《既有公路橋梁船撞風(fēng)險評估技術(shù)指南》

團體標準

T/CHTSXXXXX-XXXX

既有公路橋梁船撞風(fēng)險評估

技術(shù)指南

TechnicalGuidelineforVesselCollisionRisk

AssessmentofExistingHighwayBridges

(征求意見稿)

xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實施

中國公路學(xué)會發(fā)布

目次

1總則....................................................................................................................................7

2術(shù)語和符號........................................................................................................................8

2.1術(shù)語......................................................................................................................................8

2.2符號......................................................................................................................................8

3橋梁船撞風(fēng)險源識別.......................................................................................................10

3.1一般規(guī)定............................................................................................................................10

3.2環(huán)境風(fēng)險因素....................................................................................................................10

3.3船舶風(fēng)險因素....................................................................................................................11

4船撞風(fēng)險評估的代表船型...............................................................................................12

4.1一般規(guī)定..............................................................12

4.2橋梁船撞設(shè)防等級分類..................................................12

4.3按通航數(shù)據(jù)統(tǒng)計選取代表船型............................................12

4.4按船橋事故統(tǒng)計選取代表船型............................................13

5橋側(cè)船撞風(fēng)險水域劃分...................................................................................................17

5.1一般規(guī)定..............................................................17

5.2橋梁兩側(cè)船撞風(fēng)險防控區(qū)域劃分...........................................17

5.3風(fēng)險防控區(qū)域與橋梁距離的計算...........................................17

6橋梁船撞風(fēng)險概率計算方法.............................................................................................20

6.1一般規(guī)定..............................................................20

6.2橋梁船撞概率計算......................................................20

6.3船撞橋事故風(fēng)險分級....................................................23

附錄........................................................................................................................................24

既有公路橋梁船撞風(fēng)險評估技術(shù)指南

1總則

1.0.1為規(guī)范和指導(dǎo)公路橋梁的船舶撞擊風(fēng)險評估，保障橋梁的運營安全，制定本指南。

1.0.2本指南適用于在海輪航道、內(nèi)河航道上處于施工或運營階段的公路橋梁受航行異

常船舶撞擊的風(fēng)險評估，該風(fēng)險評估可考慮橋梁建成貫通后橋下通航要素的動態(tài)變化。

1.0.3本指南綜合考慮橋梁（包括但不限于通航凈寬、礙航物位置）、船舶（包括但不

限于船舶船型、船舶尺寸）、航道、水文和氣象等因素，來合理確定通航孔水域和非通航孔

水域的橋梁受船舶碰撞的風(fēng)險。

1.0.4公路橋梁船撞風(fēng)險的評估除應(yīng)符合本指南的規(guī)定外，尚應(yīng)符合有關(guān)法律法規(guī)及國

家、行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。

7

2術(shù)語和符號

2.1術(shù)語

2.1.1代表船型RepresentativeVesselConfiguration

用于船舶撞擊橋梁風(fēng)險評估時選定的代表船舶類型。

2.1.2橋位航區(qū)BridgeNavigationArea

考慮橋梁船撞事故統(tǒng)計而劃分的橋位航區(qū)。

2.1.3橋梁易受撞部位BridgeComponentsPronetoCollision

橋梁中存在船撞風(fēng)險的部位。

2.1.4船撞風(fēng)險概率ProbabilityofVesselCollision

橋梁受航行異常船舶撞擊的概率。

2.1.5船撞風(fēng)險源VesselCollisionHazard

可能導(dǎo)致船舶撞擊橋梁的潛在不安全因素。

2.1.6航行異常船舶VesselsWithAbnormalNavigation

由環(huán)境影響、機械故障或人為操作失誤而具有撞橋風(fēng)險的船舶。

2.1.7橋梁兩側(cè)水域WatersonBothSidesoftheBridge

距離橋軸線一定范圍內(nèi)的橋區(qū)水域。

2.1.8風(fēng)險水域HazardousWaterZone

在船舶由遠至近穿越橋梁的過程中，對橋梁兩側(cè)水域劃分的不同風(fēng)險區(qū)域。

2.1.9船舶航跡線VesselTrackLine

船舶航行的平面軌跡線，可通過船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、船舶航行服務(wù)系統(tǒng)（VTS）、

橋梁防船撞視頻預(yù)警系統(tǒng)（CCTV）、橋區(qū)水域雷達等方式獲得。

2.1.10航道中船舶位置分布DistributionofVesselPositionsintheChannel

船舶在穿越橋梁的過程中，進入橋梁兩側(cè)水域時刻的船舶位置分布情況。

2.1.11船舶航偏角分布DistributionofVesselAberrancyAngle

船舶在穿越橋梁的過程中，進入橋梁兩側(cè)水域時刻的航偏角分布情況。

2.2符號

W——事故后果的組合權(quán)重；

8

Wi——船撞事故后果參數(shù)指標i的主觀權(quán)重值；

Mi——船撞事故后果組合權(quán)重計算中第i級航道的客觀權(quán)重值；

E——船艏吸收的撞擊能量與橋墩吸收撞擊能量的比值；

V——受撞橋墩破損嚴重?zé)o法運營的撞橋船舶航速閾值；

L1——禁航警戒區(qū)邊界距橋軸線的距離；

L2——預(yù)警識別區(qū)邊界距橋軸線的距離；

P——橋梁年船撞概率；

Pi——第i類型船舶的單船撞橋年平均頻率；

Ni——第i類型船舶在一年內(nèi)經(jīng)過橋位航區(qū)的數(shù)量；

9

3橋梁船撞風(fēng)險源識別

3.1一般規(guī)定

3.1.1船撞風(fēng)險源識別前，應(yīng)進行已有橋梁船撞事故的相關(guān)資料收集和橋梁通航環(huán)境調(diào)

