論橋梁防船撞設(shè)施的應(yīng)用現(xiàn)狀

1、    論橋梁防船撞設(shè)施的應(yīng)用現(xiàn)狀    許津玲摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，橋梁的數(shù)量與日俱增，船橋相撞事故的發(fā)生率也逐漸增加。由于此類事故的巨大破壞性，橋梁防撞技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。本文主要討論了目前橋梁中所采用的主要防撞設(shè)施，以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用，同時(shí)對(duì)防撞技術(shù)目前的應(yīng)用概況進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹關(guān)鍵詞：橋梁、防撞技術(shù)前言隨著經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸條件的迅速發(fā)展，船舶的航運(yùn)量越來(lái)越大，因船舶撞擊而導(dǎo)致的橋梁跨塌事件也越來(lái)越多。橋墩的防護(hù)系統(tǒng)是多種多樣的，各有特點(diǎn)，它們性能不同，適用于不同的場(chǎng)合，所以要根據(jù)具體情況慎重選擇。防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)需要根據(jù)橋墩的自身抗撞能力、

2、橋墩的位置、橋墩的外形、水流的速度、水位變化情況、通航船舶的類型、碰撞速度等因素進(jìn)行。陳國(guó)虞1，提出橋墩的防護(hù)裝置應(yīng)滿足：（1）兼顧水運(yùn)、橋梁和航道等幾方面的利益；（2）滿足通航要求，不妨礙船舶航行；（3）能夠適應(yīng)水位變化；（4）吸收能量的能力大；（5）被撞后可恢復(fù)，能夠多次使用；（6）安裝、運(yùn)輸方便；（7）不會(huì)因防撞裝置而產(chǎn)生其他問(wèn)題；（8）性價(jià)比較高。1、防撞保護(hù)裝置的分類目前對(duì)防撞設(shè)施的分類主要有以下兩種方法23：1）1991年，國(guó)際橋梁和結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)（iabse）將通常的橋梁保護(hù)結(jié)構(gòu)分為五類，即：防護(hù)板系統(tǒng)、支撐樁系統(tǒng)、系纜樁系統(tǒng)、人工島或暗礁保護(hù)以及浮動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。2）20世紀(jì)80年代

3、，按照船舶沖撞能量吸收方法和設(shè)置場(chǎng)所的不同，日本學(xué)者巖井.聰對(duì)各種防護(hù)措施進(jìn)行如下分類：按船舶沖撞能量吸收方法分類：彈性變形型-主要通過(guò)防撞裝置的彈性變形來(lái)吸收撞擊能量。抗壓變形型-主要通過(guò)防撞裝置的壓縮壓屈、彎曲破壞等來(lái)吸收撞擊能量。變位型-利用防撞裝置的重力或水體浮力產(chǎn)生的還原力吸收撞擊能量。按設(shè)置場(chǎng)所分類直接構(gòu)造-防撞裝置與橋墩相連安裝。間接構(gòu)造-防撞裝置遠(yuǎn)離橋墩安裝。根據(jù)以上的分類方法，常見的各種防撞設(shè)施如下：1.直接構(gòu)造：彈性變形型：護(hù)舷方式、繩索方式壓壞變形型：緩沖體方式變位型：重力式2.間接結(jié)構(gòu)：彈性變形型：樁方式壓壞變形型：沉箱式人工島方式變位形：浮體系泊纜方式2、防撞保護(hù)裝置

4、介紹2.1護(hù)舷方式橋墩防撞中常用的護(hù)舷方式是橡膠護(hù)舷，它屬于直接構(gòu)造彈性變形型防撞裝置。橡膠緩沖系統(tǒng)4，很少單獨(dú)作為橋梁的保護(hù)系統(tǒng)，它們總是在其它防撞系統(tǒng)中起緩沖體的作用。由于橡膠具有較強(qiáng)的拉壓、彎扭和剪切變形能力，所以在當(dāng)代防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中常得以應(yīng)用，以提供極大的能量吸收能力。按其在防撞系統(tǒng)中所起的作用，橡膠緩沖體可以分為以下兩種類型。（1） 抗壓緩沖橡膠墊層抗壓緩沖橡膠墊層是由一系列安裝在防撞樁或防撞框架后面的橡膠墊層形成的，圖1中的橡膠塊就是設(shè)置的一種方法。防撞系統(tǒng)的能量吸收能力由樁或框架的變形和橡膠墊層的應(yīng)力應(yīng)變特性形成。（2）抗拉緩沖橡膠抗拉橡膠裝置是由翻砂澆注成特殊框架的圓錐形鑄鋼

