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。     

水域桥梁半固定桩式自适应恒阻力船舶拦截技术的研究

随着河海航运量加大与船舶吨位和航速的增加,以及河海桥梁的大量兴建,船舶碰撞桥梁的机率越来越大。一旦船桥相撞,严重时不但将造成船毁人亡,桥梁倒塌等重大事故,经济损失巨大。2007年,交通运输部发文《关于开展防船舶碰撞防泄漏专项整治活动的通知》(交海发[2007]304号),要求针对桥梁、管缆、闸坝、取水口等跨海(河)、穿海(河)水上水下建构筑物和设施要做好防撞设施。本研究是基于已发展的全浮式自适应恒阻力船舶拦截技术,发展一种新型的半固定桩式自适应恒阻力船舶拦截技术,对原有技术进行优化和进一步发展,并通过数值模拟及实验分析,确定该新技术在实际中的应用。     

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。     

通航拱桥防撞设施设计优化试验研究

随着三峡水库175 m蓄水运行,位于三峡水库常年回水区的桥区,通航宽度进一步变窄,水深增加,桥拱脚高程较低,船舶失控或走偏航道碰撞拱圈和立柱,极易导致拱桥垮塌,为防止此类恶性事件的发生,桥梁防撞装置的建设就显得尤为重要。以万州长江公路大桥为例,在桥梁防撞设施设计中,应用小比尺船模技术,对研究成果进行定量和定性分析,提出了船舶碰撞防撞带不同位置,碰撞后降速的变化规律和船舶碰撞防撞带不同位置可能性的变化规律,为设计方案优化提供了可靠的数据和理论指导。     

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。     

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。     

浅论水上桥梁防碰撞设施的重要性

随着内河、沿海大桥建设增多,在江河、沿海频频发生船舶碰撞桥梁重大交通事故,造成了人民生命和财产的巨大损失。为了尽量减小船舶碰撞桥梁所造成的损失,文中从大桥的防撞设施设置和海事监管要求等方面探讨,讨论如何才能最大程度的保证大桥安全。     

转筒式防撞设施防船撞性能研究

为探究转筒式防撞设施的防船撞性能,本文采用PATRAN软件建立转筒式防撞设施及船舶的精细化数值计算模型,并采用LS-DYNA软件进行显式动力响应分析,研究了船舶吨位、撞击速度及碰撞角度对三种材料形式的转筒式防撞套箱防船撞性能的影响。结果表明:复合材料套箱在船撞力折减效果及船艏保护方面的性能要显著优于钢套箱和钢-复合材料套箱;对于不同吨位、速度的船舶撞击,船舶吨位越大、速度越快,三种材料形式的防撞套箱均表现出更好的防船撞性能;碰撞结束后,正撞计算工况的船舶初始动能全部转化为其它形式的能量,而15°和30°斜撞计算工况仍有40%～50%的初始动能停留在船舶上,碰撞结束后船舶可继续航行。     

武汉天兴洲公铁两用长江大桥1#墩防撞设计与分析

介绍了天兴洲大桥的工程特点和设置防撞装置的必要性,提出了适合该桥梁防撞要求的等截面桥墩防撞设施,并采用有限元方法对船与该防撞装置的碰撞过程进行了模拟,得出了桥梁设计所关心的技术指标,满足了设计破要求.     

船桥碰撞研究综述

通过对船桥碰撞概率及风险评估、船桥碰撞计算方法和桥梁防撞技术研究等三方面研究现状的分析与总结,发现目前关于桥梁防撞装置的设计主要集中于应力及能量变化等动力学分析,以理论推导和数值模拟为主,试验方法为辅,研究整体偏理论化。近年来关于新型防撞装置的研究得到了越来越多的关注并取得了一定的突破,但仍然难以得到普及。复合材料在保护船舶的同时提升装置的整体防撞性能,又能节约成本,是桥梁防撞应用领域的新趋势。     

上海内河跨航道桥梁防撞设施分析

针对上海内河跨航道桥梁水上防撞设施,对桥梁防撞体系、船撞力计算方法进行论述,结合内河跨航道桥梁自身特点和最新防撞理念,对适合内河跨航道桥梁的防撞方案和设施进行分析。结果表明:适合上海内河跨航道桥梁水上防撞的防撞设施主要有固定或浮式防撞装置和桩基防撞墩两种类型,若这两种类型防撞设施不具有施工条件,一般采用小规格缓冲材料对桥墩进行防护;对于与黄浦江直接连通的支流桥梁,除小规格缓冲材料,一般采用防护桩。     

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。     

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。     

防御船撞桥的新装置及其机理研究

从机理上区分防撞装置有弹性的(橡皮垫),弹塑性的(钢管类)和粘滞性的(大耗能、少回弹).前面两种已实现,新装置就是用第三种-粘滞性的防撞元件,它能吸收消耗掉冲击能量的70%以上.但每个粘滞性的防撞元件耗能只有几万焦耳,对于几百兆焦的大船,新装置采取的办法是吸收消耗一部分能量的同时,将船头拨开,化解撞击.为此在几百只耗能防撞元件的外面设置斜向的外钢围.新装置既能保护桥也能保护船,对于足够大的桥墩则只考虑保护船便可以了.     

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。     

基于视频目标检测的桥梁防船撞主动预警技术研究*

为减少船撞桥事故的发生,提高桥区水域的通航安全等级,以目标检测算法为基础通过AForge.NET工具包设计实现对桥区水域的运动船舶实时检测与跟踪。根据运动船舶的航行轨迹预测船舶航向,判断船舶是否具有撞桥危险并做出相应预警措施。并在安徽淮河干流蚌埠段等进行验证试验,试验结果表明检测效果良好,能够对高等级航道桥群河段的桥梁防撞主动预警提供有效可行的实施方案。     

跨海大桥桥区航道智能助航系统研发

跨海大桥桥区航道是典型的船舶航行受限水域,船桥碰撞安全风险大,桥区航道智能助航技术有助于提高桥区航道安全保障水平。分析了桥区航道通航风险因素以及水文气象分布规律,按通航规则将水域划分为预警、警戒、航道等不同区块,构建了桥区航行的船舶动态领域风险辨识模型。研发了自主检测船舶动态并向其播发防撞预警信息的装置,以及自动管理和运行软硬件设施的桥区航道船舶避碰智能助航系统。该系统已应用在福建省平潭海峡大桥桥区航道,有效改善了桥区水域的航道通航安全形势。     

船舶与桥墩碰撞的数值模拟

利用有限元软件,模拟4种不同载重吨位的船舶以不同的速度与某桥墩发生碰撞的过程,演示有限元法仿真计算船桥碰撞问题的一般过程,着重分析船舶和桥墩的损伤程度.在此基础上,归纳出撞深速度、撞击时间-速度和桥墩的应力分布.     

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。     

计算船撞力选择撞击速度时考虑墩位流速的方法

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。本文在分析各国船舶撞击桥墩的速度选取方法的基础上，研究了实际发生船撞时的速度和船舶偏航时船撞速度沿横向的变化趋势，指出了目前世界各国使用的5种方法存在的不足，提出了考虑船撞速度沿桥轴线方向的分布及船舶意外失速等因素综合影响下的撞击速度的计算方法。通过在安庆长江铁路大桥船撞研究中的应用实例，说明按照各桥墩所在位置选取的不同撞击速度计算船撞力的方法较为合理，可作为防船撞研究和设计的参考。