查。

條文說明

統(tǒng)計的船撞事故數(shù)據(jù)資料包括但不限于事故橋梁名稱及其結(jié)構(gòu)細節(jié)、船舶類型、船舶噸

位、船舶撞擊橋梁時航行速度、事故所處航道等級(《內(nèi)河通航標準》（GB50139）中規(guī)定的

航道等級)、事故發(fā)生原因、事故后果等。

3.1.2船撞風(fēng)險源的識別，應(yīng)綜合考慮船舶穿越橋梁兩側(cè)水域過程中可能導(dǎo)致船撞事故

發(fā)生的環(huán)境影響風(fēng)險因素和船舶航行風(fēng)險因素。

3.2環(huán)境風(fēng)險因素

3.2.1橋梁船撞風(fēng)險源識別應(yīng)結(jié)合橋梁所處環(huán)境特點進行風(fēng)險源清單的確定。

3.2.2應(yīng)在橋區(qū)水域內(nèi)已有的氣象監(jiān)測基礎(chǔ)上對橋區(qū)水域內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向進行統(tǒng)計收

集，并應(yīng)遵循下列準則：

1具備條件的應(yīng)考慮分時段的風(fēng)速統(tǒng)計，統(tǒng)計至少近3年內(nèi)分時段的風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)，

后續(xù)可隨橋梁運營不斷更新增加。風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)采集的頻率時距應(yīng)不低于代表船型通過橋

區(qū)水域的時間，一般應(yīng)不低于20分鐘。

2當(dāng)缺乏風(fēng)觀測資料時，橋梁所在地區(qū)的風(fēng)速可依據(jù)《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范》（JTG-

T-3360-01）附錄全國基本風(fēng)速分布值及分布圖或全國主要地區(qū)不同重現(xiàn)期的風(fēng)速值的有關(guān)

規(guī)定，按較大值選取。

3在臺風(fēng)、強風(fēng)等惡劣氣象的多發(fā)區(qū)域，船撞橋的風(fēng)險較高，條件具備的可考慮在施工

期和運營期增加風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)的采集頻率至10分鐘一次。

條文說明

本條給出的準則參照《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范》（JTG-T-3360-01）和《海洋調(diào)查規(guī)范第

三部分：海洋氣象觀測》（GB-T-12763.3）的有關(guān)規(guī)定，風(fēng)速數(shù)據(jù)應(yīng)以m/s為單位，風(fēng)向應(yīng)

以°為單位，風(fēng)向以真北記為0°，順時針計量。當(dāng)風(fēng)速不大于5m/s時，準確度為±0.5m/s；

當(dāng)風(fēng)速大于5m/s時，準確度為±5%。風(fēng)向的準確度可取±5°。

3.2.3應(yīng)在橋區(qū)水域內(nèi)已有的水文監(jiān)測基礎(chǔ)上對橋區(qū)水域內(nèi)的流速和流向進行統(tǒng)計收

集，并應(yīng)遵循下列準則：

1具備條件的應(yīng)考慮分時段的流速統(tǒng)計，統(tǒng)計至少近3年內(nèi)分時段的流速、流向數(shù)據(jù)，

10

后續(xù)可隨橋梁運營不斷更新增加。流速、流向數(shù)據(jù)采集的頻率時距應(yīng)不低于代表船型通過橋

區(qū)水域的時間，一般應(yīng)不低于20分鐘。

2當(dāng)缺乏水文觀測資料時，宜開展專題研究確定。

3在潮汐、急流等惡劣水文環(huán)境的多發(fā)區(qū)域，船撞橋的風(fēng)險較高，條件具備的可考慮在

施工期和運營期增加流速、流向數(shù)據(jù)的采集頻率至10分鐘一次。

條文說明

本條給出的準則參考了《水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB/T41368）對流速、流向數(shù)

據(jù)的精確度的有關(guān)規(guī)定，流速數(shù)據(jù)應(yīng)以m/s為單位，流向應(yīng)以°為單位，流向以真北記為

0°，順時針計量。流速的準確度應(yīng)低于±6%。流向的準確度可取±5°。

3.3船舶風(fēng)險因素

3.3.1船撞風(fēng)險源識別應(yīng)結(jié)合通航船舶特征進行風(fēng)險源清單的確定。

3.3.2應(yīng)對進入橋區(qū)水域的船舶信息進行識別統(tǒng)計，可通過船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、

