船撞桥事故概率研究

论文摘要

随着我国桥梁建设步伐的加快,越来越多的跨海大桥、跨江大桥、跨河大桥陆续兴建,形成水中永久障碍物、缩窄了截面通航宽度并且改变了船舶习惯航路,给我国水路运输安全带来了新的挑战。从1996年统计到2004年,我国发生的船舶撞击桥梁事故达到了231起之多,经济损失和人员伤亡较大。系统研究已建桥梁的船撞事故,对我国桥梁安全设计以及船舶安全管理方面具有重要的意义。目前,针对桥梁船撞事故的研究较多,在事故分析以及撞桥概率等方面都发展形成了一些新的理论,但是这些理论还需要通过不断的研究工作来进行修正和完善。2002年,由我国学者提出的船撞桥概率简易模型可以很好的应用到桥梁的设计阶段,计算出桥墩的碰撞概率,但是该模型中关于不同船型的碰撞影响系数这一经验参数还需要大量的系统研究才能确定。本文从安全的观点出发,分析了船撞桥风险因子,修正了几何撞桥概率模型,计算出不同船型船舶碰撞武汉长江大桥的影响系数,同时验证了修正模型的适用性。本文主要完成了以下几个方面的工作：（1）首先回顾和总结了国内外关于船撞桥事故的不同分析方法以及船撞桥概率研究的发展情况。（2）对国内外的典型船撞桥事故进行了概述,进而以大量事故案例为基础分析船撞桥事故特征以及事故风险因子,最后从“人-船-桥-环境-管理”这五个方面初步提出了相应的航行安全注意事项和管理对策,为保障过桥船舶以及桥梁的安全提供参考。（3）对现有的几种主要船撞桥概率数学模型进行了分析比较,认为模型中几何碰撞概率的积分区间取值偏小,应该将桥墩周围形成的紊流宽度加入到积分区间内。选择戴彤宇的船撞桥概率简易模型进行研究,将修正的几何概率模型代入式中,得出了修正后的船撞桥概率简易模型。（4）统计武汉长江大桥的撞桥事故,分析事故特征。采集上水及下水船舶的过桥航迹,验证其过桥航迹分布规律是否服从正态分布,对服从负偏态分布的下水船舶航迹进行取指数的方法使数据正态化,从而得出均值和均方差。计算武汉长江大桥各个桥墩在不同水位时期被不同船型船舶碰撞的几何概率,从而得出不同船型船舶撞桥的概率影响系数。（5）分析计算结果,证明修正后的船撞桥概率简易模型的适用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 船撞桥事故国内外研究现状
• 1.3.1 船撞桥事故分析研究现状
• 1.3.2 船撞桥概率分析研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 船撞桥事故分析及安全管理对策
• 2.1 船撞桥事故概述
• 2.1.1 国外船撞桥事故
• 2.1.2 国内船撞桥事故
• 2.2 船撞桥事故特征分析
• 2.3 船撞桥事故影响因素分析
• 2.3.1 人的因素
• 2.3.2 船舶因素
• 2.3.3 桥的因素
• 2.3.4 环境因素
• 2.3.5 管理因素
• 2.4 桥区船舶安全航行管理对策
• 2.4.1 人的方面
• 2.4.2 船舶方面
• 2.4.3 桥的方面
• 2.4.4 环境方面
• 2.4.5 管理方面
• 第3章 船撞桥事故概率数学模型研究
• 3.1 主要的船撞桥事故概率数学模型
• 3.1.1 AASHTO指南模型
• 3.1.2 拉森（IABSE）模型
• 3.1.3 欧洲规范模型
• 3.1.4 昆兹模型
• 3.1.5 黄平明的模型
• 3.1.6 戴彤宇的模型
• 3.2 已有模型的适用性分析
• 3.3 船撞桥事故概率模型的修正
• 3.3.1 桥墩紊流区
• 3.3.2 紊流区的界定
• 3.3.3 模型修正
• 第4章 武汉长江大桥事故概率研究
• 4.1 武汉长江大桥概况
• 4.1.1 桥面
• 4.1.2 桥墩
• 4.1.3 通航桥孔
• 4.2 桥区水域通航概况
• 4.2.1 水文条件
• 4.2.2 航道条件
• 4.2.3 过桥船舶主尺度
• 4.2.4 船舶流情况
• 4.3 武汉长江大桥船撞桥事故
• 4.3.1 事故统计
• 4.3.2 事故分析
• 4.4 武汉长江大桥过往船舶的航迹分布
• 4.4.1 数据来源
• 4.4.2 过桥船舶航迹分布
• 4.5 船撞桥概率模型校验
• 4.5.1 武汉长江大桥船撞桥概率
• 4.5.2 不同船型船舶的撞墩区域
• 4.5.3 不同船型船舶的撞墩几何概率
• 4.5.4 碰撞影响系数的确定
• 4.5.5 讨论
• 第5章 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间发表的论文
• 研究生期间参与的科研项目
• 附录A 武汉长江大桥船撞桥事故统计表
• 附录B 武汉长江大桥船舶过桥航迹分布统计表