船舶操纵仿真模拟试验在解决澳氹第四条跨海大桥桥群巷道效应问题中的应用

随着中国基础设施建设的高速发展,跨越航道的各类桥梁工程不断增多,在某一河段内连续建设多座桥梁形成桥群的现象亦不断增多。桥群的出现使得航道内容易产生"巷道效应",导致通航环境复杂化,同时也增加了船舶驾驶人员的心理压力,大大增加了船舶通过桥区水域的航行风险。本文主要针对在已经形成桥群的开敞水域上建桥,在无法直接采取一跨过河的桥跨布置的条件下,以澳氹第四条跨海大桥为例,探究如何利用船舶操纵仿真模拟试验解决桥群巷道效应问题。     

山区河流复杂桥群河段通航水域研究

城区段大型山区河流受两岸城市规划、行洪、征地等多因素限制,新建跨河桥梁线路选择较为困难;此外还存在已建跨临河建筑物较多且修建年代并不一致,形成复杂的桥群河段且各桥梁的通航技术标准各异的情况。采用平面二维水流数学模型对拟建大桥所在桥群河段水动力条件、有效通航水域范围进行分析研究,同时结合船舶操纵模拟试验对拟建大桥修建后的桥墩布置情况、船舶航行通过桥群河段的安全性进行研究。结果表明,经过工程措施后,桥区河段的通航水流条件得到改善,拟建大桥船撞概率极小,桥群河段确定的通航水域是合理的。     

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。     

泸州市茜草长江大桥通航尺度研究

通过对茜草大桥二维数学模型计算，从满足航道安全通航要求的角度出发论证：原设计方案通航净宽不够；主墩距船舶上行航线太近，严重影响船舶上行。通过下降主墩承台及整体北移桥墩，使通航尺度达到要求，且对船舶上行影响极小。     

弯曲河道上桥梁通航净宽的计算方法探讨

在弯曲通航河流上修建桥梁,其通航净宽对船舶安全航行及桥梁结构安全具有重要的影响。利用水槽模型试验成果,结合已有研究结论和有关标准及规范,提出了弯曲通航河道桥区通航净宽的计算方法,供航道和桥梁设计参考。     

山区桥群河段桥梁间距与净跨关系研究*

桥群的形成增加了碍航程度,给船舶的正常航行及通航安全带来较大影响。基于概化弯道桥群河道条件,采用船舶操纵运动数值模拟方法,拟定出了概化弯道桥群河段上的桥间距与桥梁净跨间的内在关系。同时考虑实际的河道条件,给出了桥群河段桥间距与桥梁净跨耦合关系的一般形式。利用上述研究成果,分别以四川沱江邓家坝和重庆长江菜园坝桥群河段为例,分析研究了拟建邓家坝大桥桥址与桥跨布设方案的可行性,评估了菜园坝桥群河段的通航环境     

缆船非线性拖带系统及数值仿真

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖带船舶拖点位置匹配的方法,建立了缆-船非线性整体的拖带动力学模型,采用数值计算法实现了时域内拖带运动的模拟.对一艘具有航向稳定性船舶进行了拖带运动数值计算,拖带船舶采用PD控制方法较真实地模拟了拖带船舶航向改变的运动过程.数值计算讨论了拖点位置、拖缆长度、拖带航速对拖带航向稳定性的影响,结果表明：拖带航向稳定性与线性拖带理论一致,即拖点位置在水动力作用点之前拖带航向具有稳定性,拖缆长度和拖带航速对拖带航向稳定性无影响.拖缆长度和拖带航速可以影响拖带的航行品质,增加拖缆长度能有效抑制拖缆张力的振荡,拖带航速影响到航向角的响应快慢和超调量.     

数值模拟技术在桥梁桥墩布置及跨度选择中的应用

桥区河段水沙条件复杂,桥梁桥墩布置和桥梁跨度的选择会对主航槽演变、通航条件以及项目总投资造成一定的影响。利用数值模拟技术深入分析建桥前后桥区河段水流条件,找出经济、合理的桥墩布置和桥梁跨度。分析表明：1）桥墩布置时应尽可能满足河床与航道变迁,不形成碍航和通航控制河段。2）桥梁跨度净宽应满足通航净宽和船舶通过能力等的要求。     

基于曲线拟合的船舶航行路径长度预测研究

针对传统船舶航行路径长度预测方法存在路径长度预测性能较差的问题,设计一种基于曲线拟合的船舶航行路径长度预测方法。针对船舶航行路径实施环境建模,以处理和获取空间船舶航行路径的环境信息。利用构建的环境模型确定船舶航行路径的代价函数,函数中包括过大转弯角个数函数、平滑度函数与航程函数3个因素。根据船舶航行路径代价函数,基于曲线拟合对船舶航行路径长度进行预测,首先需要基于曲线拟合对船舶航行路径长度进行量化,接着通过明示距离法对船舶航行路径长度进行预测。为了证明基于曲线拟合的船舶航行路径长度预测方法的路径长度预测性能较强,将传统船舶航行路径长度预测方法与该方法进行对比实验。实验结果证明该方法的路径长度预测性能优于传统方法,实现了性能突破。     

桥群河段航标整体配布技术特点

根据桥群河段的定义及通航特点,提出桥群河段航标整体配布技术特点,并结合武汉桥群河段的桥梁、隧道及其他涉水设施建设格局,航道布置及航标配布现状以及通航环境等,对桥群河段的航标整体配布方案进行分析界定,为建立并完善桥群河段通航安全与海事监管提供参考。