船舶航行服務(wù)系統(tǒng)（VTS）、橋梁防船撞視頻預(yù)警系統(tǒng)（CCTV）、橋區(qū)水域雷達等方法得到

通航船舶的狀態(tài)信息，應(yīng)遵循下列原則：

1統(tǒng)計得到至少近3年橋區(qū)水域通航船舶的基本信息，包括但不限于船型、船長、船寬、

船舶噸位、空載吃水深度和滿載吃水深度等信息。

2統(tǒng)計得到至少近3年橋區(qū)水域通航船舶的運動狀態(tài)信息，包括但不限于船舶流量、船

舶航行速度，航偏角等信息。

3在對船舶通航量變化較大的橋位航區(qū)進行超過20年的中長期橋梁船撞風(fēng)險預(yù)測時，

則應(yīng)統(tǒng)計盡可能較長時間的船舶綜合信息，一般已有統(tǒng)計信息的時間跨度至少應(yīng)為風(fēng)險預(yù)測

時間跨度的一半以上。

4通航流量會隨著交通運輸?shù)陌l(fā)展或船廠、碼頭的變遷而產(chǎn)生相應(yīng)變化，應(yīng)結(jié)合歷史數(shù)

據(jù)和遠期發(fā)展綜合考慮。

5若橋區(qū)水域通航船舶的基本信息存在缺失，可參考《海港總體設(shè)計規(guī)范》（JTS165）

按附錄A.0.1中列出的部分船舶參數(shù)關(guān)系計算公式進行換算獲得。

3.3.3對進入橋區(qū)水域的船舶，應(yīng)統(tǒng)計穿越橋梁船舶的船型和各船舶船型的年通航量，

其中船型包括但不限于客船、貨船、油輪、拖輪、漁船等。

3.3.4在新建橋梁進行船撞風(fēng)險評估時，應(yīng)對橋梁施工完成后的近3年橋區(qū)水域內(nèi)通

航船舶軌跡進行統(tǒng)計，不具備統(tǒng)計條件的，至少應(yīng)對橋梁施工完成后1年內(nèi)橋區(qū)水域內(nèi)通航

船舶軌跡進行統(tǒng)計。船舶的習(xí)慣航線會隨著時間推移而改變，對于擁有多個通航孔的橋梁，

習(xí)慣航線發(fā)生變化所導(dǎo)致的不同通航孔船舶通航量的變化需特別關(guān)注。

11

4船撞風(fēng)險評估的代表船型

4.1一般規(guī)定

4.1.1確定橋梁代表船型是船撞風(fēng)險概率分析的依據(jù)。

4.1.2橋梁代表船型應(yīng)按通航統(tǒng)計數(shù)據(jù)來綜合分析確定，其中對于寬闊水域橋墩多且結(jié)

構(gòu)剛度存在差異的橋梁，代表船型的選取應(yīng)綜合船橋事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)和船撞損傷分析結(jié)果。

4.1.3缺乏通航統(tǒng)計資料的公路橋梁，其在施工期的代表船型可按同航道相近距離的橋

梁代表船型經(jīng)過分析論證確定。

4.2橋梁船撞設(shè)防等級分類

4.2.1根據(jù)公路等級和橋梁重要性，將橋梁船撞設(shè)防等級劃分為C1、C2、C3、C4四

級，其中國防公路、生命線公路上橋梁的船撞設(shè)防等級應(yīng)取C1級，見表4.2.1-1。

表4.2.1-1公路橋梁船撞設(shè)防等級

橋梁

分類

特大橋大橋中橋小橋

所屬

公路等級

高速C1C1C1C1

一級C1C1C1C1

二級C1C1C1C2

三級C2C2C2C3

四級C2C3C3C4

注：①本表主要參考了美國《公路橋梁船撞設(shè)計指南》和我國現(xiàn)行《公路橋梁抗撞設(shè)計規(guī)范》

（JTG/T3360-02）、《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60）的有關(guān)規(guī)定，根據(jù)所屬公路

等級和結(jié)構(gòu)規(guī)模確定其橋梁船撞設(shè)防等級；

②表列橋梁包括通航孔橋和非通航孔橋。

4.2.2對于認為風(fēng)險可控的、橋梁運營過程中有足夠措施進行船撞防護的橋梁，在充分

論證的條件下也可適當(dāng)降低其橋梁船撞設(shè)防等級。

4.3按通航數(shù)據(jù)統(tǒng)計選取代表船型

4.3.1以航道規(guī)劃為基礎(chǔ)確定代表船型，考慮航道發(fā)展規(guī)劃和航道整治工程確定通航代

表船型，并將其作為橋梁運營期的代表船型A。

4.3.2以相關(guān)設(shè)計文件為基礎(chǔ)確定代表船型，考慮航評審核意見和橋梁設(shè)計文件確定通

12

航代表船型，并將其作為橋梁運營期的代表船型B。

4.3.3當(dāng)航道船舶數(shù)據(jù)資料齊全、且航道僅通行淺吃水的內(nèi)陸駁船或通航船舶尺度差別

很小時，可按通航船舶現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，采用分位值法確定橋梁施工貫通以來每年的船舶通航代

