合江长江二桥船舶撞击风险评估

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1、2016年02月第02期城市道桥与防洪桥梁结构111DOI：10．16799~．cnki．csdqyfla．2016．02．029合江长江二桥船舶撞击风险评估田波(四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，四川成都61~41)摘要：比较大桥船舶撞击风险评估各代表性模型，采用《美国公路桥梁设计规范(AASHTO))船舶撞击风险评估方法对合江长江二桥船舶撞击桥墩进行风险评估，根据评估结果进行风险决策，建议采取有效的防撞构造措施，以降低或避免碰撞风险发生的可能。关键词：合江长江二桥；船舶撞击；风险评估；风险决策中图分类号：U447文

2、献标志码：B文章编号：1009—7716(2016)02一叭l1—03跨越长江的特大型桥梁，大桥位于四川省泸州市1大桥船舶撞击风险评估方法合江县城上游文桥附近，为双向四车道高速公路船舶撞击桥梁风险是大桥工程风险的重要组桥梁，其主桥为210m+420m+210m双塔双索面成部分，国际上对多座桥梁开展了船撞桥梁的风混凝土主梁斜拉桥(见图1)。险评估，并总结出了大桥船撞风险分析的指导性桥区河段航道列为国家Ⅲ级航道，在最低通文件和规范。航水位(枯水期)，主跨跨越了整个可通航水域，对船桥碰撞的研究始于2O世纪6O年代，目前船上、下行船

3、舶航线均无影响；在较高通航水位(中舶撞击风险评估主要有以下几种代表性模型：洪期)，主跨基本覆盖了整个可通航水域，上、下行(1)Macduf和Fujii在20世纪70年代最早提通航桥孔均为22号(主塔1)和23号(主塔2)桥出船撞桥概率模型，通过假定船舶的几何分布获墩之间的420m跨径主孔，21号(北岸辅助墩)一得撞击或搁浅统计资料来确定事故概率；22号(主塔1)、23号(主塔2)一24号(南岸辅助(2)Larsen模型是从现象学角度出发，找出可墩)桥墩为非通航桥孔。但21号、22号和23号桥能导致船撞桥事故发生的偏航原因，据

4、此建立船墩在通航水域内，存在被船舶撞击的风险。撞桥概率模型；因此，为了保证航行船舶的安全及确保大桥(3)欧洲规范模型、德国昆兹模型和瑞典佩德自身结构的安全，对通航水域范围内的2l号、22森模型等；号和23号三个桥墩进行船舶撞击风险评估是十(4)美国AASHTO规范船撞桥概率模型。分必要的。与AASHTO规范相比，Larsen模型计算公式3AASHTO船舶撞击概率模型具有混杂性，且在实际操作中存在很大困难；欧洲规范模型主要是根据内河特点对AASHTO规范进参照美国AASHTO规范，大桥通航水域各桥行修正，强调狭窄水域和宽阔水域

5、的区别。而实际墩年撞损频率和每年受撞击频率按以下公式计算：操作过程中，美国AASHTO规范船撞桥概率模型AF=NPAPcPc(1)与实际情况较为吻合。因此，选用美国AASHTO规‰=J7、7_(2)范船撞桥概率模型进行合江长江二桥的船舶撞击式中：AF为大桥各桥墩年撞损频率；‰为大桥各风险评估。桥墩每年受撞击频率；Ⅳ为根据航道船舶类型、尺度和装载情况分类的船舶年通航量(以2050年通2工程简介航量预测为参考)；为船舶偏航概率；为船舶合江长江二桥是国家高速公路G93成渝环线与桥墩撞击的几何概率；为桥墩受船舶一次撞击的倒塌概率。收

6、稿日期：2015—09一l1作者简介：田波(1974一)，男，重庆万州人，工程硕士，高级工程(1)偏航概率师，从事桥梁工程设计及研究工作。ll2桥梁结构城市道桥与防洪2016年O2月第02期一!嚣疆臻．鞭鞠蕊瀚黜蕊葱圈霞鞠秘陶嘲嘲。。g隧蹑图1合江长江二桥主桥布置图(单位：mJPA=BRR口RcR们D(3)已知Ⅳ为正态分布函数，标准差or"为设计船式中：为船舶偏离航线的基准概率，对轮船，取长，／．t=0，变量Y～N(0，)，为船舶航行道中线与=0．6×104；对驳船，取R=1．2×10。R口为桥位桥墩轴线的距离，为船舶宽度，

7、绑为桥墩宽度。修正系数，与桥位所在航道的顺直程度有关，大桥y一』v(0，)，则Y／Or一Ⅳ(0，1)(4)位于直线水域，1．0；桥区航道转向点距离大桥：Pf一≤Y≤肼下Bp+BM}(5)910m以内时，RB=1+／3／45。(／3为航道转角或航道弯曲角度)；桥区航道转向点距离大桥910～1920m(3)一次撞击倒塌概率时，Rn=l／90。。R。为平行于航向的水流修正系美国AASHTO规范计算公式中，桥墩受船舶数，与平行于航向的水流流速有关，Rc=I+V／19一次撞击的破坏概率即倒塌概率，是根据桥墩(为平行于航向的流速)。为垂

8、直于航向的抗撞能力H和船舶最大撞击力P的比值确定的水流修正系数，与垂直于航向的水流流速有关，(见图3)。Rxc=1．0+0．54(粕为垂直于航向的流速)。为航行密度修正系数，与过桥船舶密度有关，规定低密度时，Ro=1．0；平均密度时，Ro=1．3；高密度时，Rt,=1．6。美国AASHTO