采用的船舶自重250t、载重量(DWT) 400t,以不同的航速、载重量和撞击角度对柔性防撞装置进行12次撞击试验.试验验测得的船撞力与数值计算结果基本一致.实船撞击试验表明,"桥墩抗船撞柔性防护装置"可以达到既保护桥梁,同时又避免船舶毁损,也保护环境的目的.进一步,将该技术应用于宁波象山港公路大桥防船舶撞击,以抵御5万t船舶的撞击。
  • 摘要:本文简要介绍了我国自主创新研发的一种非通航孔桥梁防船撞方法,即自适应恒阻力拦截船舶技术,基于模型试验,研究自适应装置的冲击响应,以及恒阻力装置的关键设计技术.为了检验新型的自适应恒阻力拦截船舶、保护通航孔桥梁技术的有效性和可靠性,在福建平潭海峡大桥组织实施了实船撞击自适应恒阻力拦截设施的试验.试验采用一艘排水量1 200t的海轮,以不同的航速对该装置进行拦截试验.试验验证了新型的"自适应恒阻力拦截船舶设施"可以达到既拦截船舶、保护桥梁,同时又避免船舶毁损,也保护桥区环境的目的。
  • 摘要:船撞桥有概率问题,本文肯定了文献中对"撞上概率"的分析,但对文献中的"撞塌概率"经过分析后认为,其概念值得质疑.船撞桥的撞上概率问题可以用概率方法去分析,但船撞桥研究中的"撞上概率"分析与其他学科的概率分析比较,是既缺乏实际数据的积累也欠缺概率分布的理论.因此,目前还不能仅以概率分析就说此桥应作防撞装置或可不作防撞装置.其次,本文认为撞塌不是概率问题.船在桥下和桥墩边上走了几百甚至几千次,撞上桥墩或船顶上的桥梁一两次,这是一个概率问题.但撞上之后倒塌不倒塌,取决于船撞力的大小和桥梁抵御水平力的结构强度.有的桥被撞70余次没有撞塌,有的桥却因结构强度不足一撞便塌,这本来就不是一个概率问题.本文从正面说明以否定之.取代仅"以概率分析决定建与不建防撞装置"的,是本文归纳借鉴而来的"应保尽保"方法.船撞力受多种因素的影响,包括船舶尺度和型式、船首形状、船舶行驶速度、撞击方向及撞击体的质量等,并且与桥墩被撞部位的刚度、防撞装置的种类、防撞装置降低船撞力的程度等有关。在计算得出桥梁的船撞力以及桥墩设计的抗撞能力后,可以评价发生单次撞击时桥墩的破坏。根据碰撞的随机性,如设计碰撞定为T年一遇,大于或等于这种碰撞发生的概率为1/T,如工程有效服务年数为N年,则在N年内至少发生一次(T年一遇)碰撞的概率U在水文学上称为"失事概率"或"破坏率"。假如重现期为"千年一遇"(年被撞概率0 001%,则从表上可以查出,在桥梁的有效期(若按公路规范设为一百年)内,其碰撞概率为9.5%,这才是真正的工程所承担的碰撞风险。"应保尽保"方法是本文归纳借鉴而来的,在积累样本时期采用的可靠方法。这种方法的目标是:凡是可能被船舶碰撞的桥墩,均应作桥,水面宽阔的桥位应作船舶偏航论证,因为桥梁及其连接线中,只要撞断一处全线便不通,可能被船舶碰撞的桥墩,如水平抗力过低,经过加强或装设减低船撞力的防撞装置仍然不足以抵御来撞船舶的,可作拦船装置。
  • 摘要:针对大水位落差下拱桥拱圈的船撞安全问题,分别以美国AASHTO船撞概率分析思想和积分路径分析思想为基础,提出可考虑水位变化影响的拱圈船撞概率计算方法,包括船舶桅杆、船舶甲板室以及船头分别撞击拱圈的概率,并对计算方法中的典型参数进行参数敏感性分析,编制完成相应的计算程序.最后以重庆万州长江大桥为例,详细介绍拱圈船撞概率的计算方法,相应成果可为我国中上承式拱桥的船撞风险评估提供参考。
