桥墩防撞设施的研究与评价

《桥墩防撞设施的研究与评价》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、桥墩防撞设施的研究与评价水利工程专题指导教师：赵利平主讲人：赵娣目录选题的意义与背景国内外研究现状及评述桥墩防撞设施的分类及评述结论与展望1.选题的意义与背景交通是国民经济的大动脉，其中陆运和水运占举足轻重的地位，而两者都离不开桥梁。江河湖海是船只的航行通道，但对陆上交通则是天然障碍，于是促进了桥梁的建设；桥梁是行人车辆跨越水流的通道，但对船只航行则是人工障碍。于是，船和桥梁相撞的事故不断发生。在我国，一方面航运繁忙的河流上己修建了大量的桥梁，并计划修建更多桥梁。另一方面，通航密度的增加、船舶的尺寸

2、和排水量趋于大型化。加之桥区环境的改变，如流速、风速、弯道、冲刷、淤积、潮位等，也会影响着船舶的正常航行，导致船撞桥墩事故的发生难以完全避免。船撞桥事故的日益增多对桥梁防船撞研究提出了新的迫切要求。国际桥梁与结构工程协会曾经记录了1960年至1993年国际上发生的29起船舶碰撞桥梁的重大的事故。其中，美国从90年代到2002年，有四座特大桥被船撞毁，死亡203人。如：2002年5月26日，美国俄克拉荷马州阿肯色河上，一艘拖轮顶着两艘运油的空驳船撞上一座有20年历史的公路桥的一个桥墩，造成公路桥坍塌，

3、至少有17辆汽车从20m高空坠入河中，死亡17人。美国俄克拉荷马州阿肯色河上一桥梁被撞图黄石长江大桥在3年时间内共发生碰撞桥墩事故20多起，其中一次船毁人伤，货物沉没，桥墩受损，直接经济损失上千万元。这些后果对桥梁的寿命和安全运输造成了极大的损害。2006年7月6日，京杭运河老德胜桥被一艘船撞击后拱肋严重受损。有关部门不得不紧急封桥，大修一个月后才恢复通行。2007年6月15日，广东佛山九江大桥被一艘运沙船撞击桥墩，造成大桥南岸200米桥面坍塌，4辆汽车坠入江中，7名司乘人员以及2名桥面巡桥工人失踪

4、。在我国，仅武汉长江大桥，自1958年建成到2012年共被撞70余次，其中除3次因桥梁的高度小于船舶的高度而撞到钢梁外，其余均撞在桥墩上。最近一次撞击发生在2011年6月6日，一艘万吨级油轮撞上武汉长江大桥7号桥墩，这是10余年来，长江大桥发生的最大一起桥墩遭撞击事件。武汉长江大桥摄影图武汉长江大桥7号桥墩被撞图为：撞上桥墩的空驳船受损严重图为：广东佛山九江大桥被撞桥梁被撞引发的经济损失损失分类细节描述桥梁拥有者的损失①桥梁损坏部件的抢修费用；②桥梁维修或更换费用。如果是收费通行的桥梁，则在维修或更

5、换期间收益的损失；③由事故带来的更多的维修或更换要求的附加费用。桥梁使用者的损失①丧失生命；②车辆和货物的损失；③对死难人员用一定数额的费用代替，则死难人员的损失可用经济损失的形式表示。船舶拥有者的损失①失去生命；②抢救船只的费用;③船只维修或更换的费用;④在维修期的货物；⑤在维修期的收益损失；⑥损失桥梁拥有者和使用者的索赔费用;⑦安全保险费的增长。对工业、贸易和社会造成的间接后果①公路和铁路的不方便费用；②桥梁或船只的破坏阻塞了一条重要航道，使港口中断使用的费用;③在重要时间内由于交通运输破坏引起

6、的商贸和公益方面的损失。环境的破坏①清除费用;②自然恢复费用;③长期生态破坏。撞击事件中，煤粒的泄漏、石油的泄漏会引发水体污染，水生植物、动物死亡以及长期生态污染。综上所述，从安全上、经济上以及环境保护上来看，船桥碰撞及桥墩防撞设施研究具有极大的现实意义。2.国内外研究现状及评述研究内容归纳为：对防撞概率进行研究、通过数值模拟防撞力的计算问题、对防撞装置碰撞分析、有限元仿真分析研究航船的碰撞动能转化等。研究方法归纳为：实验研究法；简化解析法；经验公式法；数值模拟法；计算机仿真技术在其中的应用；非线性

7、有限单元法。2.1国外的研究现状：在日本、丹麦、美国、意大利和德国等一些发达国家，十九世纪六七十年代就对桥区通航环境与安全进行了研究，并做过一些碰撞模拟试验和调查研究。到目前为止，大多数的研究工作是从桥梁的角度出发，将船舶撞击力作为桥梁可能承受的一种外载荷来研究：研究船对桥的撞击力、撞桥后桥体结构的动态响应问题、从交通工程角度出发研究船撞桥的概率问题。当然也有从船舶角度出发研究撞桥后的船体结构响应问题及防撞设施的研究。近年来，国外一些研究人员开始对限制水域的通航问题利用CFD或EFD的方法着手进行研

8、究，取得了很大的进展，尤其是欧共体项目的开展，促进了整个通航环境与安全领域学术水平的整体提高。流固耦合理论的应用为桥区通航环境与安全问题提供更大的研究空间。新的研究集中在改进防撞体的结构形式和选取新型材料、动态模拟防撞设施的吸能和消能效果。这些研究为合理选用和设计防撞设施提供了丰富的理论基础。2.2国内的研究现状杨柯、潘杰针对株洲红港大桥桥墩的特点，对桥墩防撞设施进行了设计，同时通过ANSYS/LS-DYNA软件对船桥相撞全过程进行了仿真计算，研究了桥墩和防撞设施的防