ICS93.040ICS93.040DB43/T3066—2024既有橋梁防船撞性能評(píng)估與提升設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)DesignstandardforperformanceevaluationandimprovementofexistingbridgesundervesselcollisionsI Ⅲ Ⅴ 1 1 1 1 1 3 3 3 4 5 5 6 6 8 8 8 8 A.2通航觀測(cè)周期、測(cè)點(diǎn)、測(cè)試內(nèi)容 A.3通航觀測(cè)數(shù)據(jù)分析 本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。V2020年，我國(guó)交通運(yùn)輸部發(fā)布了JTG/T3360-02—2020《公路橋梁抗撞設(shè)計(jì)規(guī)范》，該規(guī)范1.0.2條明確指出：該規(guī)范適用于公路新建橋梁中主體結(jié)構(gòu)的抗船撞設(shè)計(jì)。與新建橋梁不同，既有服役橋梁由于設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)專(zhuān)門(mén)的規(guī)范可依，很多都沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)的防撞設(shè)計(jì)，其船撞安全性存在疑問(wèn)。同時(shí)，隨著過(guò)去幾十年我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，諸多水域因水運(yùn)需求航道等級(jí)顯著提升，通航船舶大型化、高密度化，既有服役橋梁所面臨的船撞風(fēng)險(xiǎn)與建設(shè)現(xiàn)狀已大相徑庭，很多既有橋梁難以滿(mǎn)足當(dāng)前防撞要求。此外，隨著橋梁服役年限增加，在多因素影響下，橋梁的性態(tài)有所退化，將顯著影響其抗撞性能。目前我國(guó)公路橋梁建設(shè)已由建設(shè)期轉(zhuǎn)向建養(yǎng)并重期，既有橋梁保有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于新建橋梁數(shù)量。按照交通運(yùn)輸部相關(guān)文件要求下，雖然各地都在積極開(kāi)展服役橋梁船舶碰撞橋梁隱患治理，但由于行業(yè)缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行規(guī)范，導(dǎo)致開(kāi)展過(guò)程良莠不齊，技術(shù)指標(biāo)要求不統(tǒng)一，評(píng)估流程與設(shè)計(jì)方法不統(tǒng)一，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的流程與方法來(lái)保障既有服役橋梁船撞安全性，諸多既有橋梁的船撞安全隱患無(wú)法消除。在此背景下，針對(duì)既有橋梁船撞安全性的重大問(wèn)題，編制了本文件，規(guī)范既有公路橋梁防船1既有橋梁防船撞性能評(píng)估與提升設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)本文件適用于跨越航道的既有橋梁的防船撞性能評(píng)估與提升設(shè)計(jì)，包括以下情況的橋a）航道等級(jí)提升、航道環(huán)境變化、抗撞設(shè)防要求提高的b）需要改變使用用途或使用環(huán)境的橋梁；JTG/T2231-01公路橋梁JTG/T3360-02—2020公路橋梁抗后續(xù)使用年限subsequentservicelife防船撞性能評(píng)估performanceevaluationagains2防船撞性能提升performanceupgradeagainV1船撞作用vesselcollisionactV2船撞作用vesselcollisionact碰撞超越概率collisionexceedance橋址上下游5千米范圍內(nèi)航道順直，且可用直線(xiàn)近似描為了反映碰撞時(shí)水對(duì)船舶的影響，將水按照一定的規(guī)則簡(jiǎn)化為附加在船舶上的等3 附連水質(zhì)量系數(shù)coefficientforadde碰撞預(yù)警（助航措施、預(yù)警措施等）和結(jié)構(gòu)性防船撞設(shè)施結(jié)構(gòu)性防船撞措施structuralprotectionmeasuresagains通過(guò)增加物理介質(zhì)來(lái)防止船舶碰撞橋梁或耗散船舶碰撞能量的防撞碰撞預(yù)警系統(tǒng)向船舶駕駛?cè)藛T發(fā)出需進(jìn)行緊急避撞提醒的信息。