  • 摘要:在对船撞桥的风险概率进行评价的实践中发现,业内广泛采用的美国AASHTO概率模型,较多地忽略了内河航道特征及建桥影响等重要影响因素.本文通过考虑桥梁间距、分汊等河道条件以及能见度对船撞桥风险的影响,提出了一个对AASHTO的偏航概率经验公式的修正计算方法.选择内河航道上较为典型的石板坡长江大桥复线桥为代表,对修正前后的风险概率计算成果分析表明,考虑航道特征和建桥等影响后得到的风险概率评价结果较为合理.本文在综合考虑内河通航河流的建桥影响和航道特征的基础上,针对目前业内广泛采用的美国AASHTO概率模型,通过分析桥梁间距、桥跨、代表船型尺度和能见度等影响因素,分别提出了关于桥梁间距和能见度的偏航概率修正系数;考虑分汊型河道因分流比而形成的复杂通航水流条件对船行安全的影响,对桥位修正系数进行了补充修正。选择内河航道上较为典型的石板坡长江大桥复线桥为代表,对修正前后的风险概率计算成果进行分析结果表明,考虑航道特征和建桥等影响后得到的风险概率评价结果较为合理、可信。
  • 摘要:通航河流中,船撞桥梁的风险分析与控制是桥梁设计者必须考虑的一个重要问题之一.本文主要对航道修建桥梁的船撞风险进行分析研究,比较了各船桥碰撞频率的计算模型,并根据灵江大桥的地质、水文、通航船队等情况,计算了其船撞桥梁的风险概率及撞击后桥梁倒塌的概率,给出相应的风险控制措施,根据桥墩自身抗撞能力、桥墩的位置、桥墩的外形、水流的速度、水位的变化情况、通航船舶的类型、碰撞速度等因素进行防撞设计,对碰撞的船舶能量进行有效的缓冲,使船舶不能直接撞击桥墩,或使船舶碰撞力控制在安全范围内,建议对主通航孔的左右两个主墩按通航要求进行防船撞设计,加强桥墩耗能能力。在主墩周围安装套箱,利用钢结构和橡胶进行消能,通过合理的结构、材料布置,尽量减少船舶的损伤;在承台上设置导航灯标,提示驶近桥梁的船舶等。
  • 摘要:跨越通航水域的桥梁需要解决结构抗撞防撞的问题.中国现行公路行业标准规范中,仅在《公路桥涵设计通用规范》中规定了撞击作用的标准值,未有专门的设计规范或细则进行全面的规定.很多项目建设时都开展了桥梁防撞抗撞研究专题,积累了丰富的科研成果和工程实践经验.《公路桥梁抗撞防撞指南》包括桥梁抗船撞性能要求和设防目标、设防船撞力和设计代表船舶确定方法、船撞效应计算方法、抗撞验算方法、防护系统、船撞风险评估等内容.
  • 摘要:为了更好地丰富和发展中国的桥梁防船撞设计指南,学习了"欧洲规范"EN1991-1-7(2006),它是一个对结构受到各种冲击外载产生响应的全面规定,其中有一部分谈到船撞桥;也学习了美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)的"公路桥船撞设计指南"(2009),它是一个基于载荷与抗力系数设计法,对桥梁防船撞进行设计的指南,它的概率估算方法已载入美国公路桥梁设计规范中.其他三个是北京、上海和重庆三家研究单位的研究报告或征求意见稿.本文在船撞上桥的速度、船撞桥概率、全桥防撞问题和防船撞对桥梁设计的要求等几个问题上,将我国最早出版的指南(企业标准)与上述几个桥梁防船撞指南作比较.进行桥墩防撞设计时,船舶撞击速度是计算船撞力的重要参数之一,它直接影响到船撞力的大小和桥梁的设防标准。船在桥下和桥墩边上走了几百几千次,撞上桥墩(或桥上的梁)一两次,这是一个概率问题。但撞上之后倒塌不倒塌,则取决于船撞力大小和桥梁抵抗水平力的结构强度,路、桥和涵洞等组成一条公路运输线,只要其中一个环节出现问题,该公路运输线即中断。要想公路运输线有效,则主桥墩、辅助墩、水中引桥墩和上部结构的每一处都不能垮塌。因此各部分对防船撞的能力应该相当,不能一处大一处小。都有被船撞的可能性的环节,就不能一处设防而另一处不设防,设计研究防船撞的单位应该适时提出全桥防撞的建议,有柔性耗能防撞圈的装置和绳索耗能柔性拦船装置既然要求桥梁的总设计师在桥梁开始酝酿建设时,只要是跨过航线的桥,就考虑防船撞问题,那么桥梁防船撞设计的原则性意见就应该是提供给桥梁的总设计师用的,因此桥梁防船撞的设计指南应该写入桥梁的设计规范,还提出了桥梁轴线与水流流向应垂直,桥位选择,可能遭受大型船舶撞击的桥墩应设置保护桥和船的防撞设施等。
