内河航道桥梁船撞风险分析及防护措施

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

内河航道桥梁船撞风险分析及防护措施

郭益明

(重庆交通大学土木工程学院重庆400074)

对内河航道而言，伴随着经济的快速发展，航道上也趋于更加繁忙，来往的船舶也越来越多，这就给有限的航道空间造成了拥堵，增加了船舶撞击桥梁的风险，轻则桥梁受损，重则桥梁垮塌，对社会造成很大的损失。本文针对内河航道当中船舶撞击桥梁的风险进行分析，并结合当下提出一定的防护措施。

内河；航道船撞；风险；船撞

一、概述

改革开放以后，中国经济飞速发展，交通运输业也突飞猛进。对于内地而言，由于受到地形及地质条件的限制，陆运已不能满足于现阶段的发展，水运由于其运费低，货运量大的优势，在交通运输业中拥有很大的市场。

二、风险分析

世界上发表船撞桥事故分析和船撞桥试验方面文章的作者，最早多为德国和北欧人，例如汉斯、拉尔森喝德鲁彻。在中国，做桥梁船撞的专家学者也较多，例如：上海海洋钢结构研究所陈国虞、同济大学教授王君杰、招商局重庆交通科研设计院耿波、重庆交通大学张锡祥和杜柏松等。结合专家学者的观点，就桥梁船撞风险分析，大体可归结为三类原因，即船的原因、桥的原因和外部环境因素。

(一)船撞风险之一-船的原因

以1960年至1991年世界上发生的29次重大船舶撞击桥梁事故为背景进行分析，如表1所示。发现由于船的原因，造成事故的事件占总事件的45%。这些事故发生的原因是由于船舶设备故障和船员操作失误，造成船舶偏航，撞击桥梁。1976年美国路易斯安那州，一艏拖船，由于船舶驾驶人员粗心大意，导致拖船桩排架，造成落梁3孔，死亡一人的事故发生。

表1 1960～1991年世界上29次重大船撞事故原因分类

(二)船撞风险之二-桥的原因

由于自然条件和经济条件的限制，桥梁设计时很难做到“一跨过江，江中无墩”。如果不能建成一跨过江，则航道上的桥墩就存在被船舶撞击的可能性。其次，由于航道附近存在桥墩，就压缩了船舶的通航空间，造成桥墩周围的水环境较为复杂，使得船舶安全通过桥墩附近难度增加。根据国内外船舶撞击桥梁事件可以发现，船舶撞击桥梁，由于桥的原因，造成的事故较少，但一旦发生事故，将造成难以估量的代价。通常情况，桥的原因有以下几个方面：排架墩；上部结构落下；引桥水平抗力不足；净高不足；原设计为桥面低于洪水位等。2008年，在浙江临海的望江门大桥，由于桥梁通航净高的问题，导致一艏船舶在涨潮时撞上桥梁，导致了船舶驾驶室被压塌，压上2人的事故发生。

(三)船撞风险之三-环境因素

通过分析1960年至1991年世界上发生的29次重大船舶撞击桥梁事故，有14次船舶撞击桥梁事件发生的原因都源自于环境因素，占据事件总数的48%。环境因素主要有以下几个方面：大雾、暴风雨、大风、逆风和水流流向变化等。1980年，瑞典斯泰农松德市Tjorn桥，由于恶劣天气，造成一艏排水27000DWT压舱货船驾驶困难，船头撞上距航道中线100m高19m的拱结构，最终导致主跨垮塌，7车落水和死亡8人的严重事故发生。

三、防护措施

防止船舶撞击桥梁的方法有很多，大体上分为直接防撞和间接防撞。

(一)直接防撞

船舶撞击桥梁的过程是一个十分复杂的非线性动力学历程，主要是利用碰撞区域内的结构压溃或构件的变形，在极短的时间内将巨大的动能吸收和转化消散的动力响应过程。

直接防撞装置便是利用了这一特性，一旦船舶有撞上桥梁的可能，防撞装置就能利用其压溃或变形将船舶的动能进行吸收和转化，将船舶的动能转化为防撞装置的动能，从而减小船舶的撞击力和延长船舶撞击桥梁的时间，进而保护桥梁结构安全。

常见的直接防撞装置有刚性防撞(防撞墩)和柔性防撞(橡胶装置或FRP防撞浮箱)。刚性防撞装置，由于其刚度较大，导致发生碰撞时变形较小，吸收能量较少，很容易造成桥梁结构的损坏和船舶的破坏，通常情况下不予使用；柔性防撞装置耗能很大，对船舶和桥梁破坏性较小，同时，也符合当今桥梁防撞的三不坏理念。FRP防撞浮箱模型示意图如图1所示。

图1 FRP防撞浮箱模型示意图

(二)间接防撞

古语云“船到桥头自然直”与我们所讲的间接防撞有异曲同工之妙。所谓间接防撞，即在船舶进入桥位附近时，采用一定的措施，使原本偏离航线和有可能撞上桥梁的船舶进入正常的航线中，或者利用桥梁结构自身的特点，以达到防止船舶撞击的可能。目前，国内外采用的间接防撞方式有浮式自适应船舶拦阻方法，即在桥位以前设置系泊浮体、自适应浮筒、恒阻力缆绳、拦截网和固定锚等形成一套装置，对偏航的船舶进行阻拦，使其在规定的航线中通行；通常情况下，采用的另一种方式是在桥梁设计时，综合考虑航道中船舶的实际情况，加大桥墩自身抗力，同时，将桥墩设计成流线型，以期减少流水压力和漂浮物的撞击。

四、建议及结论

(一)建议

水路运输的快速发展，使得内河航道中船舶数量越来越多，船舶也越来越大，这就给工程师们提出了更高的要求。在桥梁设计当中，应综合考虑船舶撞击桥梁的影响，对船撞予以重视。

建议在设计内河航道上的桥梁时，综合考虑自然条件和经济因素的时候，也应对船撞予以考虑。

(二)结论

对于很难做到一跨过江和江中无墩的内河航道上桥梁，应充分考虑桥梁船撞，予以重视，并采用相应的措施防止，从而减少事故的发生。

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[2]JTG D-2004.公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2004

[3]朱海涛.对武汉长江大桥被船撞76次事故的反思[C].中国土木工程学会桥梁及结构工程分会第二十届全国桥梁学术会议论文集.北京：人民交通出版社，2012：1170-1175

[4]陈国虞.桥墩防撞设施的历史及其功能-“三不坏”桥墩防撞装置的诞生[C].科学中国人十年优秀论文选.北京：科学中国人杂志社，2002

郭益明(1992-)，男，汉族，四川雅安，学生，硕士研究生，重庆交通大学，建筑与土木工程。