預(yù)備碰撞報(bào)警preliminary4.1.1既有橋梁防船撞性能評(píng)估與提升設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮橋梁服役狀態(tài)、通航現(xiàn)狀與發(fā)展、水運(yùn)管理和公路管理等因素，合理確定既有橋梁的防船撞能力水平、防船撞性能提升措施a）正在使用且未超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限的橋梁，通過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期減去已使用年限確定后續(xù)使用b）超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限，經(jīng)過(guò)評(píng)估仍然可以使用的橋梁，根據(jù)最新評(píng)估確4.1.3既有橋梁應(yīng)根據(jù)本文件進(jìn)行防船撞性能評(píng)估，當(dāng)不滿(mǎn)足本文件規(guī)定時(shí)應(yīng)進(jìn)行防船撞性能提升4.1.5既有橋梁防船撞性能評(píng)估與提升設(shè)計(jì)宜采用基于動(dòng)力分析的設(shè)計(jì)4.1.6有特殊使用要求的橋梁，其防船撞性能評(píng)估與提升設(shè)計(jì)應(yīng)通過(guò)專(zhuān)門(mén)研究確4IAAAAAAAAABAAABBAABBC4.2.2既有橋梁防船撞性能評(píng)估與提升設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)碰撞超越概率考慮V1船撞作用和V2船撞作用兩個(gè)ABCABC5 4.3.3A類(lèi)橋梁V1船撞作用與V2船撞作用對(duì)應(yīng)的碰撞超越概率PC-A可按表4確定。B類(lèi)、C類(lèi)橋梁的碰撞超越概率PC可根據(jù)A類(lèi)橋梁碰撞超越概率與防船撞重要性PPIC——各類(lèi)橋梁防船撞重要性系數(shù)。Aa）當(dāng)船撞作用與可變作用組合時(shí)，所施加的可變作用應(yīng)對(duì)橋梁抗撞性能影響是不利的；b）應(yīng)調(diào)查既有橋梁沖刷情況，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果考慮沖刷作用與船撞作用組合；無(wú)調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)將最大沖刷的一半與船撞作用進(jìn)行組合。4.4.2組合系數(shù)按JTGD60相關(guān)規(guī)定確定；當(dāng)有特殊規(guī)定時(shí)，組合系數(shù)應(yīng)按相關(guān)規(guī)定4.5.1既有橋梁防船撞性能評(píng)估分為初步評(píng)估和詳細(xì)4.5.2在調(diào)查既有橋梁狀況、通航狀況與發(fā)展等情況基礎(chǔ)上，初步評(píng)估宜以定性的碰撞可能性分析為4.5.3詳細(xì)評(píng)估應(yīng)根據(jù)船撞作用下橋梁各構(gòu)件的抗撞能力與防撞需求之比進(jìn)行評(píng)估。能力與需求之比大于或等于1.0，表明該構(gòu)件滿(mǎn)足防船撞性能要求；小于1.0，則該構(gòu)4.5.4V1船撞作用下，宜采用線(xiàn)彈性模型進(jìn)行詳模型詳細(xì)評(píng)估計(jì)算，B類(lèi)、C類(lèi)橋梁宜根據(jù)6否是c）自橋梁建成至開(kāi)展評(píng)估時(shí)，不同水位時(shí)橋區(qū)通航船舶類(lèi)型、船舶噸位、上下行數(shù)量與船舶e）橋梁后續(xù)使用年限內(nèi)，航道與通航船舶的規(guī)劃與發(fā)展7 5.1.2通航調(diào)查宜以橋區(qū)水運(yùn)主管部門(mén)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的觀測(cè)站（如船閘不宜超過(guò)橋位上下游50千米。5.1.3缺乏通航調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)在既有橋梁防船撞評(píng)估分析之前按附錄A進(jìn)行橋址通航觀測(cè)。