考虑误航的船舶撞击桥梁速度计算方法及工程应用

船舶撞击速度是进行船桥碰撞研究的关键参数之一,直接影响船撞力的大小和桥梁的设防标准。通过对船撞事故及现有船撞速度确定方法的分析,考虑桥梁设计通行能力及发生误航的可能,提出一种考虑误航时偏航失速的船舶撞击速度计算方法。通过在某双塔斜拉公路大桥防船撞研究中的应用,采用3种船舶撞击模式进行防撞研究,结果显示,不同模式下通航孔桥墩的撞击速度相差较小,非通航孔桥墩的撞击速度相差较大,考虑以边跨为通航孔时发生偏航撞击模式,对于非通航孔桥梁抗撞设计更加合理,通过LS-DYNA有限元分析软件模拟了船舶撞击桥墩过程,并得到了船舶正撞力标准,可作为防船撞研究和设计的参考。     

曾家岩嘉陵江大桥船撞设防标准研究及防撞方案设计

为判定曾家岩嘉陵江大桥所处的风险等级,以确定桥梁的设防船撞力标准,参考《重庆市三峡库区跨江桥梁船撞设计指南》,对该桥梁在目前、近期和远期的年碰撞频率和倒塌频率进行计算分析,与可接受的风险准则进行了对比,并通过建立桥梁、船舶精细化的三维有限元模型,采用动力数值模拟方法计算桥墩在不利撞击工况下的船撞力,从而确定了桥墩的船撞设防标准。同时为了避免桥墩局部损坏,降低碰撞事故中的船舶损伤,实现对桥梁和船舶的双重保护,提出了设置固定式复合材料防撞护舷的防撞方案。     

基于AIS数据的桥梁防船撞结构冲击响应分析

针对目前桥梁船撞影响参数不明确的情况,提出利用AIS数据获得桥区实际通航船舶信息,以此为基础进行桥梁抗撞分析及防船撞装置设计。以武汉长江二桥为例,基于AIS数据获得船舶的重量、偏航角、航速等信息,最终确定抗撞分析采用5000 t级船舶作为代表船型,取上行、下行最大偏航角分别为22°、8°,航速取平均航速(上行1.91 m/s、下行3.28 m/s)。在此基础上,采用显式有限元法对该桥主墩受船舶撞击的动态过程进行数值模拟,将获得的船舶撞击力与规范的计算结果进行对比,发现船舶正向撞击桥墩的碰撞力高出桥墩抗撞力的18.85%。根据桥梁防撞需求和船舶撞击力情况,设计了X形夹层结构防船撞装置,分析该装置的抗撞性,结果表明,该装置具有良好的吸能效果,可减少30%以上的船撞力,且能有效减小船舶损伤。     

基于可靠度的船撞桥梁倒塌概率分析

针对大型复杂桥梁,运用可靠度理论对船撞桥梁倒塌概率进行计算是船撞评估方法发展的必然趋势.基于可靠度理论,将VC++与通用有限元软件ANSYS结合,编制了ANSYS-响应面法船撞桥梁可靠度计算程序.并采用该方法对嘉陵江黄花园大桥的船撞桥梁倒塌概率及可靠度灵敏度指标进行了计算.结果表明:当桥区水位处于174 m常水位时,船撞桥墩的倒塌概率较大;影响桥梁在船撞作用下倒塌概率的主要因素是容重、船舶撞击速度、船舶撞击角度、混凝土抗压强度.     

基于改进AASHTO模型的动态船撞桥风险评估法

提出基于改进AASHOTO模型的动态船撞桥风险评估法。基于AASHTO模型,引入时间因素,根据桥区通航条件现状,统计适用于广东省的撞损桥墩分类船舶年通航量及未来船舶年通航密度;根据通航量和通航密度随时间的变化,计算动态的偏航概率、年撞击频率。综合考虑撞击力的方向、作用点、大小等对桥梁损伤的影响,结合LS—DYNA软件和ANSYS PDS,建立有限元模型,分析获得一次撞损概率。综合上述通航量、偏航概率、几何碰撞概率和一次撞损概率的计算结果,获得动态船撞桥风险概率。实桥算例表明,上述方法是可行的。通过上述方法,可计算船撞桥动态风险,为桥梁防撞决策提供依据。     

通航桥梁既有防船撞墩加固改建方案研究

以瓯江上某桥梁为例,对通航桥梁的既有防船撞墩加固或改建的方案进行研究,借助MIDAS和XTRACT两款软件,对桥梁的防船撞性能进行有限元分析,通过对主桥裸桥墩,主桥桥墩加装柔性防撞装置、原设计防船撞墩、六桩防船撞墩、四桩加柔性防撞装置五个方案进行受力和抗力的计算,在安全性和经济性上优选防船撞墩的方案,提出既有防船撞墩加固或改建的方案优选模式,供类似工程参考。     

