JTG／T3360-02-2020 公路桥梁抗撞设计规范

2.2.3几何参数有关符号

2.2.4计算系数及其他有关符号

3.1.1总体设计应合理确定桥位、桥型、跨径、构造，必要时可设置防撞设施或 采取监控预警措施等钢结构施工组织设计，将船舶撞击桥梁的风险降低到合理和可接受的程度

条文说明 《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南》（试用）将风险定义为事故 发生的可能性及其损失的组合。综合措施旨在降低撞击事件发生的概率或避免撞 击事件引起不良后果。合理和可接受的程度原则上以桥梁标准规范的有关规定为 基础，结合相关方的意见综合确定。 桥梁总体设计需要考虑的因素很多。总体而言，路线规划是第一位的，决定 了桥梁的位置；桥区的自然因素决定了桥梁建设的技术难度和管理难度，桥区的 通航条件决定了桥梁的通航净空和桥墩布置。另外，综合考虑建设期工程投资和 服役期成本是近年来设计理念的新突破。 在监控预警措施方面，繁忙航道上的桥梁有必要设置专用的船撞监测和预警 系统，并可将其作为桥梁健康检测系统的子系统。设置专用监测系统旨在记录肇 事船舶信息、桥梁被撞击部位信息以及因船舶撞击产生的结构反应，有助于事故 分析、撞击后桥梁安全性能的评价和桥梁船撞设计理论与方法的改进。专用监测 系统的设计需进行专门研究或按现有相关规范执行。 3.1.2桥梁抗撞设防区域应包括主通航孔、辅通航孔以及设计最高通航水位下船

3.1.2桥梁抗撞设防区域应包括主通航孔、辅通航孔以及设计最高通航水位下船 舶可能到达的非通航孔

船舶事故调查资料的统计分析表明，撞击非通航孔引起的桥梁跨塌事故的数 量约为撞击主通航孔的两倍，非通航孔桥的船撞问题需引起重视。

量约为撞击主通航孔的两倍，非通航孔桥的船撞问题需引起重视。 3.1.3桥梁抗撞设计应以结构自身抗撞为主，必要时可采用结构性防船撞设施 条文说明 新建桥梁结构自身应具有抵抗设防船撞力的能力。为应对超越自身抗撞能力 的撞击事件、防止桥梁局部破损等，设置必要的结构性防船撞设施，兼顾船舶防

新建桥梁结构自身应具有抵抗设防船撞力的能力。为应对超越自身抗撞角 的撞击事件、防止桥梁局部破损等，设置必要的结构性防船撞设施，兼顾船

3.1.4多孔跨越航道的桥梁，应根据相对航道的位置等分析各个桥墩的撞击风险， 确定其设防船撞力和抗撞设计方案。

条文说明 受自然条件影响，多孔长桥各部分的被撞概率、后果均不相同，需要在考虑 撞击风险的基础上确定设防船撞力和抗撞设计方案。

主河槽的桥轴线宜与水流主流方向或航迹

我国内河航道常具有高水漫滩、枯水归槽等双元化特征，水流流向在丰水期 与枯水期有所不同，水流主流方向选取时需兼顾水位年出现频率和最高通航水位 对桥梁的影响。

经验表明，中承式和上承式拱桥的拱圈、多跨连拱以及V型桥墩受船撞而 的风险较大。国内也有因水位变化而导致拱圈被撞风险增大、需要增设防撞设 施的案例。

3.3.2存在撞击风险的桥梁宜选择跨越能力大、抗撞能力强的桥型；桥墩位置应 结合航道合理确定，宜设置于浅水区或设计最高通航水位水域以外，

桥梁跨越能力大一方面可以减少水中墩的数量，降低水中桥墩被撞风险，避 免对航运的影响。另一方面，大跨桥梁的桥墩或桥塔规模较大、其抗撞能力强。 桥墩位于浅水区或设计最高通航水位水域以外，以降低后避免大型船舶的直 接撞击。

