桥梁船撞性态设计理论框架.pptx
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1、J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系1.桥梁船撞安全问题桥梁船撞安全问题桥名:桥名:澳大利亚霍巴特德温特河塔斯曼桥澳大利亚霍巴特德温特河塔斯曼桥时间:时间:1975年年1月月5日日船舶:船舶:7200吨的依拉瓦纳轮吨的依拉瓦纳轮原因原因:船舶操纵设备失灵船舶操纵设备失灵后果:后果:桥的三跨上部结构坠水,两个桥墩完全桥的三跨上部结构坠水,两个桥墩完全被撞毁,依拉瓦纳轮沉没,被撞毁,依拉瓦纳轮沉没,20人死亡人死亡桥名:桥名:美国佛罗里达州坦帕湾旧阳光大桥美国佛罗里达州坦帕湾旧阳光大桥时间:时间:1
2、981年年5月月9日日船舶:船舶:35000吨压舱散装船吨压舱散装船原因原因:能见度低,领航员粗心能见度低,领航员粗心后果:后果:三跨梁坍毁,三跨梁坍毁,35人死亡人死亡J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系桥名:桥名:瑞典哥德堡群岛阿尔摩桥瑞典哥德堡群岛阿尔摩桥时间:时间:1980年年1月月船舶:船舶:数千吨的荷兰货轮数千吨的荷兰货轮原因原因:雾和冰:雾和冰后果:后果:钢管拱倒塌,落在货轮上,死亡十余人钢管拱倒塌,落在货轮上,死亡十余人桥名:桥名:美国亚拉巴马州的美国亚拉巴马州的CSX铁路大桥铁
3、路大桥时间:时间:1993年年船舶:船舶:拖驳船队拖驳船队原因原因:大雾大雾导致航行失误导致航行失误后果:后果:桥梁巨大位移桥梁巨大位移,几分钟后,一列旅客列车从桥几分钟后,一列旅客列车从桥上驶过,大桥坍塌,列车出轨,上驶过,大桥坍塌,列车出轨,47人丧生人丧生J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系桥名:桥名:美国俄克拉荷马州阿肯色河公路桥美国俄克拉荷马州阿肯色河公路桥时间:时间:2002年年5月月26日日船舶:船舶:拖轮拖轮原因原因:船长突发疾病船长突发疾病后果:后果:桥坍塌,桥坍塌,9 辆汽车
4、坠河,辆汽车坠河,17 人死亡人死亡桥名:桥名:丹麦大贝尔特西桥丹麦大贝尔特西桥时间:时间:2005年年3月月3日日船舶:船舶:3120吨集装箱货轮吨集装箱货轮原因原因:船长判断错误:船长判断错误后果:后果:梁底严重擦痕,船舶严重破坏,驾驶人员丧生梁底严重擦痕,船舶严重破坏,驾驶人员丧生J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系桥名:桥名:江苏省江都市樊川镇东汇大桥江苏省江都市樊川镇东汇大桥时间:时间:2004年年5月月26日夜日夜船舶:船舶:铁驳船队铁驳船队原因原因:操船失误:操船失误后果:后果:上
5、部桥面坍落并压住了肇事驳船上部桥面坍落并压住了肇事驳船桥名:桥名:杭州湾大桥杭州湾大桥(通车前)(通车前)时间:时间:2006年年8月月11日日12时时船舶:船舶:货轮货轮BITUMAN EXPRESS 原因原因:走锚失控走锚失控后果:后果:大桥大桥多处局部破损,多处局部破损,货轮的驾驶台及其货轮的驾驶台及其桅杆卡在梁下。经济损失高达桅杆卡在梁下。经济损失高达1000万元。万元。J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系桥名:桥名:广东九江大桥广东九江大桥时间:时间:2007年年6月月15日日5时时1
6、5分分船舶:船舶:砂船砂船“南桂机南桂机035”原因原因:浓雾浓雾,违规,误航,违规,误航后果:后果:三个桥墩倒塌,桥面约三个桥墩倒塌,桥面约200米坍塌,米坍塌,4 辆汽车坠入江中,致使辆汽车坠入江中,致使 9 人死亡人死亡桥名:桥名:浙江宁波金塘大桥浙江宁波金塘大桥时间:时间:2008年年3月月27日凌晨日凌晨4时时船舶:船舶:浙江台州路桥船务有限公司勤丰浙江台州路桥船务有限公司勤丰128”轮轮原因原因:错误设计航线错误设计航线后果:后果:桥面箱梁塌落,压在桥面箱梁塌落,压在“勤丰勤丰128”轮驾驶台轮驾驶台上,上,4人人死亡死亡J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wa
7、ng同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系国外严重桥梁船撞事故年度统计国外严重桥梁船撞事故年度统计中国严重桥梁船撞事故年度统计中国严重桥梁船撞事故年度统计J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系不完全统计不完全统计J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系2.桥梁船撞设计规范实践现状与发展趋势桥梁船撞设计规范实践现状与发展趋势项目项目中国公路中国公路中国铁路中国铁路欧洲统一
8、规范欧洲统一规范美国桥梁设计规范美国桥梁设计规范适用范围较窄的内河桥梁(也被用于海峡桥梁)(新建+加固)设计要求下部主要构件不失效下部+上部主要构件不失效设计方法确定性的确定性的+概率性概率性+投资效益分析船撞力计算方法/公式公式驳船:公式轮船:公式塔楼(桅杆)撞击力:修正设防船撞力表格公式表格+公式 方法方法I:百分比方法;方法方法II:目标概率方法;方法方法III:投资效益分析方法。设计计算方法静力方法静力方法+动力法动力法静力方法总体评价 单一性能要求 静力设计理论 船撞力过于简化 不考虑撞击的动力效应 单一性能要求 静力设计理论 船撞力过于简化 不考虑撞击的动力效应 动力荷载提供概念,
