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。     

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。     

内河航道桥梁船撞时船体最大变形量研究

目前在桥梁船撞防护的专项设计或船撞力专题研究中,对船舶撞击力的研究和桥梁在船舶撞击作用下的响应关注较多,而对船体最大变形量的研究较少。基于ANSYSLS-DYNA软件,对4种不同载质量的内河代表船舶在3种航速、2种碰撞角度下撞击4种墩型的船撞工况进行数值模拟,提取船体最大变形量,并分析船体最大变形量与船舶载质量、撞击速度、桥墩类型及撞击角度的关联性,同时与经验公式做对比。研究结果表明,撞击速度及撞击角度是船体最大变形量的主要控制因素,桥墩类型与之关系不明显。     

船桥碰撞中各因素对船撞力影响的研究

对国内外常用的桥梁船撞力简化计算公式进行了讨论和分析,剖析了国内现有的规范公式所存在的问题。通过大量的船舶撞击刚性墙的数值模拟,研究船舶速度、吨位、接触面积对船撞力大小的影响。     

泉州湾跨海大桥船撞桥概率研究

近年来,我国沿海地区跨海大桥的建设在一定程度上改变了桥区水域的通航环境,船撞桥的事故时有发生。文章以在建的泉州湾跨海大桥为例,应用AASHTO船撞桥概率模型,旨在研究船舶撞击大桥的概率,并提出缓解措施,也为大桥主管部门的安全管理提供一定的参考。     

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。     

船舶货舱区侧撞桥墩有限元仿真分析

当船舶横穿水道、失控漂移或者船舶规避正面碰撞等情况下,船舶将有可能与桥墩发生侧撞.由于侧撞时船体附连水质量较大,舷侧与桥墩接触面积也很大,故其对桥梁的撞击危害是不容忽视的.本文以某大型跨江桥梁工程为背景,应用非线性有限元软件MSC.Dytran,选取3000DWT油船在3.0 m/s的失控速度下,船舶货舱区侧撞桥梁墩身的有限元仿真试验,并且分析了不同偏心距条件下撞击力和能量的演变过程.仿真试验表明,在同等条件下船舶侧撞的危害不亚于船首正撞.同时,建议将初始侧撞击力控制在足够安全的范围内,而通过增设桥墩的防撞保护装置能实现这一目标.     

桥梁净空高度实时检测与综合报告系统及其应用

根据现行的规范和标准,桥梁净空高度主要依据航道等级和相应设计最高通航水位确定。考虑到汛期河流水位的频繁变化以及通行船舶空载高度的不统一,存在着船舶碰撞桥梁的风险。文章结合目前我国桥梁净空高度及船舶现状,在分析快速检测和船舶能及时接收的基础上,提出了一种桥梁净空高度的实时自动检测与综合报告系统,并获得国家专利。该测报系统简单易实施,可有效施行净空高度的预警,大大降低船撞桥事故风险,并可在各河流的通航上推广。     

船舶撞击下的车—桥耦合系统动态响应分析

文章将"船桥碰撞"与"车桥耦合"联系在一起进行研究,建立了斜拉桥、轻轨和船舶的三维非线性精细有限元模型,研究了轻轨列车-斜拉桥动态耦合系统在船舶碰撞下的动态响应。数值模拟过程分以下四步:桥梁初始成桥状态模拟,轻轨列车—斜拉桥动态耦合模拟,船舶与桥梁的碰撞模拟和桥梁—火车—船舶相互作用模拟。桥梁初始状态及大变形通过更新拉格朗日法和共旋转推导法来实现。通过与平面杆系有限元模型的计算结果进行比较,证实了全三维有限元建模方法在车—桥动态耦合响应分析中应用的准确性。研究通过基于罚函数的动态接触方法来实现车—桥耦合和船舶的碰撞过程,采用递归谱二分法的并行计算技术来缩短计算时间,基于显式中心差分插值法来进行数值求解,该方法证明在分析车—桥—船之间的耦合动态响应是一种有效的技术,为设计阶段模拟桥梁的动态特性提供了有效手段。结果表明,当发生船—桥碰撞时,轻轨列车运行到主桥塔附近行车安全的影响最大。     

基于整船整桥模型的船桥碰撞数值仿真

桥梁在船舶碰撞时受到的动力载荷和响应是复杂的动力非线性问题。近代非线性有限元技术为该问题的求解提供了有效的工具。本文简述了该技术的基本原理，并基于整船整桥模型，对一艘4万吨实船与桥梁的碰撞过程进行了计算。仿真结果显示了船艏结构损坏、碰撞力演变、能量传递和桥墩内部应力变化的详细情景，讨论了船—桥碰撞的力学特征。本文演示的方法比传统的经验公式和简化解析法提供了更为精确的结果。所提供的桥墩应力状态对桥梁的设计与碰撞后的损伤评估有重要参数价值。     