表船型作為代表船型Ci，考慮到在橋梁貫通后，隨著船舶大型化的發(fā)展趨勢，代表船型會相

應(yīng)地發(fā)生變化，應(yīng)選取歷年最大的Ci作為橋梁運營期的代表船型C。Ci應(yīng)符合下列規(guī)定：

1船撞設(shè)防等級為C1、C2級時，采用5%準則確定代表船型Ci。

2船撞設(shè)防等級為C3，C4級時，采用10%準則確定代表船型Ci。

條文說明

代表船型A、B、Ci選取參考了《海港總體設(shè)計規(guī)范》（JTS165）、《內(nèi)河通航標準》（GB

50139）、《海輪航道通航標準》（JTS180-3）、《公路橋梁抗撞設(shè)計規(guī)范》（JTG/T3360-02）的

有關(guān)規(guī)定。在同一航道有多種船型時，一般考慮雜貨船、散貨船、油船、集裝箱船、客船（郵

輪）、渡船、駁船等，有條件的可根據(jù)橋梁通航船舶特點，補充其他船舶種類的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

代表船型Ci的選取參照《公路橋梁抗撞設(shè)計規(guī)范》（JTG/T3360-02）的有關(guān)規(guī)定，將全

年存在碰撞風(fēng)險的通航船舶按從大到小排列，按5%準則，代表船型取第50位船型或概率

分布為5%船型的較小者；按10%準則，代表船型取第200位船型或概率分布為10%船型的

較小者。

4.3.4代表船型原則上應(yīng)取代表船型A、代表船型B、代表船型C三者中的較大值。

4.4按船橋事故統(tǒng)計選取代表船型

4.4.1對于通航船舶種類繁雜、通航量大、水中存在很多橋墩且橋墩結(jié)構(gòu)剛度存在差異

的橋梁，代表船型的選取應(yīng)綜合考慮船舶撞擊橋梁事件的事故后果、橋梁易受撞部位（橋墩

或梁體）、橋梁易受撞部位的剛度、船舶噸位、船舶速度、通航量等統(tǒng)計信息。

4.4.2已有的橋梁船撞事故相關(guān)資料表明，通航孔橋梁受異常航行船舶碰撞的風(fēng)險評估

對象主要是橋墩；非通航孔橋梁受異常航行船舶碰撞部位中梁體抗撞能力遠低于橋墩，同等

撞擊力下按橋墩進行船撞風(fēng)險評估均能保證梁和墩兩者安全。

4.4.3基于船橋事故統(tǒng)計的代表船型選取應(yīng)按以下三個步驟：

1按船撞事故后果統(tǒng)計劃分船撞設(shè)防的橋位航區(qū)，并確定不同航區(qū)的船舶特征參數(shù)取值

區(qū)間，其中船舶特征參數(shù)包括但不限于船舶噸位及航速。

2確定橋梁易受撞部位所處的橋位航區(qū)，根據(jù)該航區(qū)對應(yīng)的船舶特征參數(shù)取值區(qū)間確定

橋梁易受撞部位的損傷風(fēng)險評估圖（圖4.4.5-1）。

3結(jié)合通航數(shù)據(jù)和損傷風(fēng)險評估圖確定橋梁易受撞部位的代表船型。

4.4.4船撞設(shè)防的橋位航區(qū)劃分與代表船型特征參數(shù)取值區(qū)間應(yīng)根據(jù)船撞事故后果的

組合權(quán)重確定，針對沿海航區(qū)的船舶噸位最大值M應(yīng)通過專門研究或論證確定，見表4.4.4-

13

1。

1船撞事故后果指標包括但不限于各航道船撞事故的數(shù)量與平均每起事故造成的經(jīng)濟

損失。

2事故后果的組合權(quán)重應(yīng)按下式規(guī)定：

Wa=+WaMii（4.4.4-1）

式中：W——事故后果的組合權(quán)重；

Wi——船撞事故后果參數(shù)指標i的主觀權(quán)重值（按附錄A.0.2規(guī)定計算）；

Mi——船撞事故后果組合權(quán)重計算中第i級航道的客觀權(quán)重值（按附錄A.0.2規(guī)

定計算）；

a——用于計算事故后果組合權(quán)重的偏好系數(shù)，可取a=0.5。

表4.4.4-1船撞設(shè)防的橋位航區(qū)對應(yīng)噸位和速度參數(shù)的取值區(qū)間

船撞設(shè)防的橋位航區(qū)等級船舶噸位區(qū)間（噸）船舶航速區(qū)間（米/秒）

低級D1

（0，700）

（包含航道等級4，5，6，7）

中級D2

（700，2500）

（包含航道等級2，3）（1.45，5.60）

高級D3

（2500，4000）

（包含航道等級1）

沿海設(shè)防航區(qū)（4000，M）

注：當(dāng)統(tǒng)計的事故數(shù)據(jù)量較少時，可基于事故數(shù)據(jù)分布特征參考《風(fēng)險管理風(fēng)險評估技術(shù)》

（GB/T27921）中給出的蒙特卡洛模擬分析（MonteCarlosimulation）的有關(guān)規(guī)定拓展數(shù)據(jù)