  • 摘要:丹麦科威公司(COWI)的弗赖德逊(A.G.Frandsen)于1988年撰文,提出"几座当代大桥的防撞设计理念".他对1991 ~2000年10年时间的22座大桥的防撞理念进行分析评论,使读者阅后能得出桥梁防船撞设计理念.本文结合中国最近几年的实践,提出桥梁防撞理念,主航道航行船舶吨位大,建设桥梁需净空高、跨度大,建造费用接近建设隧道,还不如建设隧道更安全。桥梁的建设费用大于轮渡线,略小于隧道。现在还在进行桥隧比选的有琼州海峡、台湾海峡、渤海湾口等处。用交通管理方法限航小船,这个理念是行之有效的。防撞装置多种多样,但防撞理念归纳起来并不多,大致如:宜隧则隧,宜桥则桥;将尽量多的水面留给船舶,尽量使用一跨过江,实现主槽无墩;采用柔性防撞装置在保护桥的同时也保护船,从而使环境也得到保护;主墩和侧边应保均保;配以合适的交通管制,就可以做到消除桥毁船沉的恶性船桥相撞事故。对于只加强桥墩而不考虑船的方法,建议加以改进。
  • 摘要:针对量大面广的城市桥梁城市内河桥梁,本文提出以河道为单位开展桥梁整体防撞评估的思路和工作路线.文章以京杭大运河(杭州段)为例,介绍了如何开展城市内河的桥梁船撞风险评估,并给出相应的管理对策.只有船舶发生撞击才会发生损失,因此必须对河道上的桥梁被船撞的概率进行计算。目前,船舶撞击概率计算的方法主要有三种。根据概率计算,再综合考虑船撞带来的各方面风险接受程度,对内河上的船撞风险进行定量评价,并对风险较高的重点桥梁采取相关风险降低措施。本文系统梳理了如何以河道为单位在城市内河中开展桥梁船撞风险评估的过程。该方法对其他城市也有借鉴作用。今后在风险评估的风险准则方面需要开展更多的研究工作,以适应城市内河桥梁防撞的复杂性。本文成果已经被杭州市城管办应用于杭州市区内的6条河道92座桥的防撞管理上,经数年验证,成果简便、有效,可用于其他城市的桥梁防船撞管理上。
  • 摘要:随着跨江、跨海大桥及航运业的高速发展,船撞桥时有发生,桥梁防撞装置的设计研究受到越来越多重视.本文针对柔性防撞装置开展实船撞击试验研究,试验设计布置了系列力传感器,对不同吨位(250~390t)、不同撞击角度和速度等工况下船撞过程的力时程曲线进行测试,对船撞过程的各关键部件撞击力及对桥墩的作用进行了分析.结果表明:该测试方案可以很好地记录撞击过程各结构的力—时间响应曲线;防撞囤式柔性防撞装置可以拔转船头,使船舶从桥墩旁划过,带走大部分撞击动能;所设计的柔性防撞装置所有钢丝绳防撞囤具有很好的同期作用,有效地分散集中撞击力对防撞装置及桥墩的作用,可以充分发挥装置整体的柔性及耗能效应,大大降低撞击力.该测试研究为柔性防撞装置的工程应用及其设计、计算分析提供了参考.
  • 摘要:桥梁桩基础设计必须考虑船舶撞击作用.为提高水平承载力,抵抗船撞等水平作用,桥梁的钻孔灌注桩在成桩后保留了施工时的钢护筒,形成了混合桩.混合桩已用于工程实践,但对其在撞击作用下的动力反应缺乏研究.本文考虑混合桩的结构特点,基于直接法的思路开展模型试验,建立撞击物、混合桩、承台和土的模型,模拟撞击承台的过程,采集桩的动力反应数据,研究撞击物、上部结构、混合桩等碰撞关联物体的特性对撞击作用下混合枉动力反应的影响规律.研究表明,在撞击作用下,混合桩的桩顶最大位移和最大加速度均小于普通桩,但钢护筒与桩之间的泥皮对其抗撞击有不利影响.