9、但 缺乏可靠的细节 单一性能要求 静力设计理论 船撞力过于简化不考虑撞击的动力效应 引入风险分析方法 方法III实际可操作性不强J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系u20年来深刻变化年来深刻变化u基于性能设计理论基于性能设计理论u基本轮廓已基本轮廓已逐渐逐渐明晰明晰J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系基基于于性性能能设设计计的的主主要要特特征征1.1.可行性和效用评价:社会影响,政策和法律问题,可
10、持续性,全寿命期费用及投资2.2.概念设计和施工规划,施工、检测、养护可行性和影响研究,以及按合同交货选项评价3.3.区域和工程场地研究、地质调查及需求分析4.4.与业主制定性能准则,提出适用的指南、标准、规范及过去的经验,并转变为定量的指标5.5.初步设计,建立寿命期性能多目标优化约束函数;包括施工可行性、安全、检查和维护等6.6.进行性能和初步设计可靠性评价,选择最佳方案,同行专家确认,求得该设计阶段最好解7.7.施工图设计和施工过程设计,落实合同执行方法8.8.采用直观推断、分析、试验、基于保证书及相互组合的方式进行设计检验9.9.综合机械、电力和通信系统进行制造及架设施工10.10.上
11、述过程归档;基于健康监测原理启动寿命期检测和维护程序;设计、施工者参与11.11.利用健康监测程序的优点综合运营和维护管理12.12.修复、更新或退役;废物利用和再循环的回报J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系发展基于性能设计理论与规范的必要性发展基于性能设计理论与规范的必要性(中交院中交院+大连理工大连理工)标准是为了在一定的范围内获得最佳秩序,经协商一致制定并由公认机构批准,共同使用的和重复使用的一种规范性文件,在一定程度上代表着一个国家经济与科技的发展水平。国家之间的关税壁垒逐步打破,技术
12、标准已不是传统层面上的技术文件,而逐步成为主导国际贸易和控制国际市场的一张王牌。在这种背景下,发达国家不惜投入相当的人力和财力进行技术战略研究,强化标准的制定,并积极参与国际标准的制定,以在国际竞争中取得主动地位。在工程建设领域,获得国际建筑市场的一个重要方面是与国际标准和规范接轨,提高国内设计标准和规范的国际认可度。由于世界各国经济、文化的多元化,世界各国技术标准存在矛盾和差异不可避免,与国际标准和规范接轨不是规范、条文、设计公式的类同,而是设计理论的协调。在这种条件下,就必须对结构设计标准和规范的基础问题和外在环境进行深入的调查,跟踪国际、国外相关标准和规范的发展趋势。J.J.WangJ.
13、J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系桥桥梁梁船船撞撞性性态态设设计计主主要要技技术术方方面面1.1.桥梁船撞设防水准、性能等级和性能目标桥梁船撞设防水准、性能等级和性能目标2.2.桥梁船撞危险性分析桥梁船撞危险性分析3.3.桥梁船撞易损性分析桥梁船撞易损性分析4.4.桥梁船撞危害性分析桥梁船撞危害性分析5.5.桥梁船撞性能设计理论实现的技术途径桥梁船撞性能设计理论实现的技术途径J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系3.
14、桥梁船撞设防水准、性能等级和性能目标桥梁船撞设防水准、性能等级和性能目标3.1 航道桥梁承担的社会功能分类航道桥梁承担的社会功能分类AASHTO公路桥梁船撞设计指南公路桥梁船撞设计指南:重要桥梁和一般桥梁。原则有二:(1)桥梁是否连接了社会安全和应急救援设施或组织,如民防、警察、消防部门及公共卫生机构等。能为这些应急结构提供关键运输路线的桥梁划分为重要桥梁;(2)是否在战略公路网中处于关键连接点位置,作为关键连接的桥梁划分为重要桥梁。建筑工程抗震设防分类标准建筑工程抗震设防分类标准:四个类别特殊设防类特殊设防类:指使用上有特殊设施,涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生 灾害等
15、特别重大灾害后果,需要进行特殊设防的建筑。重点设防类重点设防类:指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致 大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建筑。标准设防类标准设防类:指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑。适度设防类适度设防类:指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害,允许在一定条件下适度降低要求的建筑。J.J.WangJ.J.WangJ.J.WangJ.J.Wang同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系公路桥梁抗震设计细则公路桥梁抗震设计细则:四类:四类A类类:指单跨跨径超过150m 的特大桥;B类类:
16、指除A 类以外的高速公路和一级公路上的桥梁及二级公路上的大桥、特大桥等;C类类:指A 类、B 类、D 类以外的公路桥梁D类类:指位于三、四级公路上的中桥、小桥。桥梁船撞重要性分类(建议)桥梁船撞重要性分类(建议):综合考虑以上关于桥梁功能分类的现有成果,建议在桥梁的船撞设计时将桥梁承担的社会功能划分为三个类别:I类类:为社会安全机构、消防结构、公共卫生机构、应急救援结构等应对紧急情况提供关键运输路线的桥梁;连接国家级枢纽交通和通信设施、资源和能源供应基地的桥梁;连接重要军事设施的桥梁。II类类:除I类、III类以外的桥梁;III类类:承担的车辆和人员交通量稀少且周围无关键安全和社会功能节点需要
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