AASHTO概率模型在船桥碰撞风险评估中的应用

近年来随着航道等级的提升,设计通航船舶尺度增大,要求的通航净空尺度增加,桥区通航水域条件发生显著变化。桥梁存在船撞风险,需对船撞桥梁风险实施评估、为实施防撞设施工程提供依据。国内外因船舶撞击而导致桥梁垮塌或严重破坏的事故逐渐增多,平均每年就有一座大型桥梁因为船舶撞击而遭受严重破坏甚至倒塌。北江航道乌石至三水河口航段经整治由Ⅳ级提升为Ⅲ级后,桥梁存在船撞风险。以船撞桥概率模型(AASHTO)为研究方法,分析了整治河段清远北江二桥参数对船撞桥概率的影响,计算了船舶撞击桥梁各涉水桥墩的年撞击概率,确定了存在较大船撞风险的桥梁与涉水桥墩,建立了船撞桥损伤概率模型,分析桥梁各部位抗撞能力、桥梁各部位船舶撞击力及各部位的年撞击频率,得出通航孔桥墩的年撞击倒塌频率。     

船撞效应分析在船舶碰撞桥梁隐患治理中的应用

随着长江下游航道条件的改善,船舶大型化发展、船舶流量增加,通航桥孔桥墩防撞要求提高,有些已建老桥抗撞能力不足,需增加防撞设施。采用经验公式计算法和有限元瞬态动力分析法,计算分析了桥墩增加防撞装置后多个典型工况下的船撞力,对设计的防撞设施的消能效果进行评估,对极限工况进行辨别,并提出了桥梁运营管理的综合施策建议,为类似老桥增设防撞装置提供借鉴。     

桥梁上部结构防船撞研究

船舶撞击桥梁上部结构是船撞桥事故模式之一,其撞击特性与撞击桥墩特性相比有所不同。现着重研究了船舶撞击桥梁上部结构的风险分析、撞击力、防撞保护等技术问题,并提出设置警示设施、AIS系统建设、拦截、红外线监测、警戒等防护措施,供通航安全部门参考。     

三种规范对桥梁墩柱撞击力的比较

针对目前桥墩被船撞事故的频发,研究了某大桥水中桥墩在船撞作用下的响应,分别按照公路桥涵04规范、铁路规范、欧洲规范的要求采用不同的船舶撞击力,对各撞击力作用下桥梁墩柱结构进行计算、分析、比较。在3种规范对船舶撞击力的规定中,公路规范取值最小,铁路规范次之,欧洲规范最大,由此在桥墩防撞设计时应引起设计人员足够的重视。     

新型三桩式防撞设施的数值模拟分析

针对目前通航河道上船舶撞桥事故频发,而桥梁往往缺乏有效防撞设施的现状,提出新型三桩式桥梁防撞设施的设计方案.三桩式桥梁防撞设施具有占地少、造价低和吸能效果明显等优点,能够满足运河桥墩防撞的要求.根据船舶与桥梁碰撞的相关理论,采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件模拟船舶与三桩式防撞设施的碰撞作用,深入分析和评估...     

桥梁浮式防撞设施的研究

近年来随着航道等级的提升,设计通航船舶尺度增大,要求的通航净空尺度增加,桥区通航水域条件发生显著变化,桥梁存在船撞风险,需实施防撞设施工程对存在风险的桥梁进行防撞保护,因此,针对桥墩防撞设施的研究就显的尤为重要。本文提出桥梁浮式防撞设施,并采用有限元数值模拟技术研究其防撞效果,研究表明其具备较好的防撞效果,满足"大撞可防"的防撞性能要求。     

基于非线性有限元与经验公式的船舶撞击力计算对比分析

船舶撞击桥梁的船撞力计算是目前大桥设计中的重难点,本文根据武汉二桥所处航道、通航船舶特点、桥区水文条件、桥梁几何参数,结合大桥桥墩(塔)实际设计船撞力,采用经验公式和非线性有限元两种方法计算船撞力并进行对比分析,从而比较两种方法的计算结果差异。在算例中,通过对计算结果进行分析对比,证明两种方法都能较好的计算船舶撞击力,从而为设计提供依据。     