通航觀5.1.4湖南省內(nèi)河各噸位船舶船型尺寸及航行速度可根mmm8a）橋梁的地質(zhì)報(bào)告、設(shè)計(jì)圖紙、計(jì)算書(shū)、竣工圖紙和工程驗(yàn)收文件等基礎(chǔ)資料；地質(zhì)條件、橋梁上部、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙資料不全時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充勘查和實(shí)測(cè)；b）現(xiàn)狀調(diào)查橋梁基礎(chǔ)資料與現(xiàn)行狀況符合程度和維護(hù)狀況，評(píng)估對(duì)抗撞不利的因素（如橋梁）；c）橋梁建設(shè)時(shí)防船撞專(zhuān)題研究報(bào)告，并評(píng)估實(shí)施情況；已實(shí)施防船撞措施的橋梁的運(yùn)行情況及現(xiàn)狀，與航道現(xiàn)狀及規(guī)劃的適應(yīng)性、現(xiàn)狀與基礎(chǔ)資料符合程度和維護(hù)狀況；5.2.2橋梁調(diào)查可通過(guò)橋梁設(shè)計(jì)、建造及維護(hù)等相關(guān)單位技術(shù)檔案獲取，現(xiàn)狀調(diào)查宜有橋梁現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查被撞立柱被撞被撞立柱a）正撞ba）正撞被撞立柱被撞立柱c）側(cè)撞d）撞擊上部結(jié)構(gòu)9LV吃水線(xiàn)吃水線(xiàn)dvb)俯視圖LVdv6.2.2開(kāi)展了航道通航條件影響評(píng)價(jià)且規(guī)定了設(shè)防代表船舶的橋梁，可采用航道通航條件影響評(píng)價(jià)規(guī)6.2.3采用基于碰撞超越概率確定設(shè)防代表船舶時(shí)，船舶碰撞橋梁的累積年碰撞概率與該類(lèi)橋梁允許b）當(dāng)?shù)诙?lèi)船舶為設(shè)防代表船舶時(shí)，第一類(lèi)船舶按注2：就高臨近原則系指：當(dāng)根據(jù)碰撞概率確定的設(shè)防代表船舶為第一類(lèi)船舶時(shí)，則由該第一類(lèi)船舶噸位排序往上就近確定第二類(lèi)船舶的設(shè)計(jì)代表船舶；如不存在，則根據(jù)該第一類(lèi)船舶噸位排序往下將最大噸位的第二類(lèi)船舶作為其設(shè)計(jì)代表船舶。當(dāng)根據(jù)碰撞概率確定的設(shè)防代表船舶為第二類(lèi)船舶時(shí)，則由該第二類(lèi)船舶噸位排序往上就近確定第一類(lèi)船舶的設(shè)計(jì)代表船舶；如不存在，則根據(jù)第二類(lèi)船舶噸位排序往下將最大噸位的第一類(lèi)6.2.5既有橋梁已采用防船撞措施時(shí)，可對(duì)碰c）當(dāng)采用分離式的結(jié)構(gòu)性防船撞措施時(shí)，折減系數(shù)（PF）可按式（23）計(jì)算。橋墩防撞措施防撞措施與橋墩的距離防撞措施的直徑防撞措施的有效作用防撞措施的直徑船舶90°30°90°30°60°60°90°6.3.1應(yīng)根據(jù)碰撞可達(dá)性分析，綜合各碰撞速度水平、碰撞高度、碰撞類(lèi)型（正撞、斜撞、側(cè)撞）等6.4.1船舶航行速度宜根據(jù)橋區(qū)水域的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或可靠的模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。當(dāng)缺乏數(shù)據(jù)時(shí)，船舶航VVT00XcXLXV——設(shè)計(jì)撞擊速度；VT——航道內(nèi)設(shè)防代表船舶的通航速度；Vmin——最小設(shè)計(jì)撞擊速度（即橋區(qū)最大水流速度X——橋墩中心線(xiàn)至航道中心線(xiàn)的距離；Xc——航道中心線(xiàn)距航道邊緣的距離；6.5.3無(wú)條件開(kāi)展精細(xì)船舶碰撞分析時(shí)，對(duì)于第二類(lèi)船舶（輪船可采用JTG/T3360-02—2020提供7.1.2橋梁船撞響應(yīng)分析時(shí)應(yīng)根據(jù)橋梁現(xiàn)狀檢測(cè)報(bào)告，考慮結(jié)構(gòu)病害影響、材料劣化、新舊材料的結(jié)7.2.1對(duì)于復(fù)雜碰撞情形或A類(lèi)橋梁，宜采用精細(xì)的非線(xiàn)性接觸-碰撞有限元方法進(jìn)行橋梁船撞響應(yīng)分7.2.2對(duì)于B類(lèi)、C類(lèi)橋梁且簡(jiǎn)單碰撞情形，可采用7.3.1A類(lèi)橋梁V1、V2船撞作用效應(yīng)和其他作用組合后，應(yīng)按JTG3362驗(yàn)7.3.2B類(lèi)、C類(lèi)橋梁V1船撞作用效應(yīng)和其p——鋼筋混凝土構(gòu)件斜截面抗剪強(qiáng)fc——混凝土抗壓強(qiáng)度，單位為兆帕（MPad——截面有效高度，取最外側(cè)受拉鋼筋至受壓邊緣的距離，單位為毫米（m截面有效高度見(jiàn)圖7，其他截面形式參照?qǐng)D7原則確定；MVd——剪跨比，取值在2～4之間；當(dāng)MVd小于2時(shí)，取2；大于4時(shí)，取4；g——全截面面積，單位為平N——軸力，單位為牛（NAst——受剪方向的箍筋面積，單位為平方毫米（mm2fyt——箍筋屈服強(qiáng)度，單位為兆帕（MPaddd a）矩形橋墩b）圓形 7.3.4B類(lèi)、C類(lèi)橋梁V2船撞作用效應(yīng)和其他作用效應(yīng)組合后，應(yīng)檢驗(yàn)撞擊位置處、墩頂和墩底塑性 鉸區(qū)以及橋墩截面突變處的彎曲變形，彎曲變形通過(guò)截面轉(zhuǎn)角來(lái)衡量。