大型跨海桥梁防撞设施设计与施工技术

结合大型跨海桥梁防撞研究的特点,根据桥区的环境特点和防撞要求,提出适合大型跨海桥梁主通航孔的防撞方案.通过对桥梁防撞方案进行选型研究,考虑采用释能附体钢套箱保护桥梁的主通航孔桥墩,这种防撞设施占用航道空间少,易于制造和维护,具有良好的经济性.采用双层组合模块化防撞钢套箱设计,应用大量自动化焊接、涂装设备,保证大型防撞钢套箱的制造质量和精度,解决大型防撞钢套箱海上吊装问题.通过有限元数值模拟计算,验证该防撞设施的防撞效果和防撞方案设计的可行性,为实际应用提供参考.     

海上大型桥梁非通航孔防撞问题研究

结合东海大桥防撞综合体系的研究成果,论述在海上大型桥梁的非通航孔附近设置防撞设施的必要性,以及海上大型桥梁防撞综合体系的构成、主要功能和作用,可为今后我国海上大型桥梁防撞体系的设计提供有价值的参考依据.     

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。     

万州长江公路大桥防撞设施工程通航论证*

三峡水库175 m蓄水后,万州长江公路大桥两端部分拱圈及立柱被淹没。一旦船舶失控或走偏航道碰撞拱圈和立柱,极易导致拱桥垮塌,引发极为恶劣的安全事故。针对大桥现状,创新提出了弧形水上升降式桥梁防撞装置,该装置能对拱桥易撞部位进行区域式防护,并能随水位变化而自动升降。主要通过物理模型试验并结合相关数值模拟分析拟建防撞工程建成后对桥区河段河床演变、通航净空尺度、通航水流条件以及船舶航行条件等的影响。     

基于模拟仿真的蛇蟠水道大桥非通航孔防撞风险分析

自20世纪80年代以来,我国已修建和规划修建大量跨航道桥梁,同时船舶航运也发展快速,上述两个因素使得我国桥梁工程领域的从业者必须解决桥梁的船撞安全分析和防撞风险分析。在桥梁船撞风险评估的基础理论研究方面,我国学者也进行了初步的研究与探索,但在深度和全面性等方面还有不足之处,还不能与我国大量航道桥梁工程建设相适应。文中研究思路主要采用计算机模拟仿真的方法。通过对蛇蟠水道大桥基本情况的调查,对蛇蟠水道大桥非通航孔的船撞风险进行了综合分析,得出该桥非通航孔的船撞风险概率,并对其进行了船撞风险评估。     

渤海海域深水航路通航安全保障研究

根据渤海海域老铁山~仙人岛深水航路的通航条件和自然环境特点,选取具有代表性的超大型船舶,从航路宽度、水深等方面分析超大型船舶与深水航路的适应性,并结合船舶操纵模拟实验分析航路存在的风险,提出超大型船舶在深水航路航行的自然限制条件,为超大型船舶在该深水航路内的安全航行提供参考。     

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。     

岛礁海域桥区航道规划及通航净空尺度的确定方法

舟山群岛海域具有通航岔道及通航船型多、航线交叉、潮流流态及通航条件复杂等特点,建设桥梁所需的航道及通航净空尺度确定方法有其独特性。以鱼山大桥为例,在充分分析船舶通航数据的基础上,结合桥梁、周边围垦工程实施后的数学模型计算潮流场数据,经多方案比选和航线优化,并采用船舶模拟试验验证,确定桥梁通航等级和桥区航道规划方案,得出合理的通航净空尺度和通航孔布置方案,为桥梁设计提供重要的技术支持。     

上海市内河既有跨航道桥梁防撞设计方案

为了解决目前上海市内河航道中既有桥梁的防撞问题,结合桥区通航水域狭窄的基本特点和未来通航船舶大型化的发展趋势,采用动力有限元软件对内河航道既有桥梁防撞问题进行研究,提出一种适用于既有跨航道桥梁的独立墩式防撞方案。通过动力有限元软件,结合工程实例构建碰撞模型,并进行计算验证。结果表明,独立墩式防撞设施能够在不明显占用通航水域的前提下实现对桥梁的有效保护。     

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。     

沅水桃源枢纽左岸船闸桥区船模通航条件试验研究*

沅江大桥通航环境十分复杂,原大桥通航孔布置不合理,严重制约了桃源枢纽二线船闸扩建工程建设。针对桥区通航条件差的问题,对其左岸桥梁通航孔布置方案进行船模试验研究,采用定床河工模型和小尺度船模试验相结合,并从船模试验的舵角、漂角和航速等航行参数进行综合分析,结果表明：在相同通航总净宽的情况下,双孔双向要优于双孔单向;桥梁通航孔右移可降低一线船闸船舶下行过桥难度,但会增加二线船闸船舶上行过桥的难度。建议左岸新建桥梁通航孔净宽应不小于220 m,桥位相比于现状桥梁右移约75 m,采用双孔双向,两线船闸分槽航行的方式。     