厦深铁路韩江特大桥东溪207#桥墩防撞设施设计

近年,交通运输行业飞速发展,改革开放几十年来修建的跨通航江河、港区和海峡的桥梁越来越多,而通航水域中船舶数量呈大规模增涨势头,而且船型趋于大型化发展趋势,使得桥梁和通行船舶之间的矛盾日趋突出,船舶与桥梁发生碰撞的事情时有发生,产生的后果极其严重。经过国内外众多的专家和学者研究应用,提出了很多种桥梁防撞设施,每种防撞设施均有自己各自的特点,本文通过厦深铁路韩江特大桥东溪207#桥墩为依托,重点对大桥东溪207#桥墩进行了防撞设施设计的介绍。     

嘉绍大桥主墩防撞设施结构方案研究

以嘉绍大桥主墩的防撞设计为背景,比较了浮式消能防撞钢套箱和固定式消能防撞钢套箱2种桥墩防船撞方案。由于固定式套箱方案具有自身强度好、适应恶劣水文条件能力强、阻水面积小、防撞效果好和经济实用等特点,最后选作嘉绍大桥最佳防船撞方案。利用有限元分析技术对桥墩设计防撞方案进行了防撞性能分析,验证了防撞设施的有效性,为类似工程防...     

防止船舶碰撞金塘大桥的措施建议

金塘大桥的建成与通车,不仅结束了舟山孤岛的格局,而且对舟山地区经济的发展起到巨大地推动作用。但近年发生的桥梁被撞事故,也引起了社会各界的重大反响。本文通过对船舶碰撞金塘大桥事故概况的梳理,从大桥地理位置、水域通航环境、非通航孔防撞设施建设缺乏国家标准等因素进行分析,提出了推进桥梁防撞安全新工艺和新方法的研究、尽快调整金塘七里锚地及规划东霍山锚地等方面加强安全管理的建议,从而更好地保障金塘跨海大桥及其构筑物的安全以及过往船舶的航行安全。     

转动式桥墩防撞装置设计探讨

船舶碰撞桥梁可能会导致船舶沉没、大桥坍塌等重大事故。在碰撞事故不可避免的情况下,给桥墩装设防碰撞装置以降低船舶碰撞桥梁造成的危害。文中从动量、能量转化的角度分析船舶撞桥的过程,提出了转动式桥墩防撞装置的设想。理论上这种装置能化解船舶的大部分撞击能量,最大限度降低最大撞击力,达到保护桥梁和船舶的目的。     

船舶货舱区侧撞桥墩有限元仿真分析

当船舶横穿水道、失控漂移或者船舶规避正面碰撞等情况下,船舶将有可能与桥墩发生侧撞.由于侧撞时船体附连水质量较大,舷侧与桥墩接触面积也很大,故其对桥梁的撞击危害是不容忽视的.本文以某大型跨江桥梁工程为背景,应用非线性有限元软件MSC.Dytran,选取3000DWT油船在3.0 m/s的失控速度下,船舶货舱区侧撞桥梁墩身的有限元仿真试验,并且分析了不同偏心距条件下撞击力和能量的演变过程.仿真试验表明,在同等条件下船舶侧撞的危害不亚于船首正撞.同时,建议将初始侧撞击力控制在足够安全的范围内,而通过增设桥墩的防撞保护装置能实现这一目标.     

苏通大桥主动防撞系统研究

为避免人为失误因素导致船撞大桥的事故发生,提出了基于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,系统还会给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,经过实践验证了系统的正确性与可行性,达到了预期的设计目的。     

山区涉河桥墩布设防撞装置对通航的影响*

为研究山区河流桥梁布设防撞装置对于通航的影响，采用二维物理模型试验的方法，利用运动船舶受力偏离航线的原理，通过对船舶艏向角θ、漂角β等船舶航行参数的分析，研究桥梁与水流存在交角的情况下布设防撞装置对船舶航行的影响；通过设置多条航线，探究船舶航行时与桥墩的的安全距离。试验结果表明：山区河流涉河桥墩布设防撞装置对于船舶航行的影响远大于裸墩，且尖艏型防撞装置对航行船舶的影响大于圆艏型；山区河流涉河桥墩或防撞装置与水流的交角越大，船舶的偏转幅度越大，其中0°～10°变化趋势较为明显。通过多组航线航行试验发现，航线越靠近桥墩，船舶受到的影响越大，当航线与桥墩的距离达到3W时，这一影响达到峰值。所得结果可以为山区河流桥梁通航安全的研究及防撞装置的研发提供参考。     