量。低級、中級、高級、沿海設(shè)防航區(qū)的船舶噸位區(qū)間上限值，均基于統(tǒng)計的事故船舶噸位，

采用了95%分位數(shù)值確定船撞設(shè)防的橋位航區(qū)代表船舶的噸位及航速區(qū)間。由于低級航區(qū)

船舶噸位區(qū)間已經(jīng)囊括了700噸，因此中級航區(qū)的下限值則采用700噸，高級航區(qū)及沿海航

區(qū)以此類推。本指南的船舶航速區(qū)間上下限值，是通過統(tǒng)計的事故船舶撞橋時的速度，分別

按照從小到大的5分位值和95分位值確定。沿海設(shè)防航區(qū)統(tǒng)計的事故船舶噸位差異化大，

小到500噸，大到幾十萬噸，因此，針對沿海航區(qū)的船舶噸位最大值M應(yīng)通過專門研究或

論證確定。

4.4.5橋梁易受撞部位-橋墩的損傷風(fēng)險評估圖應(yīng)根據(jù)橋墩在不同噸位船舶碰撞下的船

舶航速閾值V確定，見圖4.4.5-1。

14

圖4.4.5-1橋梁易受撞部位橋墩的損傷風(fēng)險評估圖

注：以船舶航速閾值V的函數(shù)曲線為界，當(dāng)船舶噸位小于T1噸時，這個噸位區(qū)間的船舶撞擊

被認為不會對橋梁易受撞部位橋墩運營條件造成影響；反之，當(dāng)船舶噸位處于（，TM1）區(qū)間

時，這些噸位的船舶類型屬于代表船型的選取范圍。

1橋梁易受撞部位-橋墩在不同船舶噸位撞擊下，船舶航速閾值應(yīng)按下列公式計算：

2E2

VE0=+（）1（4.4.5-1）

m1

2

E2

E=1=?1（4.4.5-2）

2

E2

11

1?1++1++1?4

=kk12/（4.4.5-3）

=mm12/（4.4.5-4）

式中：V——船舶撞擊橋墩的航速閾值(m/s)。達到橋墩能耗閾值E時船舶撞擊橋墩的航

速;

V0——船舶撞擊橋墩的航速（m/s）；

E——船艏吸收的撞擊能量與橋墩吸收撞擊能量的比值；

E1——船艏吸收的撞擊能量（J）；

E2——橋墩吸收的撞擊能量（J），當(dāng)計算船舶航速閾值V時，令E2=E；

E——橋墩能耗閾值（J）。橋墩能夠吸收的撞擊能量閾值；；

ξ——船艏等效剛度與橋梁等效剛度的比值；

15

η——船舶質(zhì)量與橋梁質(zhì)量的比值；

k1——船艏等效剛度（N/m）；

k2——橋梁等效剛度（N/m）；

m1——船舶總重量（kg）；

m2——單跨橋梁總重量（kg）。

2橋墩能耗閾值E應(yīng)根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG5120）中橋墩墩頂位移容許值的

有關(guān)規(guī)定，通過高精度的足尺船橋數(shù)值模型分析計算確定。《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG5120）

中規(guī)定簡支梁橋的墩臺頂面水平容許位移值Δ5(mLm)，其中L為橋梁跨度，當(dāng)L＜25m

時，L按25m計算；當(dāng)為不等跨時，L采用相鄰中較小跨的跨度。

4.4.6代表船型選取應(yīng)按圖4.4.5-1并結(jié)合通航統(tǒng)計資料對（，TM1）噸位區(qū)間內(nèi)的船舶

按從大到小排列，采用分位值法確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1船撞安全等級為C1、C2級時，采用5%準則確定代表船型。