跨海大桥桥墩防撞方案设计

以东海大桥桥墩防撞方案设计为背景,论述复杂环境下桥墩防撞设计的基本方法,对比若干可行方案。引入港 口工程中常见的大直径薄壁圆筒结构,构造一种新型的桥墩防撞系统,并给出具体构造,其良好的受力条件和地基适应性 表明：用于桥墩防撞设施具备一定的可行性。设计构造措施对同类环境下桥梁防撞设计具有一定的参考意义。     

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。     

Fast evaluation of ship-bridge collision force based on nonlinear numerical simulation

The max collision force of ship-bridge collision is one of the most important references for bridge design. By means of nonlinear digital simulation method, the collision forces of the collisions between rigid bridge pier and ship bow were calculated out for four different ships, whose tonnages are 5 000, l0 000,50 000 and 60 000 DWT respectively. Curves of collision force-penetration and absorbed energy-penetration are obtained, and the data of the max loads are then summarized. On the basis of these curves and data, a set of curves describing the relationships between max collision forces and tonnages of the ships are successfully presented, by which the max collision forces of the ships-bridge with different tonnages and in different velocities can be estimated easily and reliably.     

船舶碰撞机理与耐撞性结构设计研究综述

研究船舶碰撞和触底事故的机理,以及如何提高船舶结构耐撞性是船舶碰撞研究领域的热点.文章介绍了解析法、数值仿真技术和风险分析法的发展与应用特点,阐述了近些年来船舶碰撞、船舶触底、缓冲船首设计、船桥碰撞和船舶与海洋平台碰撞等领域的研究成果,列举了一些降低船舶碰撞和触底事故风险的新型结构设计,并对今后的研究方向提出了若干建议.     

基于风险可接受程度的桥梁通航净宽尺度设计

为改进现有的基于风险概率的桥梁通航净宽尺度设计方法,利用船桥碰撞风险测度计算模型,以船桥碰撞风险的可接受程度为基准,在定量分析不同概率分布条件下船桥碰撞风险测度的基础上,提出计算不同可接受风险程度下桥梁通航净宽尺度的计算方法,从概率和后果两方面考虑风险,有利于安全性与成本的最优化组合。     

6·15九江大桥船撞事故引发的思考

文章在调查研究200多起船撞桥事故的基础上,分析了事故的主要影响因素,提出了提高桥区船舶航行安全的对策建议。     

船桥碰撞及桥梁防撞结构研究

对某桥梁防撞结构的碰撞过程进行了数值模拟。介绍了船桥碰撞数值仿真中所涉及的关键技术，研究了船桥碰撞力，碰撞损伤变形、能量吸收及防撞结构各构件的变形情况，并对其进行了详细分析。数值模拟是用大型非线性动态响应分析程序MSC／Dytran来完成的。     

对绍兴辖区船舶触损桥梁事故的思考

绍兴作为一座历史悠久的城市，以“水乡、桥乡”闻名遐迩。但同时，船舶触碰桥梁事故时有发生，造成了一定的经济损失、人员伤亡和不良的社会影响。文中根据近年来绍兴辖区数起船舶触损桥梁事故，通过分析原因，结合实际情况，把握关键性问题，提出了一些防范措施和解决对策。     

通航河流桥梁主动防船撞措施探讨

文章从影响通航条件的主要因素,即建桥对通航条件的影响入手,从桥梁选址、桥跨及墩位布设以及通航净空尺度等角度,全面分析了预防船撞桥事故发生的相关措施和技术要求,提出了从桥梁设计角度如何实现桥梁主动防船撞的方法,其成果可为桥梁设计借鉴参考。     

半潜式支持平台靠泊海洋生产平台碰撞概率建模

为有效解决深水半潜式支持平台靠泊海洋生产平台过程中存在的碰撞问题,从碰撞事故发生原因入手,借鉴挪威船级社(Det Norske Veritas,DNV)DNV-RP-107规范中的船与海洋平台碰撞概率模型和美国公路与运输协会(American Association of State Highway and Transportation Officials,AASHTO)《美国公路桥梁防船撞设计指南》中的船桥碰撞概率模型,将支持平台发生向前的过分偏移引起的碰撞场景分为漂移碰撞和动力碰撞2种,建立事件树,得到支持平台靠泊海洋生产平台碰撞概率模型。在此基础上,估算支持平台靠泊碰撞海洋生产平台的概率,由此评估碰撞风险,为半潜式支持平台靠泊碰撞海洋生产平台场景下的相关规范制定提供参考。