3.3.3设防区域内存在撞击风险的桥梁构件宜满足下列要

1桥梁下部结构宜选择抗撞性能较好的结构形式。 2基础应避免遭受船舶直接撞击

桥墩或桥塔的王要防护部位包括墩（塔）柱、承台以及桩基；王拱的王要防 护部位为拱圈；对于存在撞击风险的主梁，也需考虑防撞设施的设置。 桥梁下部结构需要具有一定的赞余度，以减小因撞击造成结构局部破坏后引 起的大范围破坏或结构倒塌，避免和起因不相称的后果。 与墩身、承台相比，桩基础的刚度和抗撞能力最弱，需避免船舶直接撞击桥 梁桩基础，必要时设置必要的防撞设施，保证桥梁基础安全。

3.5.1桥梁防撞设施可采用主动防撞设施、结构性防船撞设施，或两者的组合。

3.5.1桥梁防撞设施可采用主动防撞设施、结构性防船撞设施，或两

主动防撞设施一般包括助航设施、警示标志、安全监控预警设施等。安全监 控预警设施是船撞桥风险控制体系的组成部分，其功能包括船撞事故的监测、事 故危害识别、信息发布等，目的是尽量减少船撞事故的损失，并可及时启动船撞 桥梁事故应急预案。 结构性防船撞设施属于被动防撞设施，分为独立式、一体式和附着式防船撞 设施，如防撞墩、沙岛、防撞套箱等，以减小或避免船撞对桥梁的损伤。 352一体式和附着式结构性防船摘设施的设计，建设应与桥梁主体结构同期开

3.5.2一体式和附着式结构性防船撞设施的设计、建设应与桥梁主体结构同期开 展。

3.5.2一体式和附着式结构性防船撞设施的设计、建设应与桥梁主体结构同期开

4.1.1抗船撞设计原则应根据新建桥梁重要性、通航环境、气象水文条件和所处 阶段等因素综合确定。

4.1.1抗船撞设计原则应根据新建桥梁重要性、通航环境、气象水文条件和所处 阶段等因素综合确定。 条文说明 桥梁重要性、通航环境、气象水文条件、所处阶段等均是确定抗船撞原则时 需要考虑的因素。所处阶段王要基于桥梁建设期和运营期抗撞能力不同的考虑 施工期间，桥梁不具备设计要求的抗撞能力，这期间通常需要联合航道管理、海 事等部门，采取临时通行管理措施，加强施工水域航行安全，采用“以防为主， 防控结合”的原则。运营期则采用“以抗为主，以防为辅”的原则。这也是近年来大 桥建设的经验之一

4.1.2桥梁抗船撞设计宜符合下列规定：

1船撞重要性等级为一级、二级的桥梁，宜采用两水准船撞作用设计； 2船撞重要性等级为三级的桥梁，可采用一水准船撞作用设计。 .1.3桥梁抗船撞设计应按图4.1.3的设计流程进行

图4.1.3桥梁抗船撞设计流程

4.2.1桥梁的抗船撞设防目标应根据船撞重要性等级、船撞作用设防水准确定。 4.2.2桥梁的船撞重要性等级应按照所属公路等级和桥梁分类按表4.2.2的规定 用。对于有特殊要求的桥梁，其船撞重要性等级可根据具体情况研究确定

表4.2.2公路桥梁的船撞重要性等级

不等跨桥梁，以其最大跨径为准； 2国防公路、生命线公路上桥梁的船撞重要性等级应取C1级； 3表列桥梁包括主桥和船舶能到达水域的引桥。 条文说明 抗撞设计中的桥梁重要性等级是根据所属公路等级和结构规模确定的，进而 选用不同的抗撞设防目标和性能要求。 小桥一般不具备桥下通航的条件，因而重要性等级中未予包含。 本规范分类原则与国际通用的性能分类基本对应。美国《公路桥梁船撞设计 指南》对桥梁重要性分为以下3类： I类：为社会安全机构、消防结构、公共卫生机构、应急救援结构等应对紧 急情况提供关键运输路线的桥梁；连接国家级枢纽交通和通信设施、资源和能源 供应基地的桥梁；连接重要军事设施的桥梁。 II类：除I类、II类以外的桥梁； III类：承担的车辆和人员交通量稀少且周围无关键安全和社会功能节点交通 需要的区域性桥梁。

