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成果名称:    九江大桥船撞风险评估与防撞系统方案研究  
推广编号:    科技-2012-08-008   申报状态:    已入选  
成果类型:    新技术   专业领域:    桥隧工程  
申报单位:    广东省高速公路有限公司   申报人:    潘放  
联系人:   联系邮箱:  
推广应用开始时间:    2012-04-26   推广应用结束时间:    2014-05-26  
   

九江大桥船撞风险评估与防撞系统方案研究

 
发布人:潘放        发布时间:2013-02-21        浏览次数:4452  
知识产权声明: 项目研究成果是本团队独立进行研究工作所取得的成果,研究成果归完成单位所有,如发现本项目研究成果被恶意抄袭,本项目团队将进行法律追究。
 
 

 
一.成果概况  
成果名称:    九江大桥船撞风险评估与防撞系统方案研究   知识产权说明:    自主  
成果类型:    新技术   专业领域:    桥隧工程  
专利申请号:       专利申请日期:    2012-05-24  
专利类型:       专利授权号:      
著作权登记号:       著作权发表日期:    2012-05-24  
著作权权利取得方式:    原始取得   著作权权力范围:    全部权利  
标准名称:       标准编号:      
规范名称:       规范编号:      
推广应用开始时间:    2012-04-26   推广应用结束时间:    2014-05-26  
 
二.申报单位  
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三.依托项目  
序号  项目名称  合同编号  验收时间  鉴定时间 
交通运输部交通行业联合攻关项目  2008-353-344-340  2012-02-20  2012-02-20  
 
四.已列入的国家、省(部)级推广计划列表  
暂无数据
 
五.成果简介  
1.技术特点:
  通过对九江大桥现场船舶交通流量的观测,获得本项目研究所需的基础数据;以数值模拟的方法,再现大桥的原破坏过程;提出了船撞承台的等效静态撞击力简化计算式;在大量撞击力时程样本基础上总结并提出了三种撞击力时程荷载模型,并通过两种代表性桥梁结构验证了荷载模型的合理性,初步提出了动力荷载模型应用的工程修正方法和改进建议;基于所提出的偏航概率模型对九江大桥进行风险分析,识别出失效概率最大的构件;依据船撞风险评估结果,推荐采用22号桥墩三联体的加固和防撞设计方案并进行验证;研发基于多源数据融合的桥梁防船撞监控预警系统,提出了系统的实施方案并付诸于现场实施;编写了《深水高桩基础桥梁船撞设计指南》。  
2.成果原理:
  该课题的研究内容均密切结合依托国道325九江大桥,为依托工程的建设起到了重要的科技支撑与实践指导作用,切实做到科技为工程服务 1)、首次针对斜弯航道、浅滩、岛礁的特点并考虑水下地形的影响,提出了偏航船撞桥概率计算模型和方法;合理确定风险区域的桥墩桥船水平抗力取值。在不同冲刷水位下,确定船撞最大失效概率构件。 2)、首次提出并建立了基于多源视信息融合的桥梁防船撞监控预警系统;所开发的预警系统能24小时不间断监测桥梁上游一定范围内的航行的船舶,包括通航区和非通航区;能够识别监测范围内的船舶大小、位置、航速、方向、航迹、数量,并依据识别的结果进行桥梁防船撞预警;在发生预警事件后能够采用声、光、通讯等方式与船舶进行沟通、报警;且用户操作界面简单易用、人性化;能够为减少或者避免船撞事故的发生,对减少人员和财产的损伤做了积极的探索。 3)、基于数值模拟的结果,提出了船撞承台的等效静态撞击力实用计算公式;基于撞击力时程样本提出了动力撞击时程的荷载模型;克服了现行计算方法只采用静力设计方法所带来的误差。 4)、分析了九江大桥的船撞风险,提出了三联体的加固方案,并基于Pushover方法,验证了该加固方案的合理性和有效性;针对于九江大桥的工程特点,是一种行之有效的被动防撞方法。 5)、率先编写了《深水高桩基础桥梁船撞设计指南》,填补了该项的国内空白,为行业技术标准的编制提供了重要的技术支撑。  
3.适应性分析:
  开展深入的理论研究、数值模拟分析工作和工程应用实践。首先进行基础资料的收集,九江大桥的船舶航行状态分析。研究九江大桥的船撞损伤与破坏概率的计算方法,引入九江大桥船撞动力计算方法研究,确定九江大桥的风险决策准则、九江大桥的设防标准与设计代表船舶。九江大桥的防撞系统的方案研究主要对国内外桥梁防船设计资料与分析,提出不同的九江大桥的防船撞加固方案,进行九江大桥防撞设计方案综合比较分析。确定需要监测桥梁的关键技术参数,包括关键结构参数与关键船舶参数,进行预警系统的硬件与软件方案设计。针对水深较深并采用了高桩基础的桥梁,编写《深水高桩桥梁船撞设计指南》,包括了基本技术要求,设防船撞力,桩基础的技术要求,墩柱的技术要求,支座与连接件构件的技术要求,防撞系统的设计。  
 
