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国内外桥梁船舶撞击典型事件
2014-04-03 23:24:54  作者:  来源:互联网  浏览次数:1672  文字大小:【】【】【
  •   1. 船撞桥事故的回顾   由于大量跨江跨海大桥的修建,通航船舶的规模化,加上桥区环境(如:流速、风 ...
1. 船撞桥事故的回顾
  由于大量跨江跨海大桥的修建,通航船舶的规模化,加上桥区环境(如:流速、风速、弯道冲刷、淤积、潮位等)的改变,导致经常发生船撞桥事故。表1统计了1942年~2007年主要船撞桥毁的事故。
  船撞桥事故不但威胁船舶通行的安全,严重影响桥梁的安全运营,还常常带来巨大的生命和财产损失,因此在桥梁设计时必须仔细考虑防撞策略。若按所有水中的桥墩均能承受最大船舶的撞击力来设计桥墩的防撞力,必然导致桥梁修建费用过高,这是很不经济合理的。但是若仅对通航孔的桥墩设防,则船只偏航可能导致灾难性事故,因而合理的设计应该是既经济又具有一定的“偏航容错”能力的。
2. 国内外船撞桥设计规范比较
  国际上.关于船撞桥问题的系统研究始干20世纪80年代初。1991年,IABSE(国际桥梁和结构工程协会)发表了《交通船只与桥梁结构的相互影响》(综述与指南)。1993年IABSE又出版了“船舶碰撞桥梁”专册。美国土木工程协会(AASHTO)于1991年出版了《公路桥梁防撞设计指南》,推荐了大桥防撞设计的三种方法:方法①,由船舶吨位和航行速度直接计算撞击力的简单方法。适用于浅水航道,以驳船队运输为主;方法②,根据概率论提出的风险分析方法,用于确定桥梁结构合适的船舶撞击设计荷载,通过桥梁倒塌概率计算及与风险准则的比较来校核桥梁结构强度;方法③基于经济—效益比的方案优选方法,适用于航道极宽,多座桥墩有被撞可能的情况。1997年欧洲统一规范{Eurocode)规定了船撞桥设计荷载的确定方法,其船撞桥设计方法有两种:一是根据船只特性查表获得设计船防撞力.二是根据附录的概率公式计算船撞力。我国在公路桥梁设计规范中也对船舶撞桥的设计荷载进行了规定,是根据航道和通航船舶情况给定设计船防撞力。
3. 美国AASHTO规范关于船撞桥的演变
  1961和1965年的美国公路与运输官员协会(AASHTO)指定的标准公路桥梁规范规定,在设计桥梁桥墩考虑的侧向荷载中没有考虑由于船撞击引起的侧向荷载。
  自1980年美国阳光大道桥倒塌后,美国关于船撞桥事故设计标准的发展进入了一个重要的转折时期。据统计,1965年~1989年世界上平均每年有一次船撞桥事故发生,造成巨大的人员和财产损失、变通中断和其它损失。其中,一半多的船撞桥事故发生在美国。
  20世纪90年代初,最著名的实用性桥梁防撞设计指南是美国于1991年出版的AASHTO指导规范。该规范吸取了历史上出现过的船撞桥事故教训,借鉴了众多有关技术文献发表的研究成果。联邦公路管理局(FHWA)推荐把《公路桥梁防撞设计指南》用于桥梁设计中。指南建议采用基于概率的风险分析方法。为了确定可接受风险等级,将通航桥梁分为一般桥梁和重要桥梁。重要桥梁在受到撞击之后应当能继续发挥作用,其撞毁概率小于一般桥梁;重要桥梁是国家重要公路网,洲际间公路和联邦资助重要路线上的桥梁。重要桥梁的年倒塌概率为10—4,一般桥梁的年倒塌概率为10—3。
  1994年,在AASHTO指导规范推荐的方法②的基础上《美国公路桥梁设计规范》即LRFD规范(荷载与抗力系数设计法)采用并适当改进了《公路桥梁防撞设计指南》的有关内容,将其作为强制性规范正式颁布实施。目前,美国桥梁工程师进行公路桥梁防撞设计主要是以此为依据。
4. 现有桥梁船撞风险评估的建议方法
  目前,我国正处于基础建设的高峰期。据原交通部总工程师凤懋润先生介绍,我国现有桥梁31万座,总长达1.25万公里,长江上已建桥梁62座,10座左右在建,黄河上已建桥梁70座。
  大量的跨航道桥梁的修建,不可避免地承担着被船舶撞击的风险,特别是2007年6月15日,广东九江大桥非通航孔墩被撞,造成200米桥面倒塌,死亡9人的严重后果,因而必须把现有通航桥梁的防撞风险评估提高到重要的议事日程。
  目前,我国公路桥梁设计规范尚无船撞桥风险设计的相关规范,建议不妨借鉴国外相关规范(如美国公路桥梁设计规范),结台我国船舶的特点,对现有桥梁作船撞风险评估并及时采取相应对策。
  建议船撞桥风险评估可按以下步骤进行:
  1. 调查桥位处水流条件、桥墩处水深,以及船舶的数量类型、航速和大小分布。
  2. 评估桥梁的重要性并确定相应的可接受倒塌风险概率。
  3. 计算偏航概率和几何概率。
  4. 计算各墩的应具备的防撞力。
  5. 复算各墩的实际抗力。
  6. 根据实际抗力应具备的防撞力的大小对桥梁结构进行分类评估。
  7. 由评估的结果对不同风险等级的桥梁采取相应的防撞方案设计。
5. 桥墩的主要防撞措施
  参照规范[11],若经复算,桥墩的实际抗力低于设计防撞力的75%,则需对该墩作防护或者加固。桥墩防撞的措施分为主动防撞措施和被动防撞措施。
  1. 主动防撞措施有:(1)设置导航标;  (2)施行船舶航行定线制;  (3)设置船舶航行警戒区;  (4)加强船员的培训工作;  (5)对特殊船舶实行引航措施;  (6)船舶安装AIS导航系统;  (7)桥区设置船舶交通管理系统VTS等。
  2. 对于遭受船舶撞击有较大风险的桥梁也可考虑采用被动防撞系统。被动防撞措施有:  (1)附着式防撞系统;  (2)重力摆式防撞系统;  (3)薄壳筑沙围堰防撞系统;  (4)胶囊沙袋防撞系统;  (5)人工岛防撞系统;  (6)集群式护墩桩;  (7)漂浮网状防撞系统;  (8)非结构物防撞系统等。

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