構(gòu)件的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系可簡(jiǎn)化為理想彈塑性模型，見(jiàn)圖8，θu為屈服轉(zhuǎn)角和極限轉(zhuǎn)角，My為屈服彎矩。鋼筋混凝土為4個(gè)等級(jí)，各個(gè)等級(jí)的撞角閾值可按式（57）確定。θ-φy)…………θth——彎曲損傷等級(jí)閾值，單位為弧度（radθy——屈服轉(zhuǎn)角，單位為弧度（radp——塑性轉(zhuǎn)角，單位為弧度（radK——安全系數(shù)，可取1.5；y——截面屈服曲率，單位為負(fù)一次方米（m-1Lp——塑性鉸長(zhǎng)度，單位為米（mdLpLp MMy4321DinDin=0.4Din=0.6DDin=0θa）塑性鉸分布位置b）鋼筋混凝土構(gòu)件彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系模型0保護(hù)層發(fā)生剝落，彎曲變形能力富余60%彎曲變形能力剩余40%1a）支座厚度應(yīng)按（89）驗(yàn)算；XB=XD+XH+0.5XT………（9）Σt——橡膠層的總厚度，單位為米（mtany——橡膠片剪切角正切值，取tany=1.0；XB——船撞作用下產(chǎn)生的支座水平位移、永久作用效應(yīng)以及均勻溫度作用效應(yīng)組合后的橡膠支XD——船撞作用下產(chǎn)生的支座水平位移，單位為米（mXH——永久作用產(chǎn)生的橡膠支座的水平位移，單位為米（mXT——均勻溫度作用引起的橡膠支座的水平位移，單位為米（m）。b）支座抗滑穩(wěn)定性應(yīng)按（1011）驗(yàn)算。Ehzh=Ehze+Ehzd+0.5EhzT……（11）μd——支座的動(dòng)摩阻系數(shù)，橡膠支座與混凝土表面的動(dòng)摩阻系數(shù)采用0.25；與鋼板的動(dòng)摩阻系Ehzh——船撞作用下的支座水平設(shè)計(jì)力、永久作用效應(yīng)以及均勻溫度作用效應(yīng)組合后橡膠支座所Ehze——船撞作用下計(jì)算的支座水平設(shè)計(jì)力，單位為千牛（kNEhzd——永久作用產(chǎn)生的橡膠支座的水平力，單位為千牛（kNEhzT——均勻溫度作用引起的橡膠支座的水平力，單位為千牛（kN）。7.3.6A類(lèi)橋梁采用盆式支座和球型支座時(shí)，應(yīng)XB≤Xmax……………（12）XB=XD+XH+0.5XT………（13） Ehzh=Ehze+Ehzd+0.5EhzT……（15）XB——V2船撞作用效應(yīng)、永久作用效應(yīng)以及Xmax——活動(dòng)支座容許滑動(dòng)水平位移，單位為米（mEhzh——船撞作用下支座水平設(shè)計(jì)力、永久作用效應(yīng)以及均勻溫度作用效應(yīng)組合后橡膠支座所受Emax——固定支座容許承受的水平力，單位為千牛（k8.1.1不滿(mǎn)足防船撞性能要求的橋梁，應(yīng)根據(jù)不滿(mǎn)足要求的程度、部位、對(duì)結(jié)構(gòu)整體防船撞性能影響8.1.3對(duì)于通航凈空不足（或者船舶超高等）導(dǎo)致的船舶與橋梁上部結(jié)構(gòu)碰撞情形，防船撞性能提升8.1.4橋梁防船撞性能提升不應(yīng)形成新的結(jié)構(gòu)8.1.5防船撞性能提升措施設(shè)計(jì)、實(shí)施時(shí)，應(yīng)采8.2.1防撞性能提升設(shè)計(jì)應(yīng)使橋梁主體結(jié)構(gòu)承受的船8.2.3防撞性能提升后的結(jié)構(gòu)應(yīng)按4.5.5的規(guī)定再次進(jìn)行驗(yàn)算，并應(yīng)考慮附加荷載（溫度變化、混凝土8.3.1當(dāng)既有橋梁不能滿(mǎn)足航道等級(jí)凈空尺度要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置船舶碰撞預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)既有橋梁滿(mǎn)足航道等級(jí)凈空尺度要求時(shí)，宜設(shè)置船舶碰撞預(yù)警b）確定探測(cè)到的船舶相對(duì)于橋梁的相對(duì)位置及位置的動(dòng)態(tài)特性（包括探測(cè)到的船舶相對(duì)于橋）；e）根據(jù)碰撞預(yù)警系統(tǒng)的功能及要求向船舶駕駛?cè)藛T發(fā)出b）橋梁是否位于船舶的前方運(yùn)動(dòng)軌跡上；碰撞預(yù)警系統(tǒng)目標(biāo)挑選及預(yù)警碰撞預(yù)警系統(tǒng)目標(biāo)挑選及預(yù)警決策（控制器）船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)感知預(yù)警8.3.4碰撞預(yù)警系統(tǒng)宜提供兩種不同報(bào)警內(nèi)容：預(yù)備碰撞報(bào)警及碰撞報(bào)警。