  • 摘要:船舶在撞击桥墩时,桥墩自身结构形状对其防撞性能的提高有很大帮助.本文结合龙溪乌江大桥船撞工程实例,对自身有无防撞结构的桥墩在正撞与斜撞两种状态下进行仿真计算,得出桥墩结构形状变化对其防撞性能提高的具体变化情况.对数据进行对比分析可知,船撞过程中,有自身防撞结构的桥墩在撞击力与缓冲作用方面较无防撞结构桥墩防撞性能大大提高.
  • 摘要:本文介绍船撞安全评估中桥墩极限侧抗力的常用计算方法,包括规范承载能力极限状态法和截面曲率法.通过对部分常用截面的计算,证实在考虑箍筋的环箍作用之后,截面曲率法的受压构件弯矩承载能力计算结果比规范方法的计算结果要高,建议采用一个修正系数用以考虑箍筋约束作用对桥墩船撞抗力的提高.以某大桥主桥为例,利用非线性有限元软件模拟结果简要分析墩台冲刷对桥墩船撞受力的影响,为工程实际中的船撞桥问题提供参考.
  • 摘要:由于技术上的困难及试验成本,船桥碰撞问题的研究普遍采用有限元数值仿真作为研究手段.就目前情况看,相关数值仿真仍难以计入流体的作用同时能保证有足够好的计算效率.本文采用商用软件ABAQUS对船桥碰撞问题进行仿真计算,计算中分别采用附加水质量模型、流固耦合模型以及新提出的水动力模型.从典型算例的结果看,所提出的水动力模型能较好地兼固计算结果的有效性及计算效率。
  • 摘要:本文依托黄花园嘉陵江大桥FRP防撞浮箱撞击试验,分别在桥墩模型有、无防撞浮箱保护两种情况下,从不同的撞击能量角度进行数值仿真,得到桥墩模型关键部位的各种动力响应,最后通过对比各种工况的响应结果来验证该FRP防撞浮箱消能效果的有效性,从而得出该FRP防撞浮箱在实际工程应用中的可行性.
  • 摘要:为了提高特大型桥梁抗船撞能力,同时减小对船舶的破坏,在特大型桥梁墩台外侧设置钢套箱是其中一种防撞措施.针对常规的防撞钢套箱的设计构造,选择不同钢套箱箱室尺寸及钢板厚度,对特大型桥梁基础的防撞钢套箱受船撞作用进行参数分析.分析结果表明,当钢套箱结构尺寸一定时,仅通过改变钢板厚度的方法来减小撞击力的效果不明显;而当钢板太薄时,船舶就会快速地穿透钢套箱而直接撞到基础上,起不到防撞的效果;通过改变钢套箱的结构形式,调整钢套箱至适合的刚度,以平衡船舶与钢套箱之间的刚度比,从而减小船舶撞击力,可起到很好的防撞效果。
  • 摘要:利用显式动力分析软件LS-DYNA针对桥墩柔性防船撞装置结构性能进行优化,对比分析防撞囤数量、钢板厚度、外钢围舱室间距对防船撞装置性能产生的影响.同时,提出一种利用非线性离散梁单元模拟黏滞性防撞圈的方法.经与试验对比,证明非线性离散梁单元可以真实反映黏滞性防撞圈的力学特性,有继续研究的价值。
  • 摘要:本文结合重庆黄花园嘉陵江大桥桥墩FRP防撞浮箱工程的设计实践,介绍FRP防撞浮箱的全新柔性结构形式研究成果.理论分析证明,FRP箱壳构件内装相互密贴但不连接的FRP八边形柱壳构件组成的FRP浮箱结构,不仅材料满足"低波阻抗特征的高柔性和高黏性"的柔性防撞必要条件,而且结构形式满足"增大内部应力波传播路程和减少外部船、墩间能量交换"的柔性防撞充分条件.这种结构形式的变形消能,可达到其承受的船撞动能的50%以上,还具有"既不伤墩、又少伤船、还少结构自伤"的柔性防撞最佳效果,是桥墩柔性防撞结构的优秀结构形式.
