我国船桥避碰的现状、问题和对策研究

（2）船桥碰撞风险研究
第一是船桥碰撞的概率分析； 第二是船桥碰撞的后果分析； 第三是船桥碰撞的风险准则研究。
（3）船桥碰撞事故研究
最著名的是由PIANC成立的第19工作小组，建立了 一个包括151起船桥碰撞事故的国际数据库，并对相关 问题进行了研究分析。
在交通部规划院所作的长江干线船舶交 通管理系统（VTS）总体建设方案论证以及 长江航道规划院所作的“内河跨河建筑物通 航尺度与技术要求”专题研究中也都对船桥 碰撞事故作了部分研究工作。
✓ 项目拟解决的关键技术：
一是研究三峡库区船桥碰撞的规律； 二是研制适合于三峡库区桥梁防撞措施； 三是研究三峡库区船桥碰撞预警问题。
✓ 项目研究的创新点：
❖ 运用风险的思想研究三峡库区船桥碰撞问题； ❖ 利用计算机模拟船舶的航行状态，从船舶驾驶
和航行方面对船舶偏航进行研究，并结合实际 观测提出减少船桥碰撞的方法；
3. 利用计算机模拟船舶在库区典型桥区河道内的 航行状态，研究桥区水域风、水流、能见度等 影响参数对船舶偏航概率的影响，建立船桥碰 撞概率的数学模型；
4. 将计算机模拟和实际观测相结合，从船舶驾驶 和航行方面提出桥区水域避免船-桥碰撞引航 和操纵方案，减少船桥碰撞的概率；
5. 对船-桥碰撞过程进行计算机仿真模拟，通过 大量的仿真计算，确定各种工况下的船舶撞击 力；
• 船桥碰撞问题研究方向中存在的问题
➢船桥碰撞的计算方法已经落后，应充分利用 计算机的发展，提出新的算法；
➢桥梁防撞领域已经取得很多研究成果，但这 些研究多局限于探索某一具体的因素规律， 尚未有可以直接应用于设计的研究成果；
➢国内外对船桥碰撞问题没有形成统一的规范；
➢目前研发的防撞设施，造价过于昂贵，难以 在很多的桥梁上付诸实施。
对船桥碰撞事故进行较全面、较系统的 分析和研究到目前为止还很少看到。
（4）桥梁防船舶撞击设计方法研究
美国于1991年出版的AASHTO指导规范，该规范 对大桥的防撞设计推荐了三种方法：
方法Ⅰ：一种带有猜想性质的简单方法，适用 于浅水航道、以驳船运输为主的情况；
方法Ⅱ：一种根据概率论提出的风险分析程序， 用于确定桥梁结构合适的船舶撞击设计荷载，通过 桥梁倒塌概率及风险准则的比较来校核桥梁结构的 强度；
船桥避碰对策
• 引入风险分析方法，进一步完善设计规范； • 严格按规范要求选择桥址； • 采取各种措施提高船舶过桥适航能力：
➢加强船员培训力度，提高船员职业素质、业务 水平和岗位适任能力是减少人为过失的重要保 障；
➢完善桥区助航标志； ➢建立健全桥区安全管理制度和执行力度； ➢促进桥区水域安全保障技术由经验型向自动
6. 对本项目依托工程1～2座跨江特大桥，研制适 合于三峡高水位落差的浮式桥墩防撞装置，论 证主动防撞和被动防撞设施相结合的效能；
7. 研究如何在水上交通安全系统（GPS）增强船 桥碰撞的预警功能，分析现有航道、海事部门 在桥区附近所设置的航标、控制信号台、监督 站等措施减少船桥碰撞上的作用；
8. 编写三峡库区船桥碰撞设计指南。
船-桥碰撞研究的 现状、问题和对策
船桥碰撞面临的形势
• 我国是一个内河航运资源较为丰富的国家，
拥有大小天然河流5800多条，河流总长43万 公里，目前全国内河通航里程11.10万公里。
• 我国公路运输业迅速发展，目前在天然河流
上已有的特大桥梁1580座，大桥14429座。
• 船舶向大型化、快速化、专业化发展。
✓1991年IABSE发表了《交通船只与桥梁结构的相互 影响》。
✓1993年IABSE出版了“船舶碰撞桥梁”专册。
✓1995年成立了一个国际PINAC小组，成员来自九个 国家，该小组经过五年的工作，建立了包括151起 船撞桥事故的国际数据库。
✓1997年欧洲统一规范（Eurocode）第一卷 （Eurocode 1）第2.7分册开始试用，试用期为三 年，此分册规定了冲击与爆炸事故设计荷载的确定 方法。
中国、美国、欧洲船撞力规范
中、美、欧规范船撞桥条款的简要比较
•三峡库区船桥碰撞规律、防撞措施设计与
预警系统研究概况
✓项目研究的主要目标：
➢研制三峡库区船桥碰撞风险评估系统，及相应的船 桥碰撞数据库和可接受风险标准，提出桥区水域船桥避碰引航和操纵方案；
➢研制适合于三峡库区高水位落差特点的桥墩防撞装 置，在三峡库区跨江特大桥上应用主动防撞+被动防 撞相结合的综合防撞设施，实现对桥梁、船舶的双 重保护；