預(yù)備碰撞報(bào)警用于告知船8.4.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性防船撞措施時(shí)，應(yīng)在綜合防撞要求、設(shè)防等級(jí)、航道與水文地質(zhì)情況8.4.2設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性防船撞措施時(shí)除了考慮其碰撞耗能8.4.4對(duì)于A類(lèi)橋梁且具有高船撞風(fēng)險(xiǎn)的橋梁，可采8.4.5用于結(jié)構(gòu)性防船撞措施性能評(píng)價(jià)的沖擊模型試驗(yàn)應(yīng)符合附8.4.6用于結(jié)構(gòu)性防船撞措施性能評(píng)價(jià)的數(shù)值分析方法應(yīng)符合A.1.1對(duì)于重要橋梁，當(dāng)橋址缺乏可利用的通航記錄時(shí)，宜通過(guò)在橋址A.2通航觀測(cè)周期、測(cè)點(diǎn)、測(cè)試內(nèi)容A.2.2通航觀測(cè)點(diǎn)至少沿船舶上行與下行設(shè)置兩個(gè)。A.2.3通航觀測(cè)內(nèi)容應(yīng)包括：上下行船舶數(shù)量、船舶噸位、船舶航跡線(xiàn)、船舶速度、水流速度、天氣A.3.1通航觀測(cè)數(shù)據(jù)有效率不宜小于95資料完整率不宜小于98在出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失時(shí)，宜通過(guò)同A.3.2通航觀測(cè)數(shù)據(jù)分析應(yīng)主要包括：船型、船舶噸位水流速度，并以最大通航量條件下統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果作為設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單航道時(shí)，碰撞概率可根據(jù)式（B.1B.3）計(jì)算。PA=BR×RB×RC×RXC×RD………PF=1-(X/100)………（B.3）Nv——船舶分類(lèi)數(shù)目，分類(lèi)依據(jù)為船舶類(lèi)型、尺寸和裝載情況；Ni——每種船舶類(lèi)型的年通航量；PG——船橋碰撞的幾何概率，PG的計(jì)算見(jiàn)圖B.1，假設(shè)船舶的航線(xiàn)服從正態(tài)分布，航道中心線(xiàn)為該正態(tài)分布的均值位置，以船長(zhǎng)LOA為標(biāo)準(zhǔn)差，圖B.1中的陰影部分面積即為PG；PF——折減系數(shù)，若無(wú)任何潛在保護(hù)（例如有利地形、防撞設(shè)施則PF=1；RB——橋位修正系數(shù)，當(dāng)橋區(qū)位于航道的直線(xiàn)區(qū)域時(shí)，RB=1；當(dāng)橋區(qū)位于航道過(guò)渡區(qū)時(shí)，RB=1+θ90；當(dāng)橋區(qū)位于航道彎曲區(qū)域時(shí)，RB=1+θ45，θ為航道方向的轉(zhuǎn)角；RC——平行水流修正系數(shù)，RC=1+VC18.52，VC為平行于航線(xiàn)方向的水流流速，單位為千米每RXC——橫流修正系數(shù)，RXC=1+0.54VXC，VXC為垂直于航線(xiàn)方向的水流流速，單位為千米每小RD——船舶交通密度修正系數(shù)，低密度時(shí)RD=1.0；平均密度時(shí)RD=1.3；高密度時(shí)RD=1.6；X——防撞保護(hù)因子，取值范圍為0～100。無(wú)具體數(shù)據(jù)時(shí)，保護(hù)因子可根據(jù)6.2.5推算確定。橋墩Bm為船舶寬度Bp為橋墩寬度船舶航道中心線(xiàn)Bw/2Bw/2Bp/2Bw/2Bw/2船/橋撞擊區(qū)船/橋撞擊區(qū)正態(tài)分布正態(tài)分布PPcX復(fù)雜航道時(shí)，碰撞概率可根據(jù)JTG/T3360-02—2復(fù)雜航道時(shí)，碰撞概率可按式（B.4B.10）計(jì)算。