11船对桥墩的侧撞力

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1、陈国虞等：船对桥墩的侧撞力船对桥墩的侧撞力陈国虞沈文玮（上海海洋钢结构研究所）（原中船总公司第九设计研究院）摘要船对桥墩正撞力的大小，取决于船的运动质量、速度[1]和它的刚柔度[5]（弹塑性特性）。一般桥墩不是等轴型，侧向抗水平力的能力较低，因此桥梁设计者还要求出侧撞力。以正撞力[5、6]乘以相撞时的角度函数，便是侧撞力。问题在于以什么角度撞向桥墩？本文从“正常航行的船舶是不会撞上桥墩的”的观点出发，讨论失舵不失速的船（例如雾天、舵机失灵等），它撞上去的角度应为风流压偏角加上桥法线与航道的偏角，只要能定出这两个角度，问题便迎刃而解。关键词船撞桥船撞桥的力侧向力Thesideforce

2、ofshipcollisionwithbridgepierCHENＧuoyu(ShanghaiMarineSteel&StructureResearchInstitute201204)SHENWenwei(FromChinaShipbuildingDNRIEngineeringCo.Ltd200063)AbstractTheforceofshipcollisionwithbridgemaybedividedintofrontcollisionforceandsidecollisionforce.Thispaperisdiscusionthemethodofcalculationoft

3、hesidecollisionforce.whentheshipisundernormalconditions，itwouldnotbecollisionwiththebridgepier.Whenthesteeringgearoftheshipisoutofcontrol,andthevelocitystillmaintain,theshipmaybecollisionwiththebridgepierwithaangle.Thisangleequelstothesumofwindandcurrentdriftangleaddtheanglebetweenthebridgenorm

4、allineandthecurrent.Whenwecouldditerminthesetwoangles,thesideforceofshipcollisionwithbridgepiermaybeeasytofindout.KeywordShipcollisionwithbridge,forceofShipcollisionwithbridge,thesidecollisionforce1.船撞墩的可能角度国际桥梁和结构协会（IABSE）《航行船舶与桥梁结构的相互影响。综述与指南》认为：：“船只行驶速度可分解为：计算纵向动能平行于船轴线的分量和计算横向动能垂直于船轴线的分量”“如

5、果船只完全停止，其碰撞总动能将耗尽；如果船只仅仅转向，碰撞能量应以碰撞前后船只动能的矢量分析来确定”[7]。这一点，共识者较多，但具体分析时可能有些差异。要是防撞装置按“动能耗尽”来设计，设计出来的防撞设施将硕大无比,且造价大，影响了防撞设施的普遍采用。采用横向分速度计算能量的方法时,如何对待奇点极值，是一个需要重视并合理解决的问题。现在分析船撞墩的各种可能情况[9]：第一种情况：直航前进的船大都是船头部位碰撞桥墩，其分速度夹角为γ。γ决定于船的B/L，通常速度较高的船设计成B/L≤1/7，这时夹角为8.106；速度较慢的船、货驳等，设计成B/L≈1/5，这时夹角为11.30；拖船、

6、渡船设计成B/L≈1/4，这时夹角为140。横向分速度分别为原向航速的0.14、0.2和0.25倍，其能量（1/2）Mv2分别为原能量的0.02、0.04和0.06倍，相撞情况如图1所示。图中有剖面线的是桥墩，它的周围两头尖的部分是防撞设施。图1前进中船首部撞墩第二种情况：该船除了前进速度外，尚有横漂和转弯，所以碰到了平行中段，有点像船靠码头的情况。此时船不能维持纵轴方向(主龙骨方向)前进。由于此时船的横向速度比前进的速度小得多，算出的能比用直航速度算出的能小得多。相撞情况如图2所示。图2横漂船和船侧碰撞第三种情况是一种极端情况，即船正对桥墩开过来，如图3所示。如果相撞后顶住不动，则

7、船与墩交换全部动能（船舶具有的最大的动能值）。但因设计的防撞设施外箍板作成尖型，两相遇瞬间即滑开变成第一种情况。由此可以理解为：以横向分速度计算能量时，正撞后不动的情况,是“能量—角度”曲线上的一个奇点，此时横向速度分量为0,而能量交换最大。笔者建议用保证率的办法处理此奇点，即认为此种状态的几率非常小，置于保证率之外。图3船以正方向撞墩后滑开6现在有一种钢板格子变形消能的防撞装置，它的特点是钢板变形吸能值较大，但每次撞后要修理，且对尖船头会镶住，增加船对桥