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随着我国国民经济和交通运输业的发展,跨江、跨海等跨越通航水域的桥梁日益增多,其中由于许多桥梁将桥墩设于水中,甚至是航道内,这对水上交通运输造成了不同程度的不利影响,有些桥梁甚至面临严峻的船撞风险。 港珠澳大桥桥区水域船舶通航密度较大,种类较多,一旦由于通航环境条件突变或船舶自身操纵设备异常,会导致船舶在该水域失控,不仅会影响该水域的其他船舶的通航安全,还有可能直接威胁桥梁的安全。为了保证港珠澳大桥建成后对桥区船舶的航行进行有效监管和监控,保证桥区水域船舶发生失控险情后能有效、及时、准确地进行应急响应,非常有必要系统、深入的开展桥区水域船舶失控后运动状态及其运动轨迹预测研究,对开展桥区水域防灾减灾工作,保障桥梁和船舶的安全均具有重要意义。 本文在调研分析港珠澳大桥桥区自然环境、船舶交通流等通航环境特征的基础上,根据桥梁孔跨和桥区航路布置情况,应用已有的船舶失控漂移模型,建立了适用于港珠澳大桥桥区水域的船舶失控运动模型,对船舶舵、车均失控后不采取抛锚措施下的失控运动状态进行研究,并利用Matlab软件研发了符合港珠澳大桥通航环境的船舶失控运动轨迹预测软件,该软件操作简便、界面友好、计算快速、输出结果直观,利用该软件可对船舶在不同风流等自然条件下发生失控险情的过程中,进行运动状态计算分析,判断失控船舶对桥梁可能产生的影响,绘制出船舶失控后的漂移轨迹(或路径),计算失控船舶预计抵达桥位的时间及失控后一定时刻的船舶位置坐标,提前预测船舶对桥梁的影响,以便及时启动应急响应程序,同时根据港珠澳大桥桥区的实际通航环境,确定了不同船型的危险失控区域,提出了相应的船舶通航安全保障措施和应急资源配置。 本研究成果有助于保障港珠澳大桥桥梁安全和通航船舶安全,减少船撞事故,也可为开展桥梁主动防船撞研究及桥区通航安全监管和应急提供技术支撑及决策依据。