PNc——航道總數(shù)目；Nv——船舶噸位劃分?jǐn)?shù)目；PCi,wj——第i個(gè)航道中，船舶噸位為wj的船舶對(duì)某橋梁構(gòu)件的碰撞概率；Nw——水位劃分個(gè)數(shù)，水位影響船舶的可達(dá)性以及碰撞幾何概率；hk——離散水位點(diǎn)；Pf(h)——水位概率密度分布函數(shù)；Dl——第l個(gè)折段的航道面域；fy,l(Ci,wj,y)——船舶噸位為wj的船舶在第i個(gè)航道，第l個(gè)折段內(nèi)橫向位置概率密度函數(shù)；θmin、θmax——噸位為wj的船舶在航道中的點(diǎn)（x,y）處撞擊橋墩的偏航角下限和上限；——噸位為wj的船舶偏航角的概率密度函數(shù)；Ps(θ)——船舶以偏航角θ發(fā)生偏航時(shí)，船舶與某橋梁構(gòu)件之間的距離；μs，σs——停船距離s的均值與標(biāo)準(zhǔn)差。關(guān)資料的情況下，可采用圖B.3、圖B.4船舶橫向分布橋墩f(shuō)H(θ)HlowHhighHfDA(θ)-π/2π/2θf(wàn)S(s)0S數(shù)的定義域一側(cè)或兩側(cè)無(wú)界時(shí)，應(yīng)按以下式（B.11B.14）進(jìn)行修正。〔f(x)f(x)x≤x≤x〔f(x)f(x)x≤x≤xlf2(x)f(x),x0≤x≤x2p(x)——修正后的概率密度函數(shù)；f(x)——原始概率密度函數(shù)；f1(x)——在[x1，x0]區(qū)間的修正函數(shù)；f2(x)——在[x0，x2]區(qū)間的修正函數(shù)；pmax——修正后的概率密度函數(shù)最大值；p(x1)、p(x2)——上下界的概率密度值，可通過(guò)隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得；若無(wú)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，x0——f（x）取最大值的坐標(biāo)點(diǎn)；x1、x2——p（x）定義域的下界和上界。Pdk2P3k1kua1a2amaxab）根據(jù)撞深范圍可將船-橋碰撞過(guò)程分為3個(gè)加載階段和卸載階段。加載階段包括：階段Ⅰ（0<1ks)/V/w1………………（C.1）+ks)Mw+ks)Mlog(-a1k1+Uk2) （C.3）w2-a1 （C.4）)V——船舶的撞擊速度，單位為米每秒（m/sk1——階段ks——橋梁結(jié)構(gòu)的初始剛度；Δt2——階段Ⅱ的持時(shí)，單位為秒（sk2——階段Ⅱ的船首剛度；2——階段Ⅱ中船-橋串聯(lián)體系圓頻率，單位為弧度每秒（rad/sPΔt3——階段Ⅲ的持時(shí)，單位為秒（sΔt2)——階段Ⅱ結(jié)束時(shí)船舶速度的增量，單位為米每秒（m/stL——加載階段總持時(shí)，單位為秒（stU——卸載階段持時(shí)，單位為秒（sku——卸載階段的船首剛度。(t)(t)——階段Ⅱ的船舶撞深時(shí)程，單位為米（mΔuv2(Δt)——階段Ⅱ中，時(shí)間增量Δt=t-t1時(shí)，船舶的位移增量，單位為米（m(t)——階段Ⅲ的船舶撞深時(shí)程，單位為米（m(Δt')——階段Ⅲ中，時(shí)間增量為Δt'=t-t1-Δt2時(shí)d）加載階段的撞擊力時(shí)程（即Pd-t曲線(xiàn)可由Pd-a曲線(xiàn)和aU(t)——卸載階段的船舶撞深時(shí)程，單位為米（mC.1.2輪船撞擊時(shí)，船舶撞擊時(shí)程荷載模型見(jiàn)圖C.2，該模型參數(shù)應(yīng)按式（C.20C.28）計(jì)算：IT=aV0.30…………（C.22）1+αF(τ)——船撞力時(shí)間過(guò)程，單位為兆牛（MNI0——初始動(dòng)量，單位為兆牛秒（MN·sT——撞擊力持續(xù)時(shí)間，單位為秒（sf(τ)——無(wú)量綱撞擊力-時(shí)間參數(shù)；M——滿(mǎn)載排水量，單位為噸（tV——撞擊速度，單位為米每秒（m/sM(t)aτcηM(t)aτcηa）對(duì)于正撞和斜撞情形，當(dāng)駁船撞擊矩形橋墩時(shí)，應(yīng)采用圖D.1（a）所示的撞擊力-撞深模型；PdPI-2PdPII-1PII-0PII-2kikukikuaI-1aI-2aI-maxaaII-0aII-1aII-2aII-maxaa）類(lèi)型Ⅰ：三線(xiàn)性模型PI-1式（D.3D.6）PI-2ku注：V為船舶撞擊速度（m/sVcs為船首發(fā)生翹曲臨界速度，Vcs=7.16α-1.49，α為橋墩寬度與船首寬度之比，簡(jiǎn)稱(chēng)寬度比。圖D.1中兩類(lèi)駁船撞擊力-撞深模型存在適用參數(shù)范圍，船舶撞擊速度應(yīng)在0-5m/s之間，且寬度比應(yīng) 表D.1中參數(shù)按式（D.1D.7）計(jì)算。