5、和橡膠組合而成的。實(shí)際上，抗拉橡膠裝置承受的變形有扭轉(zhuǎn)、壓縮、剪切和拉伸及組合變形，它吸收撞擊動(dòng)能的能力也是由這幾種變形合成的。2.1.1特點(diǎn)及使用場(chǎng)合優(yōu)點(diǎn)：1.種類較多，具有不同的力學(xué)性能，可滿足不同的緩沖需要；2.安裝較為方便，材料耐腐蝕，壽命長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用低；3.被撞后易修復(fù)，可以反復(fù)使用。缺點(diǎn)：1.不適用于中等或高能量碰撞事件；2.生產(chǎn)成本較高。適用場(chǎng)合：1.可適用于各種環(huán)境，不受外部環(huán)境條件的影響；2.安裝在不同位置，可抵擋船舶不同角度的撞擊；4.安裝在防撞設(shè)施與承臺(tái)之間，主要起緩沖和均勻分布撞擊力的作用；5.安裝于防撞設(shè)施外部，可減小船舶和設(shè)施本身的破壞。2.2繩索方式繩索方式是將鋼

6、絲繩水平地在橋墩附近水面鋪開，當(dāng)船舶撞擊時(shí)，鋼絲繩發(fā)生彈性變形從而吸收撞擊能量。圖2是繩索方式防撞裝置緩沖吸能原理示意圖。2.3混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)受力機(jī)理不同，混凝土結(jié)構(gòu)可以分為預(yù)應(yīng)力箱式結(jié)構(gòu)和套箱式結(jié)構(gòu)。第一種安裝在承臺(tái)周圍，靠混凝土箱的壓潰變形來(lái)吸收能量，因此屬于直接構(gòu)造壓壞變形型。改變混凝土箱的結(jié)構(gòu)尺寸或箱內(nèi)部的幾何布置，可改變其吸收能量的大小。第二種安裝在承臺(tái)周圍，在承臺(tái)與橋墩之間安裝大量的橡膠件，受到船舶撞擊時(shí)，主要靠船舶的塑性變形和橡膠件的彈性變形吸收能量，因此屬于直接構(gòu)造彈性變形型。2.3.1特點(diǎn)這種防撞設(shè)施的優(yōu)點(diǎn)是：1.造價(jià)適中；2.耐久性好，受到小能量撞擊時(shí)不需要維修，可以反復(fù)使

7、用；3.施工與承臺(tái)同時(shí)完成。缺點(diǎn)：1.對(duì)船舶的損傷較大；2.混凝土套箱受撞之后如發(fā)生損壞，需維修。3、結(jié)論1）橋墩防撞裝置的種類較多5， 應(yīng)依據(jù)船舶尺寸、 類型、 航速以及河流與河床的斷面形態(tài)，并綜合考慮防護(hù)體系的施工能力等來(lái)決定采用何種防護(hù)類型的裝置。2）每種防護(hù)裝置都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用范圍，解決橋墩防撞問(wèn)題的最好方法就是橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及 多種類型的防撞裝置巧妙結(jié)合。3）隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，防撞理論越來(lái)越成熟，因此越來(lái)越多新型有效的防撞裝置也相繼問(wèn)世。如陳國(guó)虞老先生提出的柔性耗能防撞裝置6參考文獻(xiàn)：1陳國(guó)虞.長(zhǎng)江中游橋墩防撞一一防撞要求的分析。航?？萍紕?dòng)態(tài)，1995（3）：16一19.2damgaard larsen.ship collision with bridges，iabse structoral engineering documents，1993.3巖井聰.關(guān)于船舶對(duì)橋梁的安全設(shè)施.中國(guó)航海，1986（12）.4