2船撞安全等級為C3、C4級時，采用10%準則確定代表船型。

4.4.7對通航要素動態(tài)變化大、水中存在很多橋墩且橋墩結(jié)構(gòu)剛度存在差異的橋梁進行

中長期的船撞風(fēng)險評估時，首先應(yīng)按第3.3.2節(jié)規(guī)定的條件，預(yù)測船舶通航量和船橋事故后

果；其次，根據(jù)第4.4.1至4.4.6節(jié)的規(guī)定，預(yù)測代表船型；最后進行風(fēng)險計算。

16

5橋側(cè)船撞風(fēng)險水域劃分

5.1一般規(guī)定

5.1.1在橋梁風(fēng)險防控的船撞概率計算中，橋區(qū)不同水域的船撞風(fēng)險不同，其中靠橋梁

兩側(cè)水域內(nèi)航船撞橋的風(fēng)險較大，在靠近橋梁兩側(cè)水域外航船撞橋的風(fēng)險較小，應(yīng)合理劃分

橋梁兩側(cè)船撞風(fēng)險防控水域。

5.2橋梁兩側(cè)船撞風(fēng)險防控區(qū)域劃分

5.2.1橋梁兩側(cè)水域的船撞風(fēng)險防控區(qū)域劃分應(yīng)按圖5.2.1-1所示的三部分，分別為通

行航道、預(yù)警識別區(qū)和禁航警戒區(qū)。

圖5.2.1-1橋梁兩側(cè)船撞風(fēng)險防控區(qū)域劃分

5.2.2通行航道為船舶在穿越橋梁時可供船舶通航的安全通道，可根據(jù)橋梁設(shè)計資料確

定。船舶在橋梁兩側(cè)水域中應(yīng)按預(yù)定通行航道航行，駛出通行航道便進入預(yù)警識別區(qū)或禁航

警戒區(qū)，預(yù)警識別區(qū)和禁航區(qū)是考慮橋梁防撞時需要采取管控措施的區(qū)域。

5.2.3預(yù)警識別區(qū)為盡量避免船舶駛?cè)氲膮^(qū)域，除通行航道外距離橋軸線L1至L2范圍

為預(yù)警識別區(qū)。進入預(yù)警識別區(qū)的船舶可能有撞橋風(fēng)險。

5.2.4禁航警戒區(qū)為規(guī)定嚴格禁止船舶駛?cè)氲膮^(qū)域，除通行航道外距離橋軸線L1范圍

內(nèi)為禁航警戒區(qū)。進入禁航警戒區(qū)的船舶有極大撞橋風(fēng)險。

5.3風(fēng)險防控區(qū)域與橋梁距離的計算

5.3.1禁航警戒區(qū)范圍L1應(yīng)綜合考慮橋位航區(qū)的代表船型、年平均風(fēng)速和年平均流速，

按公式5.3.1-1~5.3.1-6計算。

1在發(fā)現(xiàn)船舶具有船撞風(fēng)險后，船舶駕駛?cè)藛T會采取緊急制動旋回等相關(guān)應(yīng)急措施避免

17

撞擊的發(fā)生。禁航警戒區(qū)寬度L1的取值應(yīng)不小于代表船型旋回制動水域范圍的長度D，按

下式計算：

LDASSS1=+++dfwM（5.3.1-1）

式中：L1——禁航警戒區(qū)寬度（m）；

D——船舶旋回制動水域范圍的長度（m）；

Ad——船舶旋回進距（m）；

Sf——風(fēng)動力產(chǎn)生的進距增量（m）；

Sw——流動力產(chǎn)生的進距增量（m）；

SM——安全余量，應(yīng)不小于1倍船長（m）。

2船舶旋回中，其重心沿縱向移動的平均距離Ad如圖5.3.2-1所示，應(yīng)按下式計算：

AdeRR=+（5.3.1-2）

式中：Re——慣性滑行距離，即滯距（m）；

R——旋回圈半徑（m）。

圖5.3.2-1船舶旋回進距

3船舶平均慣性滑行的距離Re、船舶平均旋回圈半徑R，應(yīng)根據(jù)代表船舶操縱性能按下

列公式計算：

t

R=+v()T1（5.3.1-3）

es2

v

R=s（5.3.1-4）

K0

M

T=1（5.3.1-5）

M2

18

I

K=（5.3.1-6）

M2

式中：vs——船速初速（m/s），其取值考慮船速正態(tài)分布95%的置信區(qū)間；

T——船舶追隨性指數(shù)（s）；

t1——操舵時舵角由正舵至0所需時間（s）。

0——所操舵角（rad）；

K——旋回性指數(shù)（1/s）；

M1——每單位舵角的轉(zhuǎn)船力矩（N·m）；

M2——每單位回轉(zhuǎn)速度的阻尼力矩（N·m）；

2

I——船舶的轉(zhuǎn)動慣量（kg·m）。

4由于風(fēng)的作用，船舶旋回時除了產(chǎn)生橫向的漂移之外，縱向亦會產(chǎn)生一定的增量，可

按下式進行近似計算：

B?0.14v'

a12s（）

Sff=0.041()evt2cos5.3.1-7

Bw

2

式中：Ba——船舶水線以上受風(fēng)面積（m）；

2

Bw——船舶水線以下側(cè)面積（m），BLdw=，通常L取值船長（m），d取值

滿載吃水（m）；

’