桥梁防撞工程独立防撞设施的研究

近年来随着航道等级的提升,设计通航船舶尺度增大,要求的通航净空尺度增加,桥区通航水域条件发生显著变化,桥梁存在船撞风险,需实施防撞设施工程对存在船撞风险的桥梁进行防撞保护。本文提出了集中式和围栏式两种独立防撞设施,以有限元数值技术为研究方法,通过船舶撞击水上防撞浮态的物理模型实验对有限元碰撞模型进行验证与修正,在验证有效性的基础上研究两种独立防撞设施的防撞效果。研究表明碰撞后集中式和围栏式防撞群桩的整体变形量都较大,其中集中式群桩混凝土的应力远远超出了标准值,且钢筋大部分区域已进入屈服,但距离抗拉强度还有一定距离,说明其仍对船舶成功进行了拦截,而围栏式群桩只有部分混凝土的应力超出了标准值,钢筋大部分仍然处在弹性阶段,未进入到屈服甚至抗拉极限。     

柔性防撞设施与加固措施在老桥防护中的应用

随着航道等级提升、船舶大型化发展,老桥防撞设计及防撞设施的配布引起越来越多人的关注。探讨如何充分利用老桥的结构特点,采取加固措施与防护设施同步设计的方法,使得船撞可能性较大且本体抗撞能力不足的桥梁达到抗撞等级要求,为类似桥梁提供参考。     

船舶触碰跨海大桥事故的调查和思考

随着舟山海域跨海大桥的建设,大桥与船舶之间的安全隐患也随之增加。本文基于两起船撞大桥事故的调查,分析导致事故的因素,探讨跨海大桥水域的通航管理问题,并对跨海大桥的防撞管理和船舶的安全航行提出建议。     

桥梁防撞设施物理模型试验

物理模型试验是预报防撞设施所受撞击力及优化设计方案的主要方法之一。结合杭州湾大桥柔性防撞设施及东海大桥独立式防撞体设计方案,阐述了船—防撞体撞击试验的基本原理、方法、试验方案及相关试验结果。提出了柔性防撞系统的优化方案。试验结果表明,该方案经济有效,可供预报类似桥梁防撞设施撞击力时参考。     

深水航道桥梁防船撞方法

针对5万～10万吨级船舶在长江下游航道、珠江口伶仃洋航道、虎门航道、湛江港航道、象山港航道及一些沿海港湾和岛屿之间航道航行时遇到的"桥梁防船撞"问题,概括30年来航道桥梁防船撞方法研究可以得出以下结论:若水深较浅或有礁石可利用,则选择间接式桥梁防撞装置;若水深较深,则选择直接式桥梁防撞装置。已研发出的采用钢丝绳防撞圈支撑外钢围的柔性防船撞装置属于直接式桥梁防撞装置,与以往的同类装置相比,该装置能降低传到桥墩的船撞力,成倍提高桥墩的抗撞能力,在保护桥梁的同时保护船。该装置可长期使用,且不会破坏航道,已在能通行5万吨级船舶的湛江海湾大桥和象山港大桥等桥梁上得到应用。     

水平冲击下防撞装置的试验及有限元研究

采用试验及有限元模拟的方法对格构增强复合材料桥梁防撞装置的水平抗冲击性能进行研究。首先,根据桥墩的实际形状选择合适的缩比尺寸制作了桥墩及防撞装置模型,并进行水平冲击试验。其次,研究有无防撞装置及防撞装置中横向格构间距对船舶撞击力峰值的影响,并利用LS-DYNA软件进行有限元模拟。最后,将有限元结果与试验结果进行对比。结果表明:该防撞装置有效减小了冲击过程中的撞击力峰值及桥墩位移,且有限元模拟结果与试验结果吻合良好。