超大船舶吨级航道桥梁防船撞设计研究

孙大奇 刘晓光 郭辉 许明财 王芳 朱颖 赵欣欣 曾广武

（1.中国铁道科学研究院，北京 100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081；3.华中科技大学船舶与海洋工程学院，武汉 430074；4.中国国家铁路集团有限公司工程管理中心，北京 100038）

我国水运交通迅猛发展，通航密度剧增，船舶吨级也明显增大，通航河道桥梁遭受船舶撞击的事件时有发生，船桥碰撞风险日益增大［1-2］。一旦发生船桥撞击事故，可能造成桥梁受损坍塌、航道受阻、环境污染、生命财产损失等严重后果，因此对船桥碰撞的研究已是跨河、跨海桥梁设计中的重要问题［3］。

船桥碰撞是一个复杂的动态过程，其准确计算较为困难。为便于设计，各国桥梁设计规范都给出了简化的计算公式［4］。但对于通行超大吨位船舶的航道桥梁防撞设计，基本采取“一桥一议”的专项设计［5］。船撞力的影响因素较多，主要包括船舶船型、吨位，碰撞时的速度、角度、位置等［6-7］。这些数据的准确获取对于合理确定船撞力、开展防撞设施设计至关重要。近年来，通过船舶自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）准确获取桥位处各类船舶信息被广泛应用于水上交通安全管理［8-10］。Hansen 等［11］基于AIS 数据评估了Sognefjorden 海峡的船桥碰撞风险；Stahlberg等［12］利用AIS数据建立了基于可靠性的船船碰撞风险概率模型；潘晋等［13］基于AIS 数据分析了航行船舶动态，对AASHTO（American Association of State Highway and Transportation Officials，美国公路与运输协会）规范模型中的几何概率进行了修正。

本文以一座千米级公铁两用斜拉桥为工程背景，基于船舶AIS数据，利用有限元仿真分析方法，开展大桥主墩防撞设施设计，提出了桥梁防船撞设施设计方法并设计了钢+橡胶阻尼多级消能浮式模块化防撞设施，验证了防撞设施的性能。……