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。     

跨海湾(河湾)桥梁非通航孔柔性拦船防撞装置

桥梁防撞装置中有主要防御船撞桥墩的、船撞上部结构的;有在撞上时桥墩直接受力的和桥墩不直接受力的;有只保护桥的和既保护桥又保护船的等各种不同分类法。本文着眼于主通航孔以外的辅助墩、过渡墩、水中引桥墩等的防撞,这部分桥墩通常占有较宽的水面,是小船的航道。本文提出一种方式是:既能拦住大船又不妨碍小船通行,而且能在几百米范围内为水中各墩防撞的柔性缆索吸能方式。本文阐述其原理、措施和某些重要的细节。     

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。     

京港澳高速沙河大桥桥墩抗船撞能力评估及防撞设施方案研究

随着河南省沙颍河逍遥至漯河段航运开发工程的推进,航道通航等级提升为IV级,通航船舶吨位和数量的增多对既有桥梁的安全构成严重的影响。本文以京港澳高速沙河大桥3#-4#桥墩为研究对象,通过瞬态动力学防撞分析,确定大桥设防船撞力为4.6MN。进而根据相关设计规范,通过核算桥墩截面实际能承受的水平撞击力,确定了该大桥在500吨级船舶撞击下自身抗撞能力不足。根据桥墩结构和通航桥区情况,设计了自浮式钢覆复合材料防撞设施,通过有限元防撞校核表明,安装防撞设施后船舶撞击力下降至3.4MN,可有效提高桥墩自身抗撞能力,从而有效保证桥墩结构安全。     

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。     

白果渡嘉陵江大桥防撞装置的防撞性能研究

为解决白果渡嘉陵江大桥防撞安全的问题,考虑桥区附近水文、航道情况和桥梁的结构形式,提出了一种自浮式复合材料防撞装置,针对该防撞装置防撞性能问题,采用LS-DYNA建立了船-桥墩-防撞装置三维分析模型,研究了不同角度撞击该防撞装置时桥墩的结构响应,并和无防撞装置情况对比。结果表明：安装防撞装置后,在最不利的正撞工况下,船舶撞击力峰值降低55%,最大等效应力减少44%,具有良好的防撞效果;在小角度碰撞工况下,船舶被防撞装置拨开船艏,并保留了70%的动能远离桥墩,减少了能量的转换,撞击力峰值、防撞装置撞击位置最大等效应力以及最大撞深比大角度碰撞工况分别降低了50%、37%和53%,使得小角度碰撞时的冲击效应更为平缓,减小了对船舶和桥墩造成的危害。     

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。     

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。     

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。     

基于视频检测的船舶异常航迹模型及实验分析

水运交通的发展和桥梁的增多,导致船桥相撞事故的增多,同时现有的船舶交通管理系统及被动防船撞装置在内河通航桥梁防撞上具有一定的局限性,而基于视频监控的主动防船撞预警系统则可以更为有效的进行早期预警。因此本文提出了基于视频检测的桥区内河航道船舶异常航迹模型,分析船舶航速、能见度、运动方向、船队大小、船舶领域、风力、浪高和人为因素等8个指标信息,从而判断船舶航行的异常与否,并实时给出预警信号来避免船撞桥事故的发生。经实验及性能分析,验证了该模型具有较高的准确性,可有效的获取船舶异常航迹,用于主动告警决策。     

防御船撞桥的桥墩防撞装置

桥是跨航道的重要通道,桥墩是航道中的障碍物,由于自然和人为条件的多变,出现船撞桥墩的事故。历史上有大承台、人工岛等行之有效的防撞设施,长期保护了桥;后来出现木栅、钢链和浮舟等设施,希望除了保护桥之外也保护船,但这些设施比较易坏。人们进一步要求桥、船和防撞设施三者都不坏(简称三不坏),这样就出现了会后退的外刚内柔的三不坏防撞装置。     

甬舟铁路桥梁防船撞设施设计及应用

为防止发生船舶与铁路桥梁碰撞事故,提升铁路桥梁的安全性,以甬舟铁路桥梁为例,开展防船撞设施设计。阐述铁路桥梁防船撞理论、相关设施的发展现状和甬舟铁路桥梁的概况,通过数值模拟方法分析不同类型船舶与桥梁碰撞的撞击力,在此基础上开展主动和被动防撞设施设计,得到甬舟铁路桥梁防船撞设施设计方案。实践结果表明,该防船撞设施设计方案能提升桥梁的整体安全性,降低船舶撞击对桥梁造成的损伤。该研究可供同类型桥梁的防护设施设计参考。     

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。     

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...     

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...     

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。     

关于实施象山港5万吨级航道工程若干问题的研究

象山港航道工程是浙江省第一个沿海航道整治工程.继一期3.5万吨级航道工程完工后,二期5万吨级航道工程又被相关临港企业提上议事日程.从专业航道管理部门的角度出发,本文主要就象山港5万吨级航道工程的建设必要性、航线选择、建设规模等问题进行了深入研究.     

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。     

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。