桥梁防船撞概念设计

2.1 船撞设防水准及概念设计理念
2.2 船撞因素对桥位及桥轴线选择的概念考虑
展望与思考
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
事故频发（货船）
美国阳光大桥，35,000DWT空载货船 1980年，366m桥梁坍塌，35人丧生 广东佛山九江大桥，1599吨运沙船 2007年，200m桥梁坍塌，8人丧生
30'.0"
砂土覆盖层
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直径 (由45'到60')
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念 防撞理念
阿根廷Paraná 河上跨度为350m斜拉 桥的独立式桩承防撞结构
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性 九江大桥事故
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
九江大桥事故
修复后的九江大桥
2009年6月10日通车，2×100 独塔组合梁双索面斜拉桥
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浮式防撞系统
阿根廷Zarate-Brazo Largo 大桥，25,000 DWT
意大利Taranto大桥
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念 防撞理念
浮式防撞系统
杭州湾大桥，2010年7月12日
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旧 阳 光 大 道 桥 阿 肯 色 I-40 桥 被撞桥墩
被撞桥墩 航道
航道
5号墩
6号墩
7号墩
广 东 九 江 桥
被撞桥墩
2ຫໍສະໝຸດ Baidu墩
3号墩
航道
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N
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
防船撞问题是桥梁概念设计中的重要约束 条件 连续梁桥
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B类
可发生较严重的损伤， 不发生整体倒塌（重） 可发生较严重的损伤， 不发生整体倒塌（重）
C类
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念
防船撞概念设计理念
避让理念 大跨度桥梁，船 舶吨位大 增大跨径经济性 优于其他 约束航速方式 防撞理念
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
事故分析
PIANC 国际工作小 组，1995
长江干线船 撞事故数据 分析
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性 碰撞位置比较
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念
防撞理念
水平板 桥梁桥墩 纵向加筋肋 交叉格构 交叉梁 交叉梁 交叉加筋肋 纵向加筋肋 竖向外板 交叉格构 水平方向横隔 板 水平方向外板 纵向加筋肋
附着式护舷防撞结构
12 10 9.8 10.2
年平均船撞桥事故(起)
8 6 4.7 4 2 0.6 0 1960 1970 1980 1990 2000~2004 2.9
时间(年代)
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性 事故分析
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
阳光大桥事故
7:30 a.m. on May 9
美国阳光大桥，35,000DWT空载货船 1980年，366m桥梁坍塌，35人丧生
1971年 1954年
被撞墩
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性 九江大桥事故
倒塌事故数
150 100 50 0
10 0
水动力 碰撞 超载 腐蚀 其他 火灾 地震 施工 冰作用 疲劳 土体 飓风等 设计
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比例(%)
碰撞
地震
飓风等
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
1959~2004年，我国船撞事故251起，249起于内陆 河流，涉68座桥梁，长江干线177起，约占71.1%。
防船撞 性能目标
经济性
耗能措施，船舶 吨位中等
自身抗撞理念 桥梁跨径较小，船舶 吨位较小
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降低船撞下破坏概率
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念 避让理念
改变桥跨布置，规避风险
瑞士Tjö rn （特荣）桥
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
九江大桥事故
1988年
预应力空心板
主跨斜拉桥
连续梁桥 连续梁桥
被撞后情况
被撞桥墩
布置：13×16m+ 1×40+6×50m+2×160m+ 13×50m+40m+7×16m
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念
防撞理念
(a)
美国新Sunshine Skyway大桥重力式防撞墩
(b)
人工岛 防撞墩
导航灯 (c) 17.00 5'.0" 15.00 木护舷结构
平均水位 0.00 -5.00
混凝土板及墩帽 钢板桩 4'.0" 碎石填料 冲刷防护
设计时海底
拱桥 概念设计的生成 桥 梁 概 念 设 计 概念设计的选择 环保 耐久 斜拉桥 或新的结构形式
具有抵御船撞 等灾害能力
美观 经济
安全
适用
满足陆路与水运立体化交通的要求
