基于目标失效概率的桥梁船撞风险及防撞水准论证

为合理确定跨航道桥梁的船撞风险与防船撞设计水准,采用基于目标失效概率的分析方法,对某跨航道桥梁进行了船撞安全风险评估。根据美国AASHTO船撞分析规范推荐的船舶速度调整模型,对船舶碰撞速度进行了修正,并采用AASHTO经验数学模型进行了桥梁船撞概率计算。根据中国《公路桥梁抗撞设计规范》(JTG/T 3360-02—2020)中提供的等效静力法,计算了不同载重吨位与不同速度的船舶碰撞力。采用截面抗力法计算了桥梁的船撞抗力。通过对比桥梁船撞抗力与不同吨位级别的船舶碰撞力,分析得到了桥梁实际防撞水准,并根据桥梁目标失效概率(1×10-4次/a)反推得到了桥梁设计防撞水准。结果表明:桥梁船撞安全风险主要来源于靠近航道下行线且船撞抗力较低的桥墩;桥梁在5 a和10 a后的船撞概率分别增长1.4倍和1.8倍,而桥梁的失效概率分别增长1.8倍和2.4倍,船舶流量增长过程中大吨位船舶比例增加,桥梁船撞失效概率的增长速率要高于船撞概率;采用基于目标失效概率得到的桥梁设计防撞水准可确保全桥各涉水桥墩具有相对一致的船撞安全可靠度,船撞失效风险处于可控水平,采用设计防撞水准后可使桥梁的船撞年失效概率较实际设防水准在目前及远期分别下降17.0倍和14.6倍。