基于AIS数据的桥梁船撞倒塌概率研究
发布时间：2021-03-30 13:28
桥梁作为现代交通领域内重要的基础设施之一,随着我国交通运输业的快速发展,跨越港区以及通航河道的桥梁越来越多。而同时我国船舶数量逐年递增,并且在向船舶大型化、快速化发展,船舶的吨位不断增加,船舶航速也在不断增大。因此船舶碰撞桥墩的事故发生可能性大大提高,从而导致桥梁船撞倒塌的概率也大大增加。因此进行桥梁船撞倒塌概率的研究为桥梁安全评估过程提供依据,从而降低桥梁船撞风险是十分有必要。本文将利用船舶AIS数据分析铜陵长江公路大桥附近船舶的航行动态,结合AASHTO规范中船桥碰撞概率模型计算桥梁船撞概率,然后利用解析法和船舶航行数据拟合船撞力估算公式,最后根据AASHTO规范计算桥梁船撞年倒塌概率,主要内容如下:第一,采集安徽铜陵长江公路大桥2016年至2017年的AIS数据,分析该桥附近船舶交通流,统计分析船舶在桥区的航速的分布、船舶吨位以及船舶主尺度的分布、船舶偏航角的分布,为后续的研究提供实际数据支持。第二,对比分析不同的船桥碰撞概率模型,选取AASHTO模型计算铜陵长江公路大桥的船桥碰撞概率。利用船舶实际的横向分布确定AASHTO模型中的几何概率,修正模型中关于横向分布的估算方法。考虑...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内部分桥梁船撞倒塌事故
9(c)浙江金塘大桥(2008)（d）上海随塘大桥(2010)图1-1国内部分桥梁船撞倒塌事故（a）105例吊桥（b）177例钢桥图1-2桥梁倒塌事故原因目前我国《铁路桥涵设计基本规范》[4]和《公路桥涵设计通用规范》[5]中对于桥梁船撞事件，均将其作为偶然载荷进行计算，从而导致在桥梁抗力设计中对于船舶撞击这种偶发事故的设计裕量不足。在《公路桥梁抗撞防撞设计指南（报批稿）》[6]中，其对桥梁设计抗撞力的要求大大提高（如表1-1所示）。而船舶撞击桥墩属于小概率事件，通过直接对比桥梁船撞力和桥墩抗撞力来设计桥梁，会使桥梁建设成本急剧增加，没有考虑桥梁船撞的概率问题，不符合桥梁设计的经济和安全性要求。表1-1船舶撞击速度3m/s时驳船撞击力的比较(单位：MN)船舶吨位（DWT）公路桥梁抗撞防撞设计指南[6]中国公路桥涵设计通用规范[5]美国公路桥梁船撞设计指南[7]500.620.153.671001.000.256.183002.170.406.575003.100.556.8010005.040.807.5720008.181.108.82300010.871.4010.18
18表2-2AIS数据更新时间船舶航行状态报告更新时间抛锚船3min航速0—14kn12s航速0—14kn且改变航向4s航速14kn—23kn6s航速14kn—23kn且改变航向2s航速>23kn3s航速>23kn且改变航向2s2.3桥区船舶交通流分析2.3.1桥区基本信息本文以铜陵长江公路大桥为研究背景，铜陵长江公路大桥位于安徽省铜陵市羊山矶下游600米处。该桥全长2592m，其中主桥1152m，桥跨布置为80+90+190+432+190+90+80，主跨为432m[46]。大桥从合肥侧过渡墩向铜陵侧过渡墩方向的墩身编号依次为主1号墩～主8号墩，其中两个主塔墩编号为主4号墩为主5号墩，桥墩位置如图2-1（a）。桥区设计通航航道为单孔通航，其中主4号墩与主5号墩之间为下水航道，3号墩与主4号墩之间为上水航道，如图2-1（b）。桥墩6，7，8之间的孔道基本无船舶通航。（a）桥梁墩位布置（b）桥区设计通航航道图2-1铜陵长江公路大桥基本信息同时，根据安徽省交通规划研究院关于铜陵长江公路大桥的设防报告中获得桥铜陵长江公路大桥3号墩主4号墩主5号墩2167
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AIS数据挖掘的受限水域船舶动态领域研究[J]. 邵哲平,周田瑞,潘家财,张智铭. 地球信息科学学报. 2018(05)
[2]铜陵长江公路大桥桥梁防撞设防代表船型的确定[J]. 王国民. 安徽建筑. 2017(04)
[3]船首交叉单元压溃力的简化解析计算及应用修正[J]. 潘晋,黄诗雯,许明财. 中国造船. 2017(02)
[4]基于AIS信息的船舶实时个性化安全监控模式[J]. 王捷,汪益兵. 中国航海. 2015(04)
[5]基于AIS原始数据的天津港交通流模型[J]. 李笑晨,唐皇,尹勇,王任大. 山东交通学院学报. 2015(04)
[6]基于失效概率的桥梁防船撞装置安全性评估[J]. 潘晋,吴亚锋,许明财. 公路. 2015(04)
[7]基于AIS的特定船舶会遇实况分布[J]. 肖潇,赵强,邵哲平,纪贤标,潘家财. 中国航海. 2014(03)
[8]基于卡尔曼滤波算法船舶AIS轨迹估计研究[J]. 徐铁,蔡奉君,胡勤友,杨春. 现代电子技术. 2014(05)