βB=0.7607α2+0.0091α+0.9502………………（D.5）〔1.1767βB={l0.6552α+0.91460.15≤α≤0.40.4<αPβVβBP2…………（D.7）βP——撞擊力峰值放大系數(shù)；A、B——擬合系數(shù)，A=0.87+0.7578V-0.0756V2，B=0.7825-0.0647V+0.0189V2；Pm——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)的撞擊力峰值，取值1.36×107N；βB——橋墩寬度與船首寬度之比引起的放大系數(shù)，可按式（D.5a1、a2——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)的特征點(diǎn)P2——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)的平臺(tái)力，取值4.1×106N；ki——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)的初始剛度，取值為1.13×109N/m。PI-1式（D.10D.13）PI-2kuPII-0PII-1式（D.18D.22）PII-2ku表D.2中類(lèi)型Ⅰ的參數(shù)按式（D.8D.14）計(jì)算。βP=-0.4231α2+0.9192α+0.9458………………（D.9）βB=-0.2042α2+0.6496α+0.8504……………（D.12）l0.2584α+1.10.3<α≤0.9βB={l0.2584α+1.10.3<α≤0.9PβVβBP2…………βP——撞擊力峰值放大系數(shù)；Pm——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)的撞擊力峰值，取值8.07×106N；βB——橋墩寬度與船首寬度之比引起的放大系數(shù)，可P表D.2中類(lèi)型Ⅱ的參數(shù)按式（D.15D.23）計(jì)算。Pβ0=-1.123α2+2.2732α+0.7303……………（D.16）PβPPm……… A+B+CA=-0.5(βPPm+a0β0ki)(a1-a0)………………（D.19）B=0.5a1(βPPm+βBβvP2)…………………（D.C=βBβvE3-0.5aEQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up4(2),0)βPki-a3βBβvP2……………（D.21）D=0.5(βPPm-βBβvP2)…………………（D.22）P=βVβBP2…………（D.23）β0——初始加載階段峰值撞擊P0——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)初始加載階段峰值力，取值為5.3×106N；βP——撞擊力峰βv——撞擊速度引起的放大系數(shù)，按式（D.11）計(jì)算；βB——橋墩寬度與船首寬度之比引起的放大系數(shù)，可Pm——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)的撞擊力峰值，取值8.07×106N；ki——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)的初始剛度，取值為1.33×108N/m；a0、a1、a3——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)的特征點(diǎn)位移，分別取0.04m、0.3m和1m；P2——α=0.25時(shí)，靜力撞擊力-撞深曲線(xiàn)的平臺(tái)力，取值5.11×106N。船舶側(cè)撞情形下，船舶的撞擊力-撞深曲線(xiàn)可近似為線(xiàn)性。當(dāng)缺乏數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)于矩形橋墩，船舶的撞擊力-撞深曲線(xiàn)斜率可取為1.2×1011N/m；對(duì)于圓截面橋墩，船舶的撞擊力-撞深曲線(xiàn)斜率可取為5.0×109N/m。a）對(duì)于正撞和斜撞情形，撞擊力-撞深模型見(jiàn)圖D.2所示，模型參數(shù)應(yīng)按式（D.24D.28）………（D.25）dmax=aV1.30…………（D.26）f(δ)=(b+1){δ-δ=d/dmax……………（DE0——船舶撞擊動(dòng)能，單位為兆焦（MJdmax——最大撞深，單位為米（mf(δ)——無(wú)量綱撞擊力-撞深參數(shù)；M——滿(mǎn)載排水量，單位為噸（tV——船舶撞擊速度，單位為米每秒（m/sab 船舶的撞擊力-撞深曲線(xiàn)斜率可取為1.2×1011N/m；對(duì)于圓截面橋墩，船舶的撞擊力-撞深曲線(xiàn)斜率可取為5.0×109N/m。