船撞桥及其风险分析

本文对船撞桥问题及其风险分析进行了较深入的研究。船撞桥问题涉及到桥梁工程、船舶工程、碰撞力学、船舶驾驶与避碰、安全管理、风险分析、经济、环保等多个领域，是典型的交叉学科。在我国船撞桥事故数量不断增加、跨越河海超大跨度桥梁不断发展、船撞桥的潜在风险越来越大的情况下，深入开展有关研究是十分必要的。 本文首先回顾和总结了国内外船撞桥问题的研究及进展概况，包括船撞桥的力学问题研究、船撞桥风险分析(包括船撞桥的概率、后果以及风险准则等)、船撞桥事故研究、桥梁防船撞设计方法以及桥梁防撞设施研究等方面。 在广泛调研的基础上，首次建立了我国的船撞桥事故数据库SCB，并考虑了与国际船撞桥事故数据库的接轨，成为开展对船撞桥问题进一步研究的宝贵信息源。在SCB数据库中包括我国长江、黑龙江、珠江三大水系等水域自1959年起的213起事故。通过对事故的时间分布、事故的原因以及事故与船型、事故与桥梁的关系的统计分析，得出了一些重要的结论，此外还对能见度、黑白天、上行下行等船撞桥事故的主要影响因素进行了分析。本文开发了船撞桥事故数据库管理软件，可以方便地进行查询、统计和打印等，十分便于各类人员的使用。 根据船撞桥事故数据库SCB中的数据，对长江和黑龙江上12座典型桥梁进行了船撞桥事故概率的分析，并在对比分析各已有船撞桥概率模型的基础上提出了适合我国实际情况的简易船撞桥概率模型。对南京长江大桥进行了桥下船舶通行情况的现场观测，验证了航迹分布的正态分布规律，并得到了该桥的碰撞影响系数。 本文首次将人工神经网络系统方法引入了船撞桥概率的研究当中，编制了计算程序，成功地以现有12座典型桥梁的基础数据为样本，以桥梁跨径、 水流流速、水流方向与桥轴法线的夹角以及桥区航道弯曲度等4个船撞桥主 要影响因素为输入参数，以船撞桥概率为输出参数，经训练得到了能较好地 反映上述输入参数影响的船撞桥概率判断系统。 本文建立了船撞桥风险分析的一般性的框架。在船撞桥事故的后果评价 方面提出了“后果当量”的概念。可以成为今后有关研究和应用的一个参考。 在上述研究的基础上，对在建的哈尔滨松花江斜拉公路桥进行了初步的 船撞风险分析，对该桥的船撞风险给出了评价，并提出了降低船撞桥风险的 具体建议，其中部分建议已在实际当中采纳。