vs——船速（kn）；

vf——基本風(fēng)速（m/s），其取值考慮基本風(fēng)速正態(tài)分布95%的置信區(qū)間；

——風(fēng)弦角（°）；

t2——旋回180°所需時間（s），萬噸級船舶旋回180°所需的時間約為210s。

5由于水流的影響，船舶旋回時縱向會產(chǎn)生一定的增量（減量），可按下式進行近似計

算：

Svtww=(cos80%)（5.3.1-8）

式中：Sw——流動力產(chǎn)生的進距離增量（m）；

vw——水流流速（m/s），其取值考慮水流流速正態(tài)分布95%的置信區(qū)間；

β——流向與船舶航向的夾角（°）；

t——旋回180°所需時間（s），萬噸級船舶旋回180°所需的時間約為210s。

5.3.2預(yù)警識別區(qū)寬度L2的取值應(yīng)根據(jù)橋梁船撞設(shè)防等級確定。一般情況下重要橋梁

或跨海橋梁的預(yù)警識別區(qū)寬度L2應(yīng)取5km，其他橋梁的預(yù)警識別區(qū)寬度L2應(yīng)取0.6km以

上，也可根據(jù)船舶運動數(shù)值仿真結(jié)果和實際船舶航線記錄數(shù)據(jù)分析進行適當(dāng)調(diào)整。

19

6橋梁船撞風(fēng)險概率計算方法

6.1一般規(guī)定

6.1.1本指南船撞風(fēng)險概率計算方法適用于公路橋梁受航行異常船舶撞擊的風(fēng)險評估。

6.1.2位于通航水道設(shè)計水深大于0.7米的橋位航區(qū)，應(yīng)考慮船舶撞擊的風(fēng)險。

6.1.3應(yīng)綜合考慮環(huán)境風(fēng)險因素和船舶風(fēng)險因素，對進入橋梁兩側(cè)船撞風(fēng)險防控區(qū)域的

船舶進行船撞風(fēng)險概率計算及事故風(fēng)險分級。

6.2橋梁船撞概率計算

6.2.1橋梁在一年的時間內(nèi)，可能遭受各類船舶撞擊。橋梁年船撞總頻率由各類船舶的

單船撞橋年頻率累加得到，應(yīng)按下式計算：

（）

PN=Pii6.2.1-1

式中：P——橋梁年船撞總頻率，包含了所有船型撞擊橋梁的頻率之和；

Ni——第i類型船舶在一年內(nèi)經(jīng)過橋位航區(qū)的數(shù)量；

Pi——第i類型船舶的單船撞橋年平均頻率。

其中，單船撞橋年平均頻率應(yīng)按下式計算：

1n

PPPi=miki（6.2.1-2）

ni=1

式中：Pi——第i類型船舶的單船撞橋年平均頻率；

n——計算單船撞橋年平均頻率而劃分的時間尺度數(shù)量。單位時間尺度一般可取

1天，n取365；

Pmi——單位時間尺度內(nèi)的航道中船舶位置分布概率；

Pki——單位時間尺度內(nèi)的船舶航偏角分布概率。

6.2.2通行船舶的航道位置分布概率應(yīng)符合下列規(guī)定：

1在有觀測資料時根據(jù)觀測資料確定船舶進入風(fēng)險水域時位置的分布函數(shù)。

2在沒有觀測資料的情況下如圖6.2.2-1所示，應(yīng)按下式計算：

()t?2

?0

+12

P=et2d（6.2.2-1）

m?2

式中：Pm——航道中船舶位置分布概率；

20

σ——船舶位置分布標準差，可以取船舶體長LOA為標準差的正態(tài)分布；

μ0——船舶位置分布均值，可以取1/2航道寬度為均值。

圖6.2.2-1通行船舶航道位置分布概率

6.2.3船舶撞擊通航孔橋橋墩的航偏角分布概率應(yīng)符合下列規(guī)定：

1在有觀測資料時根據(jù)觀測資料擬合分布函數(shù)。

2在沒有觀測資料的情況下如圖6.2.3-1所示，應(yīng)按下式計算：

()?2

?

212

Pe=2d（6.2.3-1）

k

1

2

式中：Pk——每種船舶在穿越橋梁時的航偏角分布概率；

σθ——船舶航偏角分布標準差，一般可以通過對海域船舶的觀測統(tǒng)計來確定，當(dāng)

缺乏觀測統(tǒng)計資料時，也可以取10°作為該分布的標準差；

θ——船舶航偏角分布均值（°），可取0°為均值；

θ1——船舶航偏角積分下界（°），應(yīng)按公式6.2.4-2計算；

θ2——船舶航偏角積分上界（°），應(yīng)按公式6.2.4-3計算。

圖6.2.3-1通行船舶航偏角分布概率

21

6.2.4船舶撞擊寬闊非通航區(qū)域的航偏角分布概率應(yīng)按下式計算：

()?2

?