D.2.2計(jì)算模型應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，構(gòu)件的材料、幾何尺寸、配筋、支座等應(yīng)與結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況D.2.3計(jì)算模型應(yīng)考慮橋梁上部結(jié)構(gòu)的慣性效應(yīng)影響，上部結(jié)構(gòu)可采用彈性梁b）被撞墩在船撞作用下預(yù)期發(fā)生剪切破壞，則應(yīng)采取彈塑性纖維梁串聯(lián)剪切彈簧的方式來(lái)考慮被撞墩的剪切行為，剪切彈簧參數(shù)需進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)研究確定；E.1.1開(kāi)展典型碰撞分析時(shí)，應(yīng)采用合理的單元模擬船舶發(fā)生的變形特征。變形較大的船首部位宜采用殼單元精細(xì)模擬，變形相對(duì)較小的船身部位可采用實(shí)體單元或殼單元簡(jiǎn)化模擬，見(jiàn)圖E.1。船舶有限E.1.3開(kāi)展船舶正撞分析時(shí)，應(yīng)考慮橋梁上部結(jié)構(gòu)和樁基對(duì)被撞橋墩的約束作用。簡(jiǎn)K1KK3KXK4K5 E.1.4確定船舶撞擊橋梁結(jié)構(gòu)的位置及接觸區(qū)域時(shí)，應(yīng)根據(jù)碰撞發(fā)生時(shí)的水位和船舶的吃水深度綜合E.1.5采用精細(xì)接觸-碰撞有限元開(kāi)展正撞分析時(shí)，可采用附連水質(zhì)量系數(shù)法簡(jiǎn)化水對(duì)碰撞結(jié)果的影E.2.1.2橋梁模型應(yīng)按JTG/T3360-0E.2.1.5船舶碰撞的區(qū)域應(yīng)采用細(xì)網(wǎng)格單元?jiǎng)澐?，模擬船舶鋼板的殼單元特征長(zhǎng)度與厚度之比宜在5至10之間，距船舶碰撞區(qū)域較遠(yuǎn)的部位可采用粗網(wǎng)格E.2.1.7碰撞分析時(shí)應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)格敏感性分析，采E.2.1.8碰撞分析時(shí)宜考慮船舶最不利橋軸線(xiàn)Vθ橋軸線(xiàn)E.2.1.9側(cè)撞分析時(shí)，可忽略船艙內(nèi)貨物微小的滑動(dòng)或變形，貨物可采用E.2.2.1簡(jiǎn)化考慮水介質(zhì)影響的非線(xiàn)性接觸-碰撞模型宜采用LS-DYNA結(jié)合MCOL程序進(jìn)行。簡(jiǎn)化分b）船-橋相互作用通過(guò)LS-DYNA程序模擬；水-船-橋相互作用流體橋墩船舶船-橋相互作用內(nèi)部力學(xué)機(jī)理船-橋相互作用內(nèi)部力學(xué)機(jī)理水-船相互作用外部力學(xué)機(jī)理橋墩等效附加質(zhì)量橋墩橋墩橋墩Mρ水線(xiàn)Part1ρ水線(xiàn)粗網(wǎng)格細(xì)網(wǎng)格ρ粗網(wǎng)格細(xì)網(wǎng)格x(x(t)f(t)x(t)ρPartρ撞擊船舶撞擊船舶MCOLx(t撞擊船舶撞擊船舶MCOLLS-DYNALS-DYNALS-DYNA圖E.4船-橋碰撞簡(jiǎn)化計(jì)算的通用程序(ρi表示Parti的密度）MCOLLS-DYNAMCOLLS-DYNA全局坐標(biāo)系輸入水動(dòng)力計(jì)算參數(shù)時(shí)刻t的非線(xiàn)性有限元碰撞分析輸入水動(dòng)力計(jì)算參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算重心處的加速度a、速度v和位移坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算重心處的加速度a、速度v和位移Δxn=n+1坐標(biāo)逆轉(zhuǎn)換靜水剛度附加質(zhì)量靜水剛度附加質(zhì)量輻射阻力結(jié)構(gòu)質(zhì)量粘性阻力 計(jì)算重心在時(shí)刻t的位移x和受力f結(jié)構(gòu)質(zhì)量粘性阻力x=[xyzφθΨ]T……（E.1）y——橫蕩位移；θ——縱搖轉(zhuǎn)角；x0zx0z0y0y0y=[uvwpqr]T=vTwTT……………（E.2）p——橫搖轉(zhuǎn)速；Iij——質(zhì)量慣性矩。b）附加質(zhì)量矩陣(ΜA)應(yīng)滿(mǎn)足式（E.4）的要求；ij——質(zhì)量增加項(xiàng)。R*——全局坐標(biāo)系至參考水面的變換矩陣；FRref——對(duì)應(yīng)平衡位置的恢復(fù)力矩陣；g——重力加速度；xW和yW——面域的形心坐標(biāo)，相對(duì)于重心位置；JWx、JWy和JWxy——面域的面積慣性矩。d）粘性阻力（F