背景分析

近年來，隨著國民經濟和交通運輸業的迅猛發展，愈來愈多的跨江、跨河大橋陸續興建，加之通航河流上的船舶流量、船舶噸位及船舶尺度均在持續增加，由此帶來的橋梁及船舶航行安全問題越來越突出。據不完全統計，國內從1996年至2004年，發生的船舶撞擊橋梁事故高達231起，造成了大量人員傷亡和巨大的經濟損失。船撞橋風險概率計算分析是橋梁安全評價及設防標準的關鍵環節，研究成果的正確與否對橋梁的結構設計、船舶航行安全以及水上交通安全監管等均具有重要意義。

船撞橋概率模型——AASHTO

目前，國內外常見的船撞橋概率模型主要有美國AASHTO規范模型、歐洲規范模型、KUNZ模型和黃平明直航路模型。

AASHTO模型簡單、可操作性較強，是業內廣泛采用的概率模型。在AASHTO模型中，計算偏航概率時，可根據航道內船舶碰撞、擱淺、漂泊等歷史資料的統計與在相應期間內通航船舶流量的比較獲得。當缺乏統計資料時，盡管AASHTO給出了偏航概率的估算經驗公式，但并未充分考慮建橋、航道條件等因素的影響，如橋梁間距、分叉型河道條件等。實際上，對于內河通航河流上的橋梁而言，上述因素對船撞風險的影響較為突出，主要表現為：

(1) 在同一河段上較短的距離內建設多座橋梁時，尤其是在原來老橋的基礎之上并排修建一座或者兩座復線橋而形成所謂的“橋群”時，造成的對船舶航路、航道尺度和水流條件的影響較大，船舶通過該類橋區河段時，駕運人員需要操作船舶連續躲避多座橋梁，由于船舶航行視線較差，同時缺少足夠的時間和安全距離來調整航向，極易因操縱不當或失控偏航而撞上橋梁。

(2) 對于分叉河道，在洲頭和洲尾分流區以及兩叉水流交匯區，容易因相互碰撞、擠壓和摩擦等而產生較強的紊流區和漩渦區，通航水流條件較差，航道條件復雜，增加了船舶操縱難度，進而加大了該河段橋區船舶的偏航概率。

此外，因大霧天氣引發的能見度不良天氣而導致的船撞事故也屢見不鮮，然而，在AASHTO模型中尚未包含大霧天氣的影響因素。

對此，有不少研究人員引進了能見度修正系數，但計算公式較為復雜，可操作性不強。基于此，針對AASHTO的偏航概率經驗公式中未涉橋梁間距、分漢型河道條件以及能見度等因素的影響，可采用增加修正系數的方法，以期得到較為合理的船撞風險概率評價結果。

知識擴展

美國各州公路和運輸官員協會(AASHTO)早在1991年就頒布了美國第一部《船舶碰撞公路橋梁設計指南》，此后，該指南的一些內容被寫進美國《公路橋梁設計規范》的有關章節，其中關于橋梁構件的垮塌年頻率計算公式如下：

                                                                                                  (1)

式中A_F、N、P_A、P_G、P_C分別為船舶撞擊引發的橋梁倒塌年頻率、航道中不同類型船舶的年流量、船舶偏航概率、船舶撞擊幾何概率以及橋梁倒塌概率。

當無法獲取當地的統計資料時，可按下列經驗公式計算偏航概率：

                           （2）

式中B_R、R_B、R_C、R_XC、R_D分別為基本偏航率、橋位修正系數、順航向水流修正系數、橫航向水流修正系數、航船密度修正系數。