❖ 研制适合于大水位落差的桥墩防撞装置， 综合考虑主动防撞和被动防撞设施相结合 的效能；
❖ 综合利用GPS卫星定位技术、先进的无线通 信技术和大屏幕显示技术，实现对库区船 舶的在线监控和预警。
船撞桥防真分析
能量变化时程 船舶撞击力时程图
船桥避碰存在的主要问题
• 桥梁设计思想和策略存在的问题； • 通航河流的桥梁选址存在的问题； • 通航船舶适航度存在的问题：
方法Ⅲ：基于费效比的方案优选方法，适用于 航道极宽、多座桥墩有被撞可能的情况。
（5）桥墩抗船舶撞击研究
世界范围内对于桥梁船舶撞击设计问题已经有 近30年的研究历史了，完成了两本比较系统的桥梁 船舶设计规范或指南（AASHTO桥梁船撞设计指南， 欧洲统一规范2.7分册）。
我国桥梁船撞问题的研究则起步于1985年以后， 虽有一些研究，但一直没有得到系统化，也不深入。
035”轮沉没，有4辆汽车坠入河中，造成9人失踪。
倒 塌 前 的 九 江 大 桥
被撞后的九江大桥
九江大桥事故肇事船舶
❖ “3·27船碰金塘大桥事故”
2008年3月27日零时40分左右，浙江舟山大陆 连岛工程5座桥梁中规模、投入最大的关键项目金 塘大桥被空载的浙江台州路桥勤丰船务有限公司所 属的“勤丰128”轮，总吨位7122吨，船长134米、 宽19米、深9.2米，在非通航口与大桥碰撞，两片 长约60米的大桥箱梁塌落后，两个厢梁已经折断成 人字部分砸在货轮驾驶台上，致使4名船员失踪， 60米长、3000吨重的桥面箱梁塌陷。
• 国内外研究概况及发展趋势
− 国际上关于船桥碰撞问题的系统研究开始于20 世纪80年代初。
✓IABSE（International Association of Bridge and Structural Engineering）于1983年在哥本哈根召 开了一次国际会议讨论此问题，这是对船桥碰撞问 题的第一次研讨会。
❖ 珠江大桥三年内惨遭“五连撞”。
❖ 重庆白沙沱大桥发生的船撞桥事故达到上百起之多。
船撞桥事故增长
船撞桥事故
❖ 广东九江大桥运沙船撞击桥墩事件
2007年6月15日， “南桂机035”轮从佛山高明开往顺 德途中偏离主航道，触碰九江大桥非通航孔的桥墩，造成九 江大桥三个桥墩倒塌，其所承桥面约200米坍塌，“南桂机
− 我国对船桥碰撞问题的研究主要是从上个世纪 九十年代以后开始进行。
（1）船桥碰撞的力学研究
主要是针对具体的船桥碰撞情况，研究船桥碰 撞中碰撞力、能量吸收机制和结构的碰撞损伤过 程。
它及材料学、刚体动力学、塑性动力学、结构 动力学、流体力学、岩土力学、钢筋混凝土力学 以及损伤力学等多种学科。
船桥碰撞的力学研究采用的方法大体可划分为 模型试验法、统计分析法、数值求解法、有限元 仿真计算法等。
➢ 建成三峡库区水上交通安全系统（GPS），使其 在桥区具有较强的船桥碰撞预警功能；四是编制wenku.baidu.com三峡库区船桥碰撞设计指南。
✓ 项目研究的主要内容：
1. 研究三峡库区航道以及通航船舶船型的发展趋势， 预测今后通航船舶的构成及通航密度；
2. 研究三峡库区在通航条件发生改变的情况下，库 区船舶的操作性，重要跨江大桥区段船舶习惯航 迹线的变更情况；
浙江一轮船与宁波 金塘大桥碰撞
3月27日，肇事 船只“勤丰128” 停泊在被撞的金塘 大桥附近
船桥碰撞研究范畴
✓船舶航行碰撞风险研究 ✓桥梁被撞风险（概率）研究 ✓船舶撞击力研究 ✓桥梁抗撞能力和安全评估研究 ✓船桥碰撞数值仿真研究 ✓船桥碰撞主动防撞方法研究 ✓船桥碰撞被动防撞方法研究 ✓船桥碰撞桥梁设计标准研究 ✓船桥碰撞三维视景仿真研究
化、智能化方向发展； ➢开发船桥避碰专家库； ➢研发新型的柔性防撞装置。
重建后的阳光桥 阳光桥的防撞设施
谢 谢！
➢人员不适航（主要因素）
➢设备不适航 ➢通航环境不适航 ➢管理不适航
•桥区安全监控和预警机制存在的问题
船桥避碰重在预防，如何借助船舶交通管理 系统、GPRS车船全球卫星定位系统、船舶自动 识别系统、CCTV视频监控系统等先进技术，实 施桥区安全监控，实施船舶撞击桥梁紧迫危险 时的预警机制，已经成为可能。
事故触目惊心
❖ 武汉长江大桥自从1957年建成以来,大约发生了70起船 撞桥事故,其中直接经济损失超过百万元的重大事故达 10多起。
❖ 南京长江大桥发生约30起船撞桥事故。
❖ 黄石长江公路大桥在3年时间内共发生船舶碰撞桥梁事 故达20多起，其中一次船毁人亡,货物沉没，桥墩受损， 直接经济损失上千万元。