安海湾特大桥船撞力评估及防撞方案研究

船撞桥事故常有发生,准确预测船舶撞击下桥墩受力对评估桥梁结构船撞性能及进行合理的防撞结构设计具有重要意义。基于非线性有限元方法,分析了安海湾特大桥主桥墩柱在500～6 000 t位范围内6个吨位等级船舶5个撞击速度的接触界面力时程特征,对比论证了现有规范船舶撞击力简化公式的有效性;对安装浮动式柔性防撞装置的大桥主墩开展3 000 t级船舶正撞和侧撞两个场景瞬态动力仿真分析,从接触界面力峰值和冲击持时评价防护装置有效性。研究结果表明,各国船撞力经验公式计算结果相差较大;船舶撞击接触界面力峰值随船舶吨位和撞击速度增大而非线性增加;浮动式柔性防撞装置能够有效地降低船舶撞击力峰值。     

株洲湘江一桥桥墩抗船撞能力评估及防撞方案研究

船桥碰撞事故常有发生,为评估已建桥梁桥墩的抗船撞性能、指导防撞方案设计,以株洲湘江一桥通航孔8~10号桥墩为对象,建立有限元模型计算了桥墩在受到单位水平撞击力时最危险截面处产生的内力,进而根据相关规范,计算桥墩截面实际能够承受的水平撞击力;建模分析2 000吨级船舶在各工况下撞击桥墩时实际产生的最大船撞力;根据两者计算结果差值评估桥墩的抗船撞能力,提出设置复合材料防撞系统方案并进行比较研究。结果表明:该桥桥墩的横桥向抗撞能力由9号墩强度控制,为11.03 MN;船舶最不利工况撞击桥墩时产生的撞击力为13.55MN,超出桥墩极限抗撞能力;设置复合材料防撞系统后桥墩受到的水平撞击力可明显小于桥墩的水平抗力,从而保证桥墩结构的安全。     

蔡家嘉陵江大桥船撞风险分析与设防标准研究

为确定重庆市蔡家嘉陵江大桥设防船撞力标准,采用美国AASHTO规范方法和三概率参数积分路径方法对该桥进行防撞风险分析,计算桥梁的碰撞概率和年倒塌频率,并与可接受的风险准则进行比较。确定防撞设计代表船型,采用LS-DYNA软件对船舶碰撞桥梁进行数值分析。     

乐城大桥船撞设防标准与防护方案研究

为确定博鳌乐城先行区乐城大桥桥梁的船撞设防标准以及解决桥梁的船撞安全隐患，采用有限元软件建模计算了桥墩自身抗撞能力，通过概率风险法分析得到了桥梁的船撞设防代表船型和设防船撞力。基于自身抗力和设防船撞力对比结果，提出了柔性防撞护板的桥墩防护方案，并采用Ls-Dyna动力仿真软件对其防护效果进行了验证。结果表明：乐城大桥主墩的设防代表船型为150座客船，桥墩抗撞性能均满足要求；提出的柔性防撞护板方案能够避免船舶局部剐蹭桥墩，有效保护船舶乘客的生命安全。     

桥梁船撞风险分析与对策研究

随着跨江和跨海峡大型桥梁的建设和船舶运输业的快速发展,桥梁遭受船舶撞击而致损坏或倒塌的事故频繁发生.采用美国AASHTO规范方法对某大桥进行了船撞风险分析,并讨论了船舶典型航速和桥墩抗力对桥梁船撞风险的影响,在此基础上提出了减小桥梁船撞风险的具体措施.     

某长江公路大桥防船撞设施研究

以某长江公路大桥为研究对象,通过规范和Midas /Civil软件计算出船舶撞击力和桥墩防撞能力,得出了中高洪水位期大桥自身抗撞能力不足的结论。为此,根据桥墩结构的特点和防撞需求,设计了一种自浮式钢覆复合材料防撞设施,并采用LS-DYNA有限元分析软件建立船-桥碰撞模型进行不同工况的模拟。研究结果表明,该防船撞装置能够有效减少桥墩所受的船舶撞击力并延迟撞击时间,船舶撞击力峰值降低幅度可达30%～39%,具有很好的防撞消能效果。     

珠三角地区高速公路通航桥梁通航现状风险分析及防治手段

近年来,珠江三角洲数座通航桥梁遭受船舶撞击,导致交通中断。针对上述现象,对实际船舶撞击桥梁事故现状进行调查分析,结果表明:珠江三角洲多数高速公路的通航桥梁,其航道实际船舶通航吨位超过原航道设计等级的现象十分普遍,由此导致近年来高速公路通航桥梁受到船舶撞击、出现损毁事故的情况比较频繁。针对上述情况,提出了采用复合材料护舷、钢套箱+钢管砼桩、砼格栅以及阻拦网等防船撞措施,并通过有限元模拟分析手段,给出了具体的桥梁防撞建议。     