  • 摘要:非通航水中引桥通常结构设计单薄、区域大,遭受船舶撞击破坏的风险大.本文针对目前拦截技术存在的问题,提出一种新型浮式自适应船舶拦阻方法,并设计系列模型试验对其中关键技术及影响因素开展研究,比较不同自适应浮体运动特性,分析浮体间距的影响,并在不同角度撞击下验证该系统拦截效果.结果表明,该方法能够有效拦截各种船舶的撞击,且易于实施,满足保护大桥、船舶安全的迫切需求.研究结果为工程设计提供了参考依据,并在福建平潭海峡大桥引桥防船撞拦截设施设计中得到应用.
  • 摘要:为避免因人为失误因素导致船撞大桥事故的发生,提出基于AIS的苏通大桥主动防撞系统设计方案.主动防撞系统由AIS、VHF-DSC和DSP系统组成.通过AIS发出苏通大桥主桥墩的数据信息,使过往船舶的雷达显示器上标明主桥墩的位置,及早明确主通航孔的位置;也通过AIS获取船舶的数据信息,经DSP数据分析、判断船舶的态势后由VHF-DSC向船舶发出语音提醒或警告,使船舶驾驶人员及早加强警戒采取有效避碰措施,安全通过大桥.对于存在撞桥危险的船舶,系统还会向VTS发出报警,对其加强监管.首次将AIS应用于大桥主动防撞系统,并经过实践验证系统的正确性与可行性,达到预期的设计目的。
  • 摘要:采用美国AASHTO规范,对某特大桥的方案三跨中承式钢箱拱桥进行船撞风险分析.根据大桥通航技术要求和通航安全影响要求,确定主航道与副航道船桥碰撞代表船型、航速与碰撞工况,分析计算主航道5000DWT散货船撞击主桥墩的船撞概率.按照最高通航水位时通航船舶满载和空载两种情况估算船舶与拱腿的碰撞区域,包括船首撞击区和桅杆撞击区,分析主跨拱桥拱腿和边跨拱腿的船撞风险,并分别计算船首、甲板、桅杆撞击拱腿的撞击力.作用于拱腿上的撞击力,可能对桥梁上部结构产生一定的结构损伤,需要引起重视.
  • 摘要:以重庆嘉陵江牛角沱大桥船撞事故为背景,探讨船撞安全检测与评估技术.本文详细介绍LS-DYNA动力仿真模拟技术,明确模型的单元选用、网格划分原则、材料定义方法及接触处理方式,得到船撞力时程曲线.利用MIDAS作桥梁结构整体分析,得到整体结构和关键部位的动力响应."桥梁博士"对其关键截面进行强度验算.通过外观检测和专项检测得到船体撞击桥墩的损伤程度.综合有限元软件分析和检测技术评定的结果,分析得到船撞安全评估结论,并给出桥梁的修复方案和建议,为类似船桥碰撞安全评估提供指导作用。
  • 摘要:目前,国内外船撞桥风险概率的计算模型中,主要参数的选取方法单一,影响因子的判定缺乏可靠依据,难以合理判定不同航道条件下船撞桥风险概率.本文通过对目前应用较为广泛的AASHTO概率模型进行系统评析,提出建桥影响、航道条件等才是导致船撞事故的主要因素,建议修正该概率模型中相关参数所占的比例,以满足合理评估船撞桥风险的需要.通过对众多桥梁通航条件以及船撞风险的分析认为,发生船撞的主要原因是通航河流有了桥。因为如果船舶航道上没有桥,就不可能发生船撞桥的事故。通航河流上建设的桥梁,如果桥位选择在航道条件较差的河段,或者是通航条件随季节和水位变化较频繁的河段,以及船舶主航道附近设置有桥墩等情况,船舶在航行过程中不仅需要克服复杂水流条件始终保持正常航线,还需快速操纵船舶及时躲避桥墩。在上述航道中行船,船舶操作难度大,稍有不慎就会船舶失控、偏航发生海损或撞桥事故。在AASHTO概率模型中,虽然采用数学分析方法详细地导出了各影响参数,但是与发生船撞较为关键的建桥因素及航道条件影响因素,却未得到足够重视。通航河流上碍航桥梁的出现是发生船撞桥的主要原因之一。建桥导致的船舶通航条件的恶化,就是人们常说的"建桥影响",它主要包括由桥梁选址、桥孔通航净空尺度选择和桥墩墩位的布设等桥梁设计过程中考虑不周给船舶航行带来的影响。此外,突发洪水、天气因素、驾驶员等因素也是风险因素。
