船舶撞击下跨海桥粱结构损伤识别研究

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1、船舶撞击下跨海桥粱结构损伤识别研究-->第一章绪论1.1课题的研究脅景与意义1.1.1研究背景随着我国经济建设突飞猛进的发展，交通运输业的发展越来越快，与此同时，大量高技术、大跨径、高投入的跨海越江大桥如雨后春夢般纷纷修建起来。在21世纪的第1个10年中，我国先后建成了多座世界级的大型桥梁，长江中下游和东南沿海成为建设大型跨海越江轿梁的主战场。据统计，截至2001年底，我国主要通航河流上的桥梁总计为474座，其中长江水系156座，珠江水系111座，黑龙江水系10座，京杭运河45座，其它河流为152座⑴。截

2、止2005年10月[2]，长江宜宾至上海江段已建成通车的特大型桥梁有53座，在建的桥梁18座(不包括规划中或设计中的桥梁)，筹建的桥梁10座。从目前的发展和规划来看，未来世界范围的跨海大桥建设的总体趋势是：在通航等级更高的宽阔海域建桥，要求基本满足超大吨位巨轮航行安全；受技术与经济条件制约，不仅要求主通航孔桥梁的跨越能力更强，而且会更多釆用施工便捷的预制梁桥来实现宽阔海域的非通航孔布设；在更为严梭的气候、地质、水文和通航繁忙的条件下，要求桥梁有抵抗船舶碰撞能力和灾后迅速修复的能力[3]。与此同时，随着港口

3、开发和航运业的大发展，我国沿海航道的通行密度及船舶吨位也不断提髙。据报道[4]，仅“十一五”期间，我国沿海港口就建成深水泊位661个，新增通过能力达30亿吨，2010年沿海港口完成的货物吞吐量巳是2005年的1.8倍，预测2020年将达到75亿吨[5]。众多跨海越江桥梁的建立，一方面给国家或地方带来丰厚经济利润，另一方面却影响着船触运输的安全。对船舶航行来说桥梁无疑是一种障碍物：跨海越江桥梁的建成会使桥区环境发生改变，如水流流速、风速、弯道、冲刷、游积、潮位等，而随着造船技术的发展，现在的通航船舶也开始变

4、得愈来愈快，愈来愈大。随之而来的是，船舶撞击桥梁的灾难性事故曰益增多，事故对人们的生命财产往往会带来重大损失。因此随着综合交通运输体系的完善，船舶碰撞桥梁的致损事故也渐渐成为桥梁建设管理部门和社会各界十分关注的重要欠害事件。由国际航海协会常务会议PIANC第19工作组建立的船撞桥国际数据库收集了将近151起重大船撞桥事故，这些事故主要发生在曰本、北欧国家、美国、法国、德国、荷兰、比利时和英国等国家。据统计自1960至2002年，国外因船舶撞击而导致桥梁损伤或严重破坏的事故达32起[7],平均不到1年就有一

5、座桥梁因船碰撞致灾，如2002年5月，在美国俄克拉马州，因为拖轮失去了控制，两艘空驳船撞击上陈肯色河公路大桥，桥梁部分姆塌，使得繁忙的40号州际调整公路在维修6个月后才得以重新开放[8]。我国由于船撞事件造成已建和在建桥梁损伤、破坏及至倒塌的事故也不断发生，武汉长江大桥自从1957年建成以来，大约发生了70多起船撞桥事故[9]。2007年广东九江大桥被偏离主航道的运沙船撞击非通航孔桥缴，造成3个桥墩倒塌和200M桥面姆塌，造成很大的社会影响，也促使交通行业开始探讨是否可在设计规范中增加非通航孔桥梁按水深设

6、防的条款，在随后的既有结构修复过程中，通过对受撞桥墩基础和塌梁进行损伤探查后，釆用了放弃部分原桥墩的重建方案，从既有结构评估、重建方案制定到最后建成耗时两年。国内多座跨海大桥在建设和运营过程中也都曾发生过不同程度的船舶撞击事件，2008年由于船舶错误行驶偏离航线，7122吨的“勤丰128”货轮误撞在浙江金塘大桥，导致刚刚架设的两片60米跨预制箱梁姆落，桥墩局部破损，在对破损结构进行了近一个月的探伤检测和墩台修复后，桥梁重新开始架设施工，并在该处加装了结构长期健康监测系统。1.1.2研究意义国际上对于船撞桥

7、问题的系统研究起始于20世纪80年代初，IABSE在1983年召开了第一次关于船桥碰撞研究的国际研讨会随后国内外学者在船撞风险分析和船桥撞击力领域开展了大量研究，提出了用于设计的桥梁防撞风险评估方法和撞击力取值方法，并开始制定了相关设计规范。1991年，美国道路工程师协会（AASHTO)发表了第一部桥梁受船撞的设计指南[12],我国也分别在铁路（2000年）和公路（2004年）设计规范中难出了船撞力的设计取值计算方法。20世纪90年代，随着大型跨海桥梁的兴建，国内外学者结合船桥撞击力分析，开展了大量桥梁防

8、撞技术研究，提出了设置筑岛围堪、独立防撞墩、防撞套箱、浮式柔性防撞等诸多结构性措施[13]。...................................1.2国内外船桥碰撞事故1.2.1国内船桥碰撞事故2013年8月6曰，一艘河北籍满载砂石的5000吨级货船"茂韵1号”撞上椒江大桥护桥墩，导致货船前船破损进水沉底。2013年8月10号，一艘清远籍运砂船行经顺德潭州水道，在通过105国道林头大桥时，由于逆水航行动力不足