表4.2.3船撞作用设防水准划分

条文说明 交通运输部科技项目“西部地区内河桥梁船舶防撞标准和设计指南的研究” 成果表明，桥梁结构体系的抗撞能力按照性能分级，主要考虑桥梁被撞后的承载 能力变化、使用功能影响和可修复性问题；桥梁构件的抗撞能力按性能分级，主 要考虑构件的可修复性；桥梁按照设防水准和重要性分类构成各级性能的矩阵列 表，即桥梁抗撞性能目标。本节的这几个系列表格构成了基于性能抗撞设计的目 标体系，也就是设计要达到的目标和对设计结果进行评价的标准。

4.3.1抗船撞性能验算应分别进行强度验算和变形验算。

4.3.1抗船撞性能验算应分别进行强度验算和变形验算。

4.3.2抗船撞性能验算应符合下式规定：

4.3.2抗船撞性能验算应符合下式规定：

Sad ≤Rd Sad = S(G; F; Fw; Qak)

Rd一桥梁构件的抗船撞性能，按附录A的规定计算； Sad一桥梁构件在考虑船撞作用的偶然组合下作用效应设计值； F一设防船撞力； Fw一水流、波浪压力标准值； 条文说明 本条给出了撞击作用偶然组合需要考虑的作用。明确了温度作用等不参与撞 击组合，是对现行《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60）的补充。船撞作用属于 偶然作用，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60）的规定，偶然组合各类作 用的分项系数统一取1.0，参与组合的主要可变作用取其频遇值或准永久值，这 里规定参与船撞组合时汽车荷载取其准永久值。美国《公路桥梁设计规范》中 船撞组合考虑了0.55倍的汽车荷载，与本条规定类似。

录A计算。 4.3.4当墙（板）式构件承受面外力时，应按柱式构件进行抗撞验算；承受面内 力时，抗剪能力应按附录A计算

5设防船撞力与设防代表船型

信息和数据的表达应满足设计的需要和有关规定的要求

信息和数据的表达应满足设计的需要和有关规定的要求，

条文说明 详实和可靠的桥区通航环境信息是合理评估桥梁受船舶撞击风险的基础，因 比需要对相关的信息进行全面和深入的调查。附录B给出了需要调查的船舶相 关信息。

5.1.2设防船撞力宜根据设防代表船型、撞击速度，采用第5.1.3条和5.1.4条的 公式计算。当不具备分析条件时，也可按照现行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60）的规定取值

5.1.3轮船的设防船撞力计算应符合下列规定

式中： F一轮船撞击力设计值（MN)； a——轮船撞击力系数，取0.033 n—一几何尺寸的修正系数：

表5.1.3a0、bo的取值

2与桥梁上部结构撞击时，甲板室撞击力设计值应按下式计算：

图5.1.3附连水质量系数

式中： FM——榄杆撞击力设计值（MN)； Km—系数，取 0.133。

3船舶梳杆撞击力计算

5.1.4和桥梁撞击时，驳船撞击力设计值应按下式计算：

F一驳船撞击力设计值（MN）； M一满载排水量（t）； V——船舶撞击速度（m/s），按本规范第5.1.5的规定取用。

F = 0.015.M0.70 .V

驳船撞击力的比较(MN）（船舶撞击速度3m/s）

5.1.5船舶撞击速度宜根据桥区水域的实测数据或可靠的模拟试验数据确定。当 不具备分析条件时，船舶撞击速度可按图5.1.5速度曲线采用公式（5.1.5）计算：

式中： V船舶撞击速度（m/s）：

图5.1.5船舶撞击速度曲线

VL一 一水域特征流速（m/s），根据桥址处水文统计确定； x一桥墩中心线至航道中心线的距离（m）； 航道中心线至航道边缘的距离（m）； 航道中心线至3倍船长处的距离（m）