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念 桥梁防船撞设防类别
内河II~ IV级航道上的桥梁 内河V级以下航道上的桥梁 20 桥梁防船撞概念设计
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念
桥梁防船撞设防水准
差异较大，有待进一步研究……
船撞设防水平的对比
设防水准 L1 L2 L3 AASHTO规范 1000年重现期 项海帆等 100年重现期 付涛 300年重现期 1000年重现期 2500年重现期
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
金塘大桥事故
建设过程中…… 轮艏桅及驾驶台先后与金塘大桥 触碰，空载
浙江舟山金塘大桥，7122吨散货船 2008年，60m桥梁坍塌，4人失踪
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性 事故频发（驳船）
美国阳光大桥，35,000DWT空载货船 1980年，366m桥梁坍塌，35人丧生 广东佛山九江大桥，1599吨运沙船 2007年，200m桥梁坍塌，8人丧生
浙江舟山金塘大桥，7122吨散货船 2008年，60m桥梁坍塌，4人失踪
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浙江舟山金塘大桥，7122吨散货船 2008年，60m桥梁坍塌，4人失踪
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性 阳光大桥事故
倒塌的桥跨
航道
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念
避让理念
一跨过江 主跨/净高≤10(20)
巴拿马运河第 二大桥
杨浦大桥
青马大桥设计竞赛第二名
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念 约束航速方式
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念
防撞理念
阿根廷Paraná 河上跨度为350m斜拉 桥的独立式桩承防撞结构
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念 防撞理念
东海大桥的独立式桩承防撞结构
钢套箱吊装
钢套箱与独立桩承 结构联合的防撞结构
10000年重现期 1000年重现期
重现期=1/年平均失效概率 （平均分布假定）
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念 桥梁防船撞设防目标（性能）
AASHTO单一目标设计理念
防船撞设 防类别 A类 设防目标 L1船撞作用 L2船撞作用 桥梁可产生不影响结构 可发生易于修复的损伤 整体性能的局部损伤， （中等） 正常交通不受影响（轻） 桥梁可产生不影响结构 整体性能的局部损伤， 正常不受影响（轻） 可发生易于修复的损伤 （中等）
重要桥梁（Critical Bridge）
Yes
是否连接安全和应急救援组织 是否在战略公路网(STRAHNET)
No AASHTO, 1991 AASHTO, 2009
一般桥梁（Typical Bridge）
《桥梁概念设计》项海帆等，2010年 船撞设防类别 适用范围
A类
B类 C类
海湾、I级航道上的桥梁
美国CSX铁路 大桥，1993年 47人丧生
美国40号州际 公路阿肯色河 桥，2002年 造成14人死亡
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
事故频发（驳船）
I40阿肯色河桥，2002年， 空驳船(1200t)，吃水为0.3m，造成 14人死亡，5人受伤。 直接经济损失3千多万美元。
IABSE提出的“船舶活动域理论” 自由航行的安全通航宽度为3.2L 约束航行则可减半为1.6L
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念
约束航速方式
IABSE提出的“船舶活动域理论” 自由航行的安全通航宽度为3.2L 约束航行则可减半为1.6L
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桥梁防船撞概念设计
——桥梁概念设计专题
樊 伟 wfan@hnu.edu.cn;152-0089-9563
湖南大学土木工程学院
College of Civil Engineering Hunan University, Changsha, China
内容提要 一、桥梁防船撞概念设计的必要性 二、防船撞概念设计的主要内容
1号墩 被撞桥墩 4号墩 5号墩 6号墩 7号墩
2号墩
3号墩
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N
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一、桥梁防船撞概念设计的必要性
1951~2000年，美国约17%的桥梁由碰撞而倒塌 （船撞占5%），是造成破坏的第二大原因。
300 250 200
40 30 20
外板
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念 防撞理念
白墩港大桥
湛 江 海 湾 大 桥
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念
防撞理念
一、桥梁防船撞概念设计的必要性 金塘大桥事故
美国阳光大桥，35,000DWT空载货船 1980年，366m桥梁坍塌，35人丧生 广东佛山九江大桥，1599吨运沙船 2007年，200m桥梁坍塌，8人丧生
浙江舟山金塘大桥，7122吨散货船 2008年，60m桥梁坍塌，4人失踪
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2.1 船撞设防水准及概念设计理念 防撞理念
汲水门大桥，第二大公铁两用斜 拉桥，主跨430m 休斯顿大桥，钢-混组合桥面斜拉 桥，主跨385m
人工岛
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