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国内桥梁防撞设施方案比较
国内大桥桥墩防撞设施方案比较
江苏宏远科技工程有限公司
二O一五年一月
大桥防撞方案介绍
根据桥梁防撞原理及相关设计规范,综合考虑研究桥墩自身的抗撞能力、桥墩的位置、桥墩的外形、水流的速度、水位变化情况、通航船舶的类型、碰撞速度等,对需要防撞的桥墩进行桥墩防撞方案设计研究,在满足防撞要求的同时应尽量降低防撞工程造价。
我们对八尺门大桥2#、3#桥墩提出了三种防撞设计方案,具体如下:
1.桥墩防撞方案一:
复合材料消能防撞设施1)、方案介绍
复合材料消能防撞设施主体由纤维增强复合材料、消能柱、增强连接板、耗能闭孔材料制造,主要为了消耗船舶撞击桥墩时的撞击力,以保护船舶和桥梁本体结构免受损伤。
纤维增强复合材料耐腐蚀性能极佳,使用寿命长,能长达几十年,耐受降水、海水等各种恶劣环境中的腐蚀。
复合材料消能防撞设施面层采用纤维制成,能有效将撞击力分散,消能柱为波形筋段和面层连接,呈波形和螺旋柱形便具有类似弹簧的结构,是有较强的缓冲变形能力,耗能材料受到撞击,消能柱因为撞击力压缩变形,一方面将撞击物的动能转化为弹性势能,另一方面延长了撞击物与复合材料消能防撞设施的作用时间,最终减少了撞击力的力量。
耗能闭孔材料在复合材料防撞设施装置遭撞击变形时产生耗能,防撞结构应允许有较大的变形,通过变形耗能将船的撞击力降低至50%以上。
复合材料消能防撞设施特点:
1能量转移,可在撞击瞬间改变撞击力的方向和船体位移方向,同时利用水流的作用,将船舶推离桥墩,沿防撞装置外侧滑走,从而带走船舶大部分动能,大大降低了“船—桥”撞击过程中的能量交换。
2柔性防撞,缓冲吸收效率高—相比无防撞设施的桥墩,自浮式复合材料消能防撞设施可使船撞击力大幅度削减,消能防撞设施弹性模量约为钢材的1/10,能够保护钢结构船舶不受局部损伤(被撞击后不会像钢箱一样割破船舶);消能作用达到50%,从而有效保护桥墩和船舶,尽可能地保护船舶(车辆),将损失减少到最低程度。
3强耐腐蚀性、耐久性、耐撞性、耐疲劳性能优异,性价比高,与传统钢套箱
防撞设施相比,自浮式复合材料消能防撞设施不需要做防腐涂装,且经久耐用使用寿命长达30年,基本不用维护,可承受小船多次撞击,变形后恢复;橡胶柔性消能防撞设施耐气候性差、易老化,使用寿命只能达到5年,消能作用只有10%
4重量轻,运输、安装、更换方便一该防撞体系由各个独立防撞消能单元组成,安装便捷高效,单元节段损坏后维修更换方便。
5可设计性强,可根据具体的桥墩形式,结合通航情况设计出合适的防撞装置;非金属材料,可以防盗;绿色环保,外型美观,颜色可起到警示作用。
复合材料消能防撞设施典型应用
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桥墩防撞设施方案一
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2.桥墩方案二:
固定式橡胶护舷防撞装置
1)、方案介绍
本防撞设施采取在大桥通航孔桥墩的周围安设固定式橡胶护舷,将桥墩保护包
围起来,增加结构整体柔性,防止失控船舶直接撞击大桥通航孔桥墩,船舶撞击事
故发生后,允许撞击破坏后修复,而且修复比较容易。
(如下图所示)
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桥墩防撞设施方案
3.桥墩防撞方案三:
钢结构防撞装置
1)、方案介绍
本防撞设施采取在大桥通航孔桥墩的周围安设固定式钢结构件防撞,将桥墩保
护包围起来,增加结构整体柔性,防止失控船舶直接撞击大桥2#、3#通航孔桥墩,
船舶撞击事故发生后,允许撞击破坏后修复,本方案修复不容易。
(如下图所示)
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以上推荐的三个方案都能够满足大桥防撞要求。
具体特点分析如下:
方案一:
主墩采用复合材料消能防撞设施方案,该方案可降低50%以上的船舶撞击力;在船撞事故发生时,能整体受力的同时还能拨动船头,该装置能更好的保护桥墩和船舶的安全。
并且装置分多个独立分段相互连接,在装置受到撞击破损以后,修复工作简单可行。
其造价相对方案三较低。
该复合材料消能防撞设施方案,在国内多座桥梁上成功应用,效果非常好,有很好的成功工程经验。
方案二:
主墩采用固定式橡胶护舷防撞设施方案,通过缓冲材料的变形吸收部分撞击能量,从而降低船舶撞击力,起到保护船舶及桥梁目的。
但该方案吸收能量有限,防撞性能比方案一差。
如选择该方案,要求桥墩结构设计的自身抗力比前方
案高。
缺点是桥墩上布置设施后景观效果差、耐候性差、易老化,使用寿命只能达到5年,消能作用只有10%。
方案三:
主墩采用在大桥通航孔桥墩的周围安设固定式钢结构件防撞,将桥墩保护包围起来,增加结构整体柔性防撞装置方案。
本方案优点是将防撞钢结构与施工临时支墩结合考虑,缺点是庞大的钢结构体影响美观、钢材耐腐蚀问题无法解决、刚性碰撞(硬碰硬),撞击后对船体和桥墩造成二次损伤、造价高昂、而且需要用到滑轨,容易被海藻类和贝壳类吸附缠绕后滑轨卡死,导致无法自由浮动,由于自重过大又给桥墩增加很大荷载。
江苏宏远科技工程有限公司
2015年1月14日
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