9012

Pe=2d（6.2.4-1）

k

2

2

其中，航偏角分布計算公式中的積分上下限應(yīng)按下列公式計算：

XBB??++0.5cossin

PM12（）

1=arctan6.2.4-2

LL2???0.5coscosOA12

XBB++++0.5cossin

PM12（）

2=arctan6.2.4-3

LL2???0.5coscosOA12

式中：X——航道中心線和橋墩中心線間的距離（m）；

BP——橋墩寬度（m）；

BM——計算船型的寬度（m）；

LOA——計算船型的長度（m）；

L2——預(yù)警識別區(qū)寬度（m），參考5.3.6節(jié)中所述預(yù)警識別區(qū)寬度。

λ1——風(fēng)致影響參數(shù)，船舶在橋區(qū)水域航行受橫風(fēng)作用下導(dǎo)致的位移偏移量（m）。

船舶噸位在1000噸至50000噸，風(fēng)力等級2~10級時的參數(shù)取值可參考

表6.2.4-1進行線性插值選取，對于超出表格所列條件的參數(shù)可以通過求

解附錄A.0.3船舶運動方程獲得；

λ2——流致影響參數(shù)，船舶在橋區(qū)水域航行受順流作用下導(dǎo)致的位移偏移量（m）。

船舶噸位在1000噸至5000噸，順流流速0.5~3m/s時的參數(shù)取值可參考

表6.2.4-2進行線性插值選取，對于超出表格所列條件的參數(shù)可以通過求

解附錄A.0.3船舶運動方程獲得；

α——水流方向與航道中心線的夾角（°），以船舶順流方向為基準。

β——風(fēng)流與航道中心線的夾角（°），以船舶橫風(fēng)方向為基準。

表6.2.4-1風(fēng)致影響參數(shù)λ1取值表

風(fēng)力等級

船舶

噸位

2345678910

5000015.361.0137.4309.0549.4858.51236.21682.62197.7

3000020.682.4185.4417.2741.71158.91668.92271.52966.9

1000051.5206.0463.61043.01854.32897.34172.25678.87417.2

500048.1192.3432.7973.51730.72704.23894.05300.26922.7

200066.8267.1600.91352.12403.73755.85408.47361.49614.9

100076.3305.2686.81545.22747.14292.46181.08413.010988.4

22

表6.2.4-2流致影響參數(shù)λ2取值表

流速

船舶

順流（m/s）

噸位

0.511.522.53

50000856752382617

300001128868503522

100002401891451067447

5000192151116855938

20002802211691248655

10002662101611188253

6.3船撞橋事故風(fēng)險分級

6.3.1應(yīng)根據(jù)6.2節(jié)所述的方法計算橋梁的年船撞總頻率，船撞橋事故風(fēng)險分級依據(jù)年

船撞總頻率P的數(shù)量級區(qū)間劃分為5個等級，如表6.3.1-1所示。其中，對于通航孔橋應(yīng)分

別計算每個橋墩的船撞風(fēng)險等級，對于寬闊非通航區(qū)域，可以按跨計算風(fēng)險等級。

表6.3.1-1船撞橋風(fēng)險分級標準

年船撞總頻率P所

P≦10-310-3≦P≦10-210-2≦P≦10-110-1≦P≦11≦P

處區(qū)間（次/年）

風(fēng)險等級1級2級3級4級5級

風(fēng)險描述風(fēng)險極弱區(qū)風(fēng)險較弱區(qū)風(fēng)險中等區(qū)風(fēng)險較強區(qū)風(fēng)險極強區(qū)

6.3.2針對不同風(fēng)險等級的通航孔橋墩或非通航橋段，在考慮橋梁船撞防控措施時易遵

循如圖6.3.2所示的規(guī)定。對于具體防控措施的布置還應(yīng)經(jīng)過專項設(shè)計論證。

風(fēng)險等級1級風(fēng)險等級2級風(fēng)險等級3級風(fēng)險等級4級風(fēng)險等級5級

撞橋風(fēng)險船舶橋梁兩側(cè)撞橋風(fēng)險橋梁可能受撞部位拖輪職守

通航管理控制

的監(jiān)測預(yù)警船舶的隔離欄護的抗撞能力提升攔截失控船舶

圖6.3.2-1不同風(fēng)險等級橋梁船撞防控措施布置

23

附錄A公路橋梁船撞風(fēng)險評估參數(shù)計算

A.0.1部分類型船舶的船舶參數(shù)關(guān)系可參考表A.0.1-1~表A.0.1-4中的公式換算。

表A.0.1-1油船船舶參數(shù)關(guān)系

船舶參數(shù)計算公式R平方標準誤差

總長(m)8.49089DWT0.2911010.970.06020

型寬(m)1.004917DWT0.3213210.970.06220

吃水(m)0.445265DWT0.3047610.940.09253

馬力(Hp)6808.521943+0.088546DWT0.892594.52

營運速度(Kn)10.468702DWT0.0300710.200.05458

燃油消耗0.007035HP0.9039430.880.16511

每厘米吃水噸數(shù)0.055218DWT0.6392040.980.07394

表A.0.1-2散貨船船舶參數(shù)關(guān)系

船舶參數(shù)計算公式R平方標準誤差

總長(m)7.945414DWT0.3009420.950.08869

型寬(m)1.291376DWT0.2917420.970.06508

吃水(m)0.398082DWT0.3155590.930.11011

馬力(Hp)7617.479147+0.081132DWT0.602738.93

營運速度(Kn)14

燃油消耗0.00466HP0.9543790.780.17016

每厘米吃水噸數(shù)0.063512DWT0.6233460.910.12336

表A.0.1-3集裝箱船船舶參數(shù)關(guān)系

船舶參數(shù)計算公式R平方標準誤差

總長(m)4.089324DWT0.3801570.950.08208

型寬(m)1.529934DWT0.2857780.920.07294

吃水(m)0.390122DWT0.3204490.920.83500

馬力(Hp)0.863133DWT-1905.1192910.905993.96

營運速度(Kn)3.117881DWT0.1820180.810.06951

燃油消耗0.005775HP0.9327710.960.14063

每厘米吃水噸數(shù)0.036395DWT0.6968550.980.07894

DWT18.164764TEU0.9664810.960.18181

表A.0.1-4件雜貨船船舶參數(shù)關(guān)系

船舶參數(shù)計算公式R平方標準誤差

總長(m)6.839439DWT0.3203060.900.10501

型寬(m)1.459624DWT0.28020.900.09045

吃水(m)0.302447DWT0.352940.860.13556

馬力(Hp)