劉語(yǔ)涵

摘要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和交通業(yè)的發(fā)展，跨港區(qū)以及通航江河大型橋梁也大量增加。同時(shí)船舶噸位、航速以及經(jīng)過(guò)航道的船舶艘次快速發(fā)展和增加，受人為因素和外界環(huán)境因素的影響，船舶撞擊橋梁事故頻發(fā)且次數(shù)不斷增長(zhǎng)。本文以船舶與橋梁的碰撞為例，首先對(duì)碰撞防撞設(shè)施的分類(lèi)做了簡(jiǎn)介，重點(diǎn)分析了影響碰撞防護(hù)的相關(guān)因素，具體從撞擊位置、撞擊速度、增強(qiáng)防護(hù)裝置質(zhì)量、船舶剛度上的變化對(duì)防護(hù)裝置的影響做了分析研究。

關(guān)鍵詞 碰撞防護(hù)；影響；研究

中圖分類(lèi)號(hào)U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095—6363（2017）03—0033—02

對(duì)于發(fā)展中國(guó)家而言，交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展能有效促進(jìn)一個(gè)國(guó)家的社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，對(duì)國(guó)家有著巨大的影響力。目前，世界已建設(shè)了越來(lái)越多的通航江河和跨越港區(qū)的大型橋梁，航行速度、船舶噸位以及船舶經(jīng)過(guò)航道的艘次也在不斷增多。與此同時(shí)，受人為因素和外界環(huán)境因素的影響，容易造成船舶與橋梁的撞擊，從而導(dǎo)致災(zāi)難性事故的發(fā)生。當(dāng)前，世界研究者已對(duì)碰撞防護(hù)方面的研究引起了重視，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，1960年到1993年這33年，全球因駁船或者船舶碰撞引起大型橋梁倒塌的就有26起，總體死亡人數(shù)高達(dá)321人。就以我國(guó)長(zhǎng)江大橋?yàn)槔?，根?jù)相關(guān)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)，自1957年武漢長(zhǎng)江大橋建立以來(lái)，截至到2016年這60年中，船舶撞橋事故已高達(dá)73次，1994年武漢長(zhǎng)江大橋僅10月就被撞擊了4次。截至2016年，我國(guó)比較嚴(yán)重的碰撞是2007年6月15日發(fā)生在廣東九江大橋的事故，一艘采砂船與大橋橋墩相撞，導(dǎo)致九江大橋200m左右的橋面出現(xiàn)坍塌，死亡人數(shù)9人。發(fā)生船舶碰撞事故不僅給國(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了嚴(yán)重?fù)p失，還給人員造成了傷亡，這些都是無(wú)法估量的。

1碰撞防撞設(shè)施的分類(lèi)

20世紀(jì)80年代日本學(xué)者巖井聰在對(duì)防撞設(shè)施做出了相對(duì)系統(tǒng)的分類(lèi)法。在碰撞的過(guò)程中，以碰撞力作用面來(lái)進(jìn)行定義，將防護(hù)設(shè)施分為直接構(gòu)造和間接構(gòu)造，直接構(gòu)造是直接將碰撞力作用在橋上，相反的則是間接構(gòu)造，具體分類(lèi)如圖1所示。

2碰撞防護(hù)影響因素研究

2.1外界影響因素對(duì)船與防護(hù)裝置碰撞的影響研究

1）撞擊位置對(duì)防護(hù)套箱的影響研究。船舶在實(shí)際航行中，會(huì)受外界環(huán)境和人為因素的影響，而發(fā)生船與防護(hù)裝置的碰撞，引起事故。而船與防護(hù)裝置撞擊的角度不可能只局限在橫橋向正面，為更好地研究撞擊角度給防護(hù)裝置帶來(lái)的影響，本文在撞擊參數(shù)以及其他條件不變，只改變碰撞位置的情況下進(jìn)行了研究，具體選取了5個(gè)發(fā)生碰撞事故概率比較大的位置，具體位置如圖2所示。

2）撞擊速度對(duì)防護(hù)裝置的影響研究。當(dāng)船舶碰撞到橋梁防護(hù)裝置的某一位置時(shí)，在參數(shù)和其他條件不變的情況下，不同的航行速度給防護(hù)裝置帶來(lái)的撞擊力度有很大的區(qū)別，根據(jù)不同撞擊速度可進(jìn)行碰撞力時(shí)間曲線的繪制，碰撞力受碰撞速度的變化而發(fā)生改變，碰撞速度大的情況下，碰撞力波峰值出現(xiàn)的情況就相對(duì)較早。

2.2增強(qiáng)防護(hù)裝置質(zhì)量對(duì)裝置耐撞的影響研究

防護(hù)裝置里有著許多艙壁，各艙中都具有足夠大的空間，若在各艙室中添加某些填充物，能有效增強(qiáng)裝置的質(zhì)量，比如添加泥沙，防護(hù)裝置的質(zhì)量得到了提高，相應(yīng)的防護(hù)裝置的耐撞性也大大增強(qiáng)，本文根據(jù)有限元仿真模擬對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了討論。裝置同泥沙流動(dòng)所產(chǎn)生的作用是非線性過(guò)程，相對(duì)復(fù)雜，在艙壁中添加填充物，只能提高裝置的質(zhì)量，在這里分析做簡(jiǎn)化處理，通過(guò)有限元模型，將各艙壁版的密度進(jìn)行提高，從而分析艙壁中加入填充物后，防護(hù)裝置能量變化和表達(dá)趨勢(shì)，根據(jù)裝置吸能的比較可以得出，添加填充物后，裝置吸能效果反而下降了，主要是因?yàn)榉雷o(hù)裝置質(zhì)量增加后可參與變形的吸能構(gòu)件相應(yīng)的變少了，讓總體吸能下降。圖4描述了板厚的改變對(duì)裝置吸能的影響。

2.3船艏剛度的改變對(duì)裝置耐撞性的影響研究

板厚的變化對(duì)裝置吸能的具體影響數(shù)據(jù)明確后，將三條曲線進(jìn)行對(duì)比就可看出，船艏板厚度與防護(hù)裝置吸能效果是成正比的，船艏剛度增加，在碰撞后參與防護(hù)裝置吸能的構(gòu)件就越多，對(duì)防護(hù)裝置的損傷就更為嚴(yán)重，裝置整體吸能能力增加。

3結(jié)論

總的來(lái)講影響碰撞防護(hù)的因素有很多，總體分為人為因素和外部環(huán)境因素。具體結(jié)論如下：不同的撞擊位置對(duì)防護(hù)裝置的碰撞力度影響不同，通過(guò)上述分析可得出結(jié)論，船橋碰撞正面撞擊比側(cè)面擦撞更嚴(yán)重，在發(fā)生正面撞擊時(shí)，船體航向與縱軸保持一致并與橋梁軸線垂直，而船的正向速度最大；撞擊速度與防護(hù)裝置吸能成正比，速度越快，防護(hù)裝置撞深越大，當(dāng)速度達(dá)到5m/s之后就趨于平緩，碰撞力不會(huì)有很明顯的增大；防護(hù)裝置質(zhì)量的提高，能降低船舶前進(jìn)速度和防護(hù)裝置吸能效率，增強(qiáng)了防護(hù)裝置與船之間的最大碰撞力，不利于橋梁、船舶的防護(hù)；船艏剛度增加則防護(hù)裝置整體吸能能力增加，碰撞時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，對(duì)裝置損傷更重。