桥梁防船撞概念设计

2012/12/101湖南大学土木工程学院CollegeofCivilEngineeringHunanUniversity,Changsha,China——桥梁概念设计专题桥梁防船撞概念设计樊伟[e-mail];152-0089-9563湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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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22012/12/102湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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空载货船广东佛山九江大桥，1599吨运沙船2007年，200m桥梁坍塌，8人丧生1980年，366m桥梁坍塌，35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3湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性阳光大桥事故4航道倒塌的桥跨2012/12/103湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]被撞墩一、桥梁防船撞概念设计的必要性阳光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57:30a.m.onMay91954年1971年湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性九江大桥事故美国阳光大桥，35,000DWT空载货船广东佛山九江大桥，1599吨运沙船2007年，200m桥梁坍塌，8人丧生1980年，366m桥梁坍塌，35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62012/12/104湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性九江大桥事故71988年被撞桥墩布置：13×16m+1×40+6×50m+2×160m+13×50m+40m+7×16m预应力空心板连续梁桥主跨斜拉桥连续梁桥被撞后情况湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性九江大桥事故82012/12/105湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性九江大桥事故9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湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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空载货船广东佛山九江大桥，1599吨运沙船2007年，200m桥梁坍塌，8人丧生1980年，366m桥梁坍塌，35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102012/12/106湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性金塘大桥事故浙江舟山金塘大桥，7122吨散货船2008年，60m桥梁坍塌，4人失踪11建设过程中……轮艏桅及驾驶台先后与金塘大桥触碰，空载湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性事故频发（驳船）12美国40号州际公路阿肯色河桥，2002年造成14人死亡美国CSX铁路大桥，1993年47人丧生2012/12/107湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性事故频发（驳船）13被撞桥墩N1号墩4号墩5号墩6号墩7号墩2号墩3号墩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。湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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。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050100150200250300倒塌事故数010203040比例(%)碰撞地震飓风等142012/12/108湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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%。152.90.64.79.810.202468101219601970198019902000~2004时间(年代)年平均船撞桥事故(起)湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性事故分析162012/12/109湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性事故分析17PIANC国际工作小组，1995长江干线船撞事故数据分析湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]一、桥梁防船撞概念设计的必要性碰撞位置比较18N5号墩6号墩7号墩2号墩3号墩旧阳光大道桥阿肯色I-40桥广东九江桥被撞桥墩被撞桥墩被撞桥墩航道航道航道2012/12/1010湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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19概念设计的生成概念设计的选择连续梁桥拱桥斜拉桥或新的结构形式安全适用经济美观耐久环保具有抵御船撞等灾害能力满足陆路与水运立体化交通的要求桥梁概念设计湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念桥梁防船撞设防类别20AASHTO,1991AASHTO,2009重要桥梁（CriticalBridge）一般桥梁（TypicalBridge）是否连接安全和应急救援组织是否在战略公路网(STRAHNET)YesNo船撞设防类别适用范围A类海湾、I级航道上的桥梁B类内河II~IV级航道上的桥梁C类内河V级以下航道上的桥梁《桥梁概念设计》项海帆等，2010年2012/12/1011湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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……21设防水准AASHTO规范项海帆等付涛L11000年重现期100年重现期300年重现期L210000年重现期1000年重现期1000年重现期L32500年重现期船撞设防水平的对比重现期=1/年平均失效概率（平均分布假定）湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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22防船撞设防类别设防目标L1船撞作用L2船撞作用A类桥梁可产生不影响结构整体性能的局部损伤，正常交通不受影响（轻）可发生易于修复的损伤（中等）B类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）可发生较严重的损伤，不发生整体倒塌（重）C类可发生易于修复的损伤（中等）可发生较严重的损伤，不发生整体倒塌（重）2012/12/1012湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防船撞概念设计理念23防船撞性能目标经济性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防撞理念耗能措施，船舶吨位中等自身抗撞理念桥梁跨径较小，船舶吨位较小约束航速方式降低船撞下破坏概率湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念避让理念24瑞士Tjörn（特荣）桥改变桥跨布置，规避风险2012/12/1013湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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)25杨浦大桥青马大桥设计竞赛第二名巴拿马运河第二大桥湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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1.6L262012/12/1014湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]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1.6L27湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念28人工岛汲水门大桥，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385m2012/12/1015湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念29导航灯木护舷结构平均水位0.00-5.00直径(由45'到60')混凝土板及墩帽钢板桩4'.05'.017.0030'.0设计时海底冲刷防护砂土覆盖层碎石填料15.00(a)(b)(c)防撞墩人工岛美国新SunshineSkyway大桥重力式防撞墩湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念30阿根廷Paraná河上跨度为350m斜拉桥的独立式桩承防撞结构2012/12/1016湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念31阿根廷Paraná河上跨度为350m斜拉桥的独立式桩承防撞结构湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念32东海大桥的独立式桩承防撞结构钢套箱与独立桩承结构联合的防撞结构钢套箱吊装2012/12/1017湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念33水平板竖向外板水平方向横隔板水平方向外板纵向加筋肋外板纵向加筋肋交叉格构交叉梁交叉加筋肋交叉梁桥梁桥墩纵向加筋肋交叉格构附着式护舷防撞结构湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念34白墩港大桥湛江海湾大桥2012/12/1018湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念35意大利Taranto大桥阿根廷Zarate-BrazoLargo大桥，25,000DWT浮式防撞系统湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念36浮式防撞系统杭州湾大桥，2010年7月12日2012/12/1019湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.1船撞设防水准及概念设计理念防撞理念37浮式防撞系统湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]2.2船撞因素对桥位及桥轴线选择的概念考虑概念要求考虑桥位上、下游航道和港口规划与发展桥位应在航道顺直，水文地质条件稳定的航段上桥位应避开汊道、险滩、分流口、汇流口、港口作业区、锚地桥轴线应尽可能与水流主流向和设计航线正交（一般法向夹角5°）（D603.13）38sincosalbl2012/12/1020湖南大学土木工程学院桥梁防船撞概念设计[e-mail]展望与思考设防水准合理？概念设计理念的操作性？防撞