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内河大型船舶撞桥安全风险评估研究

更新时间:2009-03-28

1 引言

船舶大型化有明显的规模经济效应,其单位运力的船舶造价、能源消耗以及CO2等有害气体的排放量均显著下降。但船舶大型化发展也面临诸多技术与管理方面的制约因素。在船舶大型化的进程中,必须秉持严谨的科学态度,在追求低碳、环保、节能、高效和低成本的同时,应降低船舶航行安全风险。为此,除了研究船舶结构强度、水动力性能和建造技术外,还应该加强船舶运营技术的研究,特别是评估船舶营运风险[1]

由式(5)和式(6)可知权重系数在偏好父节点的选择过程中尤为关键。不同的权重系数可导致不同的选择结果。现有的关于复合度量的权重系数的确定多是基于专家的个人经验,主观性太强。为此本文提出的RPL-FAHP协议采用模糊层次分析法确定复合度量中各个路由度量的权重系数。RPL-FAHP结合各候选父节点评价的层次结构、模糊一致性矩阵及层次分析法对各个路由度量的权重因子进行定性和定量的分析,实现各个路由度量最优的权重分配方案,进而选择最优的候选父节点为偏好父节点,有效地改善网络性能。

内河船舶大型化的发展趋势日趋明显。航道维护等级以及现有桥梁的设计等级偏低的现象十分普遍,很难满足内河船舶大型化发展需求,对大型船舶的航行构成较大的安全隐患。广东省主要航道约有54%的已建跨河桥梁不能满足规划航道等级所对应的通航净空尺度要求,严重制约了内河航运的发展[2]。从航运效益的充分发挥及经济环保角度,船舶大型化是大势所趋,在享受船舶大型化的进程中带来低碳、环保、节能、高效和低成本的同时,应通过评估船舶营运风险,降低事故发生的概率和灾害水平[3]

船撞桥风险带来的灾害水平是非常巨大的,也是内河船舶大型化带来的最大风险之一。欧洲内河船舶与主桥墩碰撞事故表明:当桥的主跨小于2倍船长或者小于2倍航宽时,比较容易发生船撞桥事故[4][5] [6]。O.D.Larsen[7]认为:桥区平直航行水域的长宽指导值为8倍船长和3.2倍船长。因此,桥梁通航净空尺度对于船舶通航安全影响最大,从船舶综合安全评估的角度出发,深入研究船舶航行过程中碰撞桥梁的安全风险是十分必要的。

2 船撞桥安全风险评估

2.1 船撞桥概率计算

2.1.1船撞桥风险评价的概率模型

AASHTO[4]船撞桥概率模型可操作性较强,被广泛

 
 

2.2 风险评价及风险决策方法

 
 

3 船撞桥安全风险评估的应用

 

3.1 船撞桥概率分析

 

3.2 船撞桥造成船体结构损坏风险分析

 

3.3 船撞桥造成船舶倾覆风险分析

 

新规则设置“规范性引用文件”、“纸质归档文件的修整、装订、编页、装盒和排架”、“归档电子文件的整理要求”三方面,去除旧规则第四项内容“质量要求”,形成包含七个模块的内容体系。

若l>Lqo,则船撞桥导致船舶倾覆。

 

表8 碰撞速度对船舶倾覆影响

  

船型lq0 Zg是否倾覆Zf l(km/h)V F(kN)(m)(m)(m)(m)A 10.8 2 288 4.83 6.8 0.086 0.255 否B 10.8 2 557 5.12 7 0.077 0.292 否C 10.8 2 722 5.244 7.1 0.074 0.288 否D 10.8 3 228 5.366 7.9 0.082 0.382 否

这些课程是学校努力培养学生“关键镜头”以及媒体素养技能的一部分。通过现实例子的运用,帮助学生学习这些技能,包括从其来源评估信息的可靠性,与其他来源进行交叉检验。

3.4 船撞桥造成桥梁损坏风险分析

在计算得出桥梁的船撞力以及桥墩的抗撞能力后,可以评价发生单次撞击时桥墩的破坏概率,用Pc表示,其含义是指船撞力大于桥墩抗撞能力从而引起桥墩破坏的概率。美国AASHTO规范给出桥梁结构被撞以后的安全状态,提出了以桥梁抵抗力与撞击力比值为基础的倒塌概率曲线,见图2。