钢-复合材料组合防撞装置在不同船舶撞击下的性能分析

为了解船-桥碰撞过程中组合防撞装置的防护能力,以东洲湘江大桥为背景,设计一种新型钢-复合材料组合防撞装置(由钢-复合材料迎撞面、复合材料分隔板、内部耗能填充材料和复合材料背撞面组成),采用LS_DYNA软件建立船-防撞装置-桥梁三者有限元模型,分析带球艏船舶、驳船不同水位撞击下有无防撞装置的桥墩结构响应。结果表明:未设防撞装置时,2类船舶撞击下结构响应均较大,相较于带球艏船舶,驳船撞击力峰值较大(10号墩撞击力峰值为17.53 MN);与低水位、平均水位相比,高水位撞击下结构响应较大。设置防撞装置后,带球艏船舶撞击力峰值平均减小30%,驳船撞击力峰值降幅可达54.2%,其他结构响应也明显降低。该防撞装置降低了桥墩结构响应和船舶损伤,具有较好的防撞能力。     

超长跨海大桥非通航孔区段防船撞研究

据统计,船舶撞击桥梁非通航孔区段引起的事故约为撞击通航孔的两倍。我国在沿海大型海湾、入海河口规划和建设了多座超长大型桥梁,非通航桥区段的船撞问题日益突出。梳理了近年来发生的船撞非通航孔桥梁事故,研究了国内典型超长跨海大桥非通航孔区段设防现状,提出了超长跨海大桥非通航孔桥防撞设计方法,并探讨了该方法在舟山至上海跨海大通道中的应用和实践,可为超长跨海桥梁非通航孔区段防船撞提供参考和借鉴。     

涪陵乌江大桥复线桥船撞风险研究

对拟建涪陵乌江大桥复线桥进行船撞风险研究。根据该桥桥址处的水流速度,典型水位,通航船舶密度、航速,通航净空尺度,航迹线以及桥梁的极限抗船撞能力等,采用三概率积分法,确定该桥拱圈碰撞频率和倒塌频率。另外,依据行业风险水平和风险评价矩阵,并结合三概率积分法计算结果来确定该桥船撞风险等级。     

株洲湘江八桥防船撞设施设计及仿真计算分析

本文以株洲湘江八桥为背景,结合跨江桥梁的防撞研究特点,依据桥区环境特点及大桥主通航孔桥墩防船撞要求,针对性提出释能附体防船撞方案,该方案具有设施占用航道空间少,制造和维护便利,耐波性和恶劣环境适应性佳等特点,且具有良好的经济性。基于MSC.Dytran进行有限元仿真分析,模拟船舶及桅杆在失控状态下以漂流速度撞击大桥下层慢行系统梁体的工况,计算桅杆撞击力大小,确定警示拦截方案,验证防船撞设施的设防效果,确保防船撞方案设计的可行性,为实际工程应用提供依据,最大程度保护大桥的防船撞安全。     

杭州湾大桥非通航孔桥防船撞试验段工程研究

非通航孔桥墩的防撞保护受到各界关注.本研究以设置防船撞试验段的形式,研究非通航孔桥的防撞方案,为后期的研究和工程推广提供技术支撑.本研究依据桥区环境特点及非通航孔桥防撞要求,经研究综合考虑,采用独立防撞墩+拦截索链+锚泊浮体+锚碇沉块组成的拦截体系来保护大桥.本研究对整个拦截体系进行了数模计算和物模试验,确定关键设计载荷参数,分析体系的环境适应性,并研究拦截体系在船舶撞击下的有效性.     

武汉天兴洲长江大桥北汊公路桥墩防撞设计

以武汉天兴洲长江大桥北汊公路桥实际工程为背景,介绍了通航孔桥梁设置防撞设施的必要性及防撞装置设置的原则和防撞机理,同时对桥墩船撞力计算原则和方法进行了介绍和分析,并对该工程所用防撞装置进行了介绍。     

强涌潮急流水域桥梁船撞风险控制

嘉兴至绍兴跨江公路通道项目嘉绍大桥横跨钱塘江尖山河段,潮强流急,航运条件复杂,桥梁船撞风险巨大。为控制强涌潮急流水域船舶撞击桥梁的风险,通过研究,主航道桥及北副航道桥采用固定式防撞套箱进行被动防撞,单桩独柱引桥通过保留钢护筒的措施提高桥墩的防撞安全性能。此外全桥还建立了防船撞主动预警系统,包括AIS监管系统、VHF通信系统、桥区主动预警视频监控及报警系统、电子海图显示与信息综合系统。