船舶撞击桥梁的速度是确定撞击力的关键要素之一，按船舶失控情况考虑， 其下限值V取水流速度，上限值Vu取正常船舶航速（含水流速度），需要根据 桥止处的通航船舶航速调查、气象水文调查确定。其中，水流速度包括洪水期高 水位、枯水期低水位和通航水位等多个状况。 值得注意的是，撞击速度沿航道中心线向两侧递减，3倍船长以外的可通航 水域仍然有撞击速度，意味着仍然有撞击力。3倍船长来源于美国的船撞设计指 南。 5.1.6桥梁下部结构设计时，横桥向船舶撞击力应垂直于桥轴线；顺桥向船舶撞

5.1.6桥梁下部结构设计时，横桥向船舶撞击力应垂直于桥轴线；顺桥向船舶撞 击力取横桥向船舶撞击力的1/2；两者不组合。 5.1.7可能受到船舶甲板室或榄杆撞击的桥梁上部结构，应验算横桥向船舶撞击 对结构的作用。最小值可取船舶漂流速度下甲板室撞击力或杆撞击力计算， 其作用方向宜垂直于桥轴线

桥梁上部结构被船舶杆、塔台等突出甲板部位撞击的概率大，世界各地发 生船舶撞桥的实例也是如此。上部结构一旦被撞，桥梁和船舶均呈现损坏、损毁 的概率较大。

杀文说明 将全年存在碰撞风险的通航船舶按从大到小排列，按5%准则，设防代表船型 取第50位船型或概率分布为5%船型的较小者；按10%准则，设防代表船型取 第200位船型或概率分布为10%船型的较小者。

1采用第4.2.3条规定的船撞作用设防水准，按附录C的规定确定桥墩或基 出的设防船撞力。 2由设防船撞力，采用5.1.3条、5.1.4条规定的撞击力计算公式和第5.1.5条 规定的撞击速度确定设防代表船型

6.1.1桥梁主体结构船撞效应宜采用质点碰撞方法、或强迫振动方法计算。当需 要精确模拟船舶与桥梁相互作用过程，获得桥梁结构总体受力、局部受力及结构 位移、内力的动态响应时，可采用数值模拟计算方法

按照现行规范规定，船舶撞击力作用于桥墩上，桥梁结构的响应可采用等效 静力方法计算确定，包括桥梁结构的内力、变形等。等效静力方法忽略了冲击动 力效应，案例分析表明一些情况下会产生工程设计不可接受的误差。近年来，将 撞击作用按照动力学的理论作用于桥梁结构上，并计算分析桥梁结构的动力响应 发展比较迅速，已经成为桥梁结构撞击计算分析的主流方法，如强迫振动法、质 点碰撞法。等效静力法计算精度不高但方法简单，适合于桥梁设计的初步设计及 以前的阶段。强迫振动方法和质点碰撞方法等可以提供更合理的船撞效应计算结 果，适用于施工图设计、专题研究等工作。质点碰撞法可以降低因桥梁构件柔度 引起的计算误差，因此，本规范推荐采用该方法。 数值模拟计算方法是通过建立船舶和桥梁的有限元模型，动态模拟船撞桥的 过程，能够精确模拟船舶与桥梁相互作用过程，近年来在实际工程中得到了广泛 应用。

6.1.4船舶撞击力的着力点应符合下列规

船胎舶撞击力的看力点应符合下列规定： 轮船满载时，撞击力着力点应取船舶型深2/3处：轮船空载时，撞击力着

力点应取船舶型深1/2处。 2驳船撞击力着力点应取船头1/2处； 3无需确定设防代表船型时，撞击力着力点可选在水面以上2m处。

6.2.1采用质点碰撞方法时，桥梁的有限元模型应满足第6.1.3条的规定，船舶 撞击作用采用质点弹簧模型，如图6.2.1所示，

建筑造价、预算、定额图6.2.1质点矿撞法动力计算模型

表6.2.3阻尼比取值

6.3.1采用强迫振动方法时，桥梁的有限元模型应满足第6.1.3条的规定，船舶 童击作用采用强迫力模型，如图6.3.1所示。

6.3.2采用强迫振动方法时标准血压，强迫力模型应按附录D的规定取值。 6.3.3采用强迫振动方法时，结构的振型阻尼比应按表6.2.3取值

图6.3.1强道振动法动力计

7.1.1结构性防船撞设施应使桥梁主体结构承受的船撞效应下降到主体结构自 身可接受的水平。