根据式(9)可计算船舶碰撞桥墩撞击力,如表9所示。

  

图2 桥梁倒塌概率曲线

当桥梁构件强度大于船舶撞击力时,Pc=0;当桥梁构件强度介于船舶撞击力的10%和100%之间时,Pc在0到0.1之间线性变换;当桥梁构件强度小于船舶撞击力的10%时,Pc在0.1到1之间线性变化。美国AASHTO规范的模型,是应用最为广泛的。

由表8可知,船舶若发生与桥墩侧碰,船舶不倾覆则后果属于轻微的。结合灾害概率分类和风险分析矩阵,灾害风险指标属于中风险;风险决策准则属于可接受,重点安全检查和管理。

 

表9 船舶碰撞桥墩撞击力

  

船型V W F(kN)A 10.8 39 800 0.25 0.000 5 6 691 B 10.8 49 700 0.25 0.000 5 7 477 C 10.8 56 300 0.25 0.000 5 7 958 D 10.8 79 200 0.25 0.000 5 9 439(km/h)(kN)动能折减系数变形系数

根据桥梁设计撞击作用力与船舶撞击力的比值,查图2可得桥梁倒塌概率,再结合船舶在该航道营运1年碰撞桥墩的概率,即可得出船舶营运1年造成桥梁坍塌的概率,如表10所示。

 

表10 船舶营运1年造成桥梁坍塌的概率

  

A 9.78 9.78 36.2 9.28 9.78 9.28 36.2 0.003 1 B 9.92 9.92 41.8 9.48 9.92 9.48 41.8 0.003 8 C 10.0 10.00 44.7 9.58 9.99 9.58 44.7 0.003 9 D 13.7 13.7 51. 9.82 13.7 9.82 51.8 0.004 5

由表10可知,船舶以限制航速航行时,碰撞桥墩导致桥梁坍塌的风险指标属于中风险,风险决策准则属于可接受,重点安全检查和管理。

4 结论

根据水上交通事故统计资料,2012~2015年间水上交通事故呈现明显的下降趋势,D水道水上交通事故共28宗,均为一般等级事故。船舶大型化并没有导致船撞桥事故的恶化,这与本文采用安全评估方法获得的“中风险,风险决策准则属于可接受,重点安全检查和管理”的结论是一致的。

D·H劳伦斯是20世纪英国最具创新精神的作家之一,也是世界文学史上最有争议的少数作家之一。1913年出版的《儿子与情人》是劳伦斯的作品步入成熟期的一部标志性作品。[1]正是从这部小说开始,劳伦斯作品中蕴涵的哲学意义得到了充分的展现。在这部小说表面所涉及的“俄狄浦斯情结”和男欢女爱的背后,展现的是劳伦斯对人的精神与肉体、理智与情感、个性独立与依赖他人等二元关系的深刻的、辩证的思考。

参考文献

[1]徐学光. 低碳背景下的船舶大型化.中国船检(06),2012.

[2]杨利兵. 广东省主要航道已建跨河桥梁通航适应性分析. 珠江水运(12),2014.

[3]赵东华,陈虹等. 内河航道等级与船舶大型化发展. 水运工程(11),2011.

[4] S.E.van Manen. Ship Collisions due to the Presence of Bridges[R]. Brussels:PIANC General Secretariat, 2001.

[5] Gucma L. Methods for bridge safety assessments with respect to ship collisions.K.Kolowrocki (edt.) Safety and Reliability. Balkema. Rotterdam 2005.

[6] Gucma L. Methods of Ship-bridge Collision Safety Evaluation. K.Kolowroeki(edt.) Safety and Reliability (Vol.2). Balkema. Rotterdam2009.

[7] O.D.Larsen. Ship Collision with Bridges [M]. Denmark:IABSE,1993.

[8]AASHTO LRFD Bridge Design Specifications. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington D. C., 2010.

 
欧礼坚
《广东造船》 2018年第02期
《广东造船》2018年第02期文献

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