  • 摘要:针对春晓大桥区域航道环境,分析船舶偏航的概率,其中包括桥位的影响和航道纵向、横向水流的影响.参考美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)规范,给出船撞桥的风险分析.本文的结果对同类桥梁船舶碰撞概率分析具有参考价值.桥梁船舶相撞属于小概率事件,为了在回避风险的同时节约建设资金,给出对桥梁构件与船舶撞击这种小概率事件的合理设防标准是非常有必要的。综述前面的分析,可以得到桥墩受到船舶撞击的年撞击概率,即两个主墩、辅助墩1和辅助墩2,一年撞击一次以上;辅助墩,两年撞击一次。如此高的撞击概率是由于桥区附近有许多私人游艇、游船等,如果考虑到这类船只的有些操控者开船技能和素质都有待提高,船舶撞击桥墩的概率可能比估算的还要高。虽然有些私人游艇、游船撞击桥墩产生的撞击力不至于损毁大桥,但可能对来撞的游艇产生危害,甚至危及船只上人员的生命,所以需要在桥墩上设置防护装置,以减轻船舶撞击力,达到既保护大桥,又保护船只及船上乘客的目的。桥梁船撞年破坏概率为船舶年撞击概率乘以构件破坏概率。但实际上,桥梁船撞破坏概率远比AASHTO规范推荐的计算方法复杂,与我国实际船舶撞桥情况有一定差距。
  • 摘要:以广东丸江公路桥被船撞塌为代表的"桥塌船沉的灾害性事故"发生至今,5年间我国船桥相撞事故又有20余起.为架设桥梁而在航道中设置桥墩,就会发生船撞桥事例,但在船舶与桥梁相撞后不形成灾害性事故,据我国现有的条件是完全可能的.本文先分析中外几十年来船撞桥相事故的原因,分析矛盾的主要方面,指出桥梁设计中应该采用的几点做法,再根据我国创造的柔性防撞设施和成功的实践,做到船桥相撞后桥不塌、船不沉.建议学习外国经验,结合中国的国情,在桥梁设计规范中均列入"防御船撞桥"一节,以便大量减少船撞桥事例,并杜绝灾害性事故.笔者经过对历史上船撞桥事例的调查,经过公式推理、数值计算和实船试验证明,采用正确的桥梁设计和装设柔性防撞装置,不但能够大幅度地降低船桥相撞的事例,而且万一撞上时能够既保护桥也能保护船,因而环境也可得到保护。这是以人为本的大课题。现在中国已经创建出柔性吸能防撞装置,在湛江海湾大桥和象山港大桥的12个桥墩建成,既可保护桥又能保护船,船撞上桥时可拨开船头,而且船首不致嵌入装置内,起到"四两拨千斤"的作用。介绍了防船撞措施包括规范中的必要措施和防船撞设计优化措施,把尽量多的水面留给船舶,桥梁法线应顺着主流方向,航线中桥墩的平面形状应该设计成流线型,桥梁应该设计足够地强,作为优化设计的措施,跨航道桥梁尽量不采用双柱墩和排架墩,可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩应作桥墩防撞设施设计,保护桥的同时,也应保护船和环境,自然条件和经济条件比较合适时,可以选择"一跨过江"等。