[9]散货船与桥墩碰撞力的经验公式与数值模拟对比研究[J]. 潘晋,姜伟,许明财. 振动与冲击. 2012(19)
[10]450MPa级船用钢冲击实验研究及Cowper-Symonds本构模型（英文）[J]. 陈志坚,袁建红,赵耀. 船舶力学. 2007(06)
博士论文
[1]船撞桥及其风险分析[D]. 戴彤宇.哈尔滨工程大学 2003
硕士论文
[1]船舶自动识别系统的设计[D]. 李娜.大连海事大学 2012
[2]船舶自动识别系统及其在VTS中应用的关键技术研究[D]. 刘畅.大连海事大学 2002
本文编号：3109590
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内部分桥梁船撞倒塌事故
9(c)浙江金塘大桥(2008)（d）上海随塘大桥(2010)图1-1国内部分桥梁船撞倒塌事故（a）105例吊桥（b）177例钢桥图1-2桥梁倒塌事故原因目前我国《铁路桥涵设计基本规范》[4]和《公路桥涵设计通用规范》[5]中对于桥梁船撞事件，均将其作为偶然载荷进行计算，从而导致在桥梁抗力设计中对于船舶撞击这种偶发事故的设计裕量不足。在《公路桥梁抗撞防撞设计指南（报批稿）》[6]中，其对桥梁设计抗撞力的要求大大提高（如表1-1所示）。而船舶撞击桥墩属于小概率事件，通过直接对比桥梁船撞力和桥墩抗撞力来设计桥梁，会使桥梁建设成本急剧增加，没有考虑桥梁船撞的概率问题，不符合桥梁设计的经济和安全性要求。表1-1船舶撞击速度3m/s时驳船撞击力的比较(单位：MN)船舶吨位（DWT）公路桥梁抗撞防撞设计指南[6]中国公路桥涵设计通用规范[5]美国公路桥梁船撞设计指南[7]500.620.153.671001.000.256.183002.170.406.575003.100.556.8010005.040.807.5720008.181.108.82300010.871.4010.18
18表2-2AIS数据更新时间船舶航行状态报告更新时间抛锚船3min航速0—14kn12s航速0—14kn且改变航向4s航速14kn—23kn6s航速14kn—23kn且改变航向2s航速>23kn3s航速>23kn且改变航向2s2.3桥区船舶交通流分析2.3.1桥区基本信息本文以铜陵长江公路大桥为研究背景，铜陵长江公路大桥位于安徽省铜陵市羊山矶下游600米处。该桥全长2592m，其中主桥1152m，桥跨布置为80+90+190+432+190+90+80，主跨为432m[46]。大桥从合肥侧过渡墩向铜陵侧过渡墩方向的墩身编号依次为主1号墩～主8号墩，其中两个主塔墩编号为主4号墩为主5号墩，桥墩位置如图2-1（a）。桥区设计通航航道为单孔通航，其中主4号墩与主5号墩之间为下水航道，3号墩与主4号墩之间为上水航道，如图2-1（b）。桥墩6，7，8之间的孔道基本无船舶通航。（a）桥梁墩位布置（b）桥区设计通航航道图2-1铜陵长江公路大桥基本信息同时，根据安徽省交通规划研究院关于铜陵长江公路大桥的设防报告中获得桥铜陵长江公路大桥3号墩主4号墩主5号墩2167
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AIS数据挖掘的受限水域船舶动态领域研究[J]. 邵哲平,周田瑞,潘家财,张智铭. 地球信息科学学报. 2018(05)
[2]铜陵长江公路大桥桥梁防撞设防代表船型的确定[J]. 王国民. 安徽建筑. 2017(04)
[3]船首交叉单元压溃力的简化解析计算及应用修正[J]. 潘晋,黄诗雯,许明财. 中国造船. 2017(02)
[4]基于AIS信息的船舶实时个性化安全监控模式[J]. 王捷,汪益兵. 中国航海. 2015(04)
[5]基于AIS原始数据的天津港交通流模型[J]. 李笑晨,唐皇,尹勇,王任大. 山东交通学院学报. 2015(04)
[6]基于失效概率的桥梁防船撞装置安全性评估[J]. 潘晋,吴亚锋,许明财. 公路. 2015(04)
[7]基于AIS的特定船舶会遇实况分布[J]. 肖潇,赵强,邵哲平,纪贤标,潘家财. 中国航海. 2014(03)
[8]基于卡尔曼滤波算法船舶AIS轨迹估计研究[J]. 徐铁,蔡奉君,胡勤友,杨春. 现代电子技术. 2014(05)
[9]散货船与桥墩碰撞力的经验公式与数值模拟对比研究[J]. 潘晋,姜伟,许明财. 振动与冲击. 2012(19)
[10]450MPa级船用钢冲击实验研究及Cowper-Symonds本构模型（英文）[J]. 陈志坚,袁建红,赵耀. 船舶力学. 2007(06)
博士论文
[1]船撞桥及其风险分析[D]. 戴彤宇.哈尔滨工程大学 2003
硕士论文
[1]船舶自动识别系统的设计[D]. 李娜.大连海事大学 2012
[2]船舶自动识别系统及其在VTS中应用的关键技术研究[D]. 刘畅.大连海事大学 2002
本文编号：3109590
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