六.有关指标  
1.技术指标:
  1)确定桥墩的合理防船撞设计值标准,合理设防。 2)有效评估大桥船撞风险。 3)开发基于多源数据融合的桥梁防船撞监控预警系统能主动预警船撞事件。  
2.经济指标:
  1)建立了九江大桥合理的定量化船撞安全指标 2)避免给地区交通部门及地区经济因船撞而产生重大损失。  
 
七.国内外同类成果比较  
  本项目以九江大桥为工程背景,有针对性的开展了桥梁船撞力、船撞风险、防船撞加固方案以及防船撞监控预警系统等方面的研究,进行了桥梁船撞数值模拟,提出了桥梁船撞的等效静动力模型,分析了大桥的船撞风险,提出了三联体桥梁防船撞方案,在此基础上提出了桥梁防船撞监测预警系统并实施,最后编写了《深水高桩基础桥梁船撞设计指南》。经交通运输部科技司组织鉴定本项目的成果总体达到了国际先进水平,其中的偏航船撞桥概率计算模型和方法与基于多源视频信息融合的桥梁防船撞监控预警系统达到了国际领先水平。 由于桥梁船撞事故的后果的严重性,世界各国研究都均展开了桥梁船撞的研究,国内外对桥梁船撞的等效静力模型研究较多,而对等效动力模型的研究不足;本项目所提出的等效动力荷载模型经过实例对比分析,所提出的动力模型精度较高。针对九江大桥水域的斜弯航道、浅滩、岛礁的特点并考虑水下地形的影响,提出了偏航船撞桥概率计算模型和方法;预警系统的类似研究大多是基于雷达与GPS定位,但基本只能完成一个监测功能 ,而缺少主动预警功能。比较常见的VTS及AIS系统,系统的造价高,且运营管理成本高,适用于大范围内的海事管理部门,其依赖于信号发射基站的支持,信息延迟现象比较明显,在需要瞬时主动预警领域缺少适用性。基于多源数据融合的桥梁防船撞监控系统造价低,精度高,能在桥梁的可能发生船撞事件区域内不间断的跟踪监测预警。在总结本项目的研究成果的基础上,编写了《深水高桩基础桥梁船撞设计指南》,参为类似的跨江,跨海大桥在被动防撞设计上提供参考依据,填补国内外这一领域的空白。  
 
八.推广应用实例总体情况  
1.推广应用实例:
序号  应用成果名称  应用工程名称  应用单位名称  应用工程省份 
2.产品类:
已销售数量:0
3.技术、工艺和材料类:
总体情况实例个数:2
序号  应用工程类型  应用工程规模 
交通综合应用研究  所开发的预警系统能24小时不间断监测桥梁上游一定范围内的航行的船舶,包括通航区和非通航区;能够识别监测范围内的船舶大小、位置、航速、方向、航迹、数量,并依据识别的结果进行桥梁防船撞预警;在发生预警事件后能够采用声、光、通讯等方式与船舶进行沟通、报警;且用户操作界面简单易用、人性化; 
 
 
九.相关附件材料
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