  • 摘要:初步学习几本"桥梁抗撞防撞设计指南"后,针对当前国内外关于船撞桥及其防御这一世界性课题,结合中国国情提出一些看法和建议,希望得到同仁集思广益的探讨,抓住主旨,共同提出一条能统筹兼顾解决这一难题的路子,切实处理好船和桥之间的矛盾,真正确保水陆交通运输都能在安全的前提下达到畅通无阻的目的.内河通航河流的航道,一般均设置在天然长期形成的深水河槽部位,所以桥墩位置的设计应尽可能避开这段河槽,把航道让给船舶,这样既不去改变自然的生态环境,也可减少船撞桥的风险,而采用柔性吸能缓冲防撞"三不坏"装置不仅加大了桥梁自身抗外力的安全系数,这种装置通过凝滞元件组能起到"四两拨千斤"的功用,将动能留在船上,既可大大减轻船的冲击力,十分安全地保护了桥,也可保护船体不受伤患而下沉或泄漏,又能使防撞装置不毁坏。现在大家谈及船撞桥及其防御这一课题时,有人只注重加强桥的抗撞设计和措施,强调以抗为主的观点,有人则提出"以抗为主、防控结合"的方针。观点是采取落实科学发展观的统筹兼顾的方法,确保不发生船撞桥灾难性事故,如今既有可行性,也有可能性,更有必要性。
  • 摘要:在防御船舶撞击桥梁设计中,风流压偏角主要用于估算船舶侧撞桥墩的角度;其次,当船驶近桥发生偏航时,偏航距离是多少,撞到旁边的哪一个桥墩,需要讨论该航线此时的风流压偏角(自然条件作用的总和).本文主要讨论船在各港口进入偏航段不操舵的最大偏航角.求出风流压偏角,才能正确地设计航线边上哪几个桥墩会受到船舶撞击,才能准确地进行防船撞设计.设计时,可将风流压偏角和桥法线偏角两个角的绝对值之和作为船对桥墩侧撞角的最大值,用此角的角度函数乘正撞力便得出侧撞力,也可据之计算偏航到桥位处时偏离航线中心的距离。
  • 摘要:黏滞性高耗能柔性防撞圈的试验研究已有18年,从单个防撞圈到多层串联、并联,从小防撞圈到防御50000t实船用的Φ800 mm防撞圈,从裸钢丝绳囤到复合防撞圈,从没有外钢围的防撞圈性能测定到有外钢围的1∶1防撞装置实用分段的性能测定试验.本文简要介绍以黏滞性钢丝绳防撞圈为主要元件的柔性防撞装置所进行的陆上车辆撞击试验和海上防船撞实船试验.一系列的试验研究和实船试验证实,以防撞圈为主要元件的柔性防撞装置,能减低船撞力,延长撞击历时,化集中撞击力为分布载荷,使船头尽早转向,带走比较多的动能,从而达到柔性防撞装置的最高效果——"三不坏",即船与桥墩相撞时,桥、船和防撞装置三者都不坏.柔性防撞装置已成功应用到能通过50 000t海船的湛江海湾大桥和象山港大桥.
  • 摘要:从冲击动力学出发讨论船桥撞击的几个问题.研究表明:(1)应采用柔性(低的结构动态广义波阻抗)防撞装置以降低船撞力.(2)通过应力波传播,撞击力做功转化为内能与动能之和.前者的不可逆部分愈高,防撞装置发挥的整体作用愈大,则愈有利于防撞装置发挥缓冲耗能作用.如何让船舶尽早脱离撞击而带走尽量多的剩余动能,应是防撞设计的关键点.(3)黏性耗能有利于缓冲撞击过程、延长撞击历时,发挥防撞装置整体作用,从而为船舶在低应力下转向滑离、带走尽可能多的剩余动能条件.因此,船撞桥防护装置的设计应建立在如下的科学设计理念上:(i)低波阻抗意义上的冲击柔性,(ii)缓冲撞击过程意义上的黏性耗能,(iii)防撞装置能发挥整体作用,化撞击集中力为分布载荷,以及(iv)让船尽早滑离而带走尽量多的剩余动能.以钢丝绳防撞圈为主要元件的柔性耗能防撞装置是这一防撞理念的工程应用实例,工程实践和实船撞击试验已证实其有效性.
  • 摘要:本文研究船舶撞击桥墩的撞击力影响因素.以500 t船舶撞击圆形桥墩为例,利用非线性有限元LS-DYNA动力仿真软件建立船舶撞击圆柱形桥墩仿真模型进行参数敏感性分析,讨论船舶撞击速度、撞击角度、桥墩尺寸对撞击力的影响,确定各影响因素的敏感性系数.结果表明,随着撞击速度的增加,撞击力呈近似线性增加趋势,随着撞击角度的增加,撞击力呈余弦下降趋势,同时圆柱形桥墩的直径对撞击力的影响较小,可以忽略不计.
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