桥梁防撞研究技术与方法

针对桥梁防撞研究这一工程界的热点问题，概述了桥梁防撞研究的一般方法和思路，简述了船一桥碰撞力学的计算方法和船撞桥的风险概率分析方法，同时结合上海长江大桥工程，对主通航孔桥墩进行了防撞力标准和防撞方案研究。利用非线性有限元分析技术，对桥墩设计的防撞方案进行了性能分析，验证了防撞设施的有效性。     

跨河建筑物控制下长江扇沱水道航道布置

渝怀铁路长寿长江大桥于三峡水库变动回水区长江扇沱水道跨越长江，水道被长寿桥主跨桥分为左右两孔，该桥梁不满足I级航道单孔双向或双孔单向通航净空尺度要求。从通航安全角度出发，结合代表船型及航道特点，以《航道工程设计规范》要求的I级航道宽度作为跨河建筑物的最小跨度，结合河道条件在高水位期开通右孔为辅助通航孔，通过合理设置浮标界定桥区通航水域，并采取加装桥梁防撞主动预警系统等措施保障通航安全。     

苏通大桥船舶通航标准论证方法

建立了船舶在各种风、流环境条件下,上、下行所需通航宽度的数学模型,利用该模型论证桥梁净宽尺度的合理性,从而为过江桥梁的桥墩优化及轴线布置、确定桥梁通航净宽、分析桥梁的通航能力、分析计算桥墩防撞能力、及建桥后桥区水域的航路规划等提供依据。     

东海大桥桥梁桩基过度冲刷区域防护试验工程施工对通航安全的影响分析

通过对东海大桥桥墩的多次扫测和人工探摸,发现部分桥墩区域发生严重的冲刷现象,部分桩基冲刷深度已超过设计警戒值,为保障桥梁安全并防止冲刷进一步影响桥梁安全,对桥墩桩基实施保护措施。试验工程采用混凝土联锁块护底、抛填袋装碎石和混凝土填料、栅栏板压边、安装主动勾连体等措施对桥梁的7个桥墩进行安全防护。通过对东海大桥周边海域通航环境、船舶习惯航路及交通流量等方面进行分析,发现在施工过程中采取设置警戒船、合理安排施工期间交通组织等安全措施后,桥墩防护试验工程施工对东海大桥2号主通航孔通航的大型船舶影响较小,对周边海域通航的小型渔船会产生一定的影响。     

桥区航道整治工程对大型船队过桥影响的数值分析*

针对武汉长江大桥4#桥孔枯水期航行环境比较复杂的状况,航道主管部门拟对航道进行整治工程。武汉长江大桥是一个斜交桥梁,斜交桥梁的实际可通航净宽计算有其特殊之处。根据对拟建武桥航道整治工程后的桥区水流数值模拟,并将水流数值模拟结果应用于桥区通航孔实际可通航净宽的计算中。综合考虑武汉长江大桥所处的航道条件及大桥桥墩的方位尺度,结合桥区紊流宽度水槽试验结果,对桥区通航孔实际可通航净宽进行了计算。将计算结果与GB 50139—2004《内河通航标准》中对大型船队通过单孔单向通航桥梁所需净宽的规定比较,桥区通航水流条件及实际可通航净宽满足代表船型的安全航行需求。     

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。     

跨海大桥拦阻设施实施的悬沙扩散影响分析

为保证桥梁及船舶安全,非通航孔拦阻船舶设施成为跨海大桥的重要组成部分,其实施引起的悬沙扩散对海水水质产生一定影响。以金塘大桥为例,在采用等效糙率法概化桥墩的基础上,应用二维潮流、泥沙数学模型模拟了拦阻设施实施引起的悬沙扩散分布,并对水质影响进行分析。结果表明:(1)等效糙率法在工程海域的应用可获得较好的模拟效果;(2)拦阻设施实施对海水水质的影响较为有限,西通航孔附近实施时,悬沙浓度增量达到10 mg/L的海域集中在拦阻设施北侧4.5 km至南侧6.5 km的范围内,主通航孔附近实施时的相应海域则集中在拦阻设施附近500 m范围内;(3)拦阻设施实施时,灰鳖洋产卵场的悬沙浓度增量低于5 mg/L,该海域基本不受影响。     

航道整治工程中桥梁防撞问题研究

通过对各个桥梁防撞技术措施的适用性研究,确定不同通航条件下桥梁防撞措施的选用原则。