乌龙江大桥新型复合材料(frp)防撞体系设计

《乌龙江大桥新型复合材料(frp)防撞体系设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、乌龙江大桥新型复合材料(FRP)防撞体系设计摘要：伴随着世界各地船舶撞击桥梁事故的不断发生，桥梁工程界也越来越重视对桥梁防撞体系设计的研究。目前，国内应用较为广泛的一般是钢套箱防撞体系。本文阐述的是一种新型复合材料(FRP)防撞体系的设计。新型复合材料(FRP)是一种树脂基纤维增强复合材料，该材料具有轻质、高强和耐腐蚀等优点，在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等领域已得到广泛应用，近年来逐渐应用于土木与建筑工程，并受到工程界的广泛关注。新型复合材料防撞体系的研究与开发，使得国内桥梁工程防撞领域

2、多了一种全新的选择。关键词：桥梁；复合材料；防撞；设计分类号：K928.78文献标识码：A文章编号：一、引言根据各种有关资料文献的介绍，船撞桥事故在世界各地一直在不断地发生，船撞桥事故的频率远比我们想象的更高。由船撞桥事故所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。很多船撞桥事故轻则损失数万元，重则人员伤亡、损失以数百万、数千万甚至数十亿美元计，大量的间接损失更是难以计算。在1970〜1974年间，美国内河上发生了811起船撞桥事件，损失了2300多万美元。由国际航海协会常务会议PIANC（Per

3、manentInternationalAssociationofNavigationCongresses）第19工作组戶斤建立的船撞桥国际数据库中包含了151起事故，主要包括发生在北欧国家、日本、美国、德国、英国、法国、比利时和荷兰的船撞桥事故。据统计，在1960〜1993年的33年中，全世界因船撞桥而导致损毁的大型桥梁已达29座，其中美国15座，死亡人数为321人。美国的阳光大桥、澳大利亚的塔斯曼大桥等都在被船撞塌后重建。在我国，船撞桥事故也是频繁发生。如武汉长江大桥（公铁两用）自从1957年建成以

4、来，大约发生了70起船撞桥事故，其中直接经济损失超过百万的大事故超过10起；南京长江大桥建桥至今已发生约30起船撞桥事故；有报道说，白沙沱大桥发生的船撞桥事故达到了上百起之多。据不完全统计，仅发生在我国长江、珠江、黑龙江三大水系干线上的船撞桥事故就迗到3⑻起以上。尽管并非每次碰撞事故都酿成桥毁人亡的重大惨剧，但桥梁的使用寿命、安全性及抗震能力的降低却是肯定的，由此造成中断交通、抢修线路的经济损失也逐年严重。针对这种情况，许多国家的交通部门均要求对一些重要的大型桥梁桥墩予以保护。为此，国外的学者已率先开

5、展了相关的研究，提出了船桥碰撞理论，并设计出了一些桥梁防护设施。我国主要集中在借鉴和参考国外研究成果，进行实例桥梁的防撞装置的设计和应用，其成果被部分规范引用，但桥梁防撞击的研究工作和防撞装置的安装在我国仍然未能引起足够的重视。此外，现有防撞装置几何尺度偏大，外形欠美观，维护费用较高，也不能完全满足现代交通对桥墩防撞装置的要复合材料防撞体系是一种基于能量吸收、动量缓冲而设计的新型防撞体系。能有效防止桥梁因船舶撞击力超过桥墩的设计承载力而造成结构毁坏，同时尽可能地保护船舶，将损失减小到最低程度。防撞体系

6、的外壳为玻璃纤维增强复合材料，该复合材料防撞设施在工厂中采用真空导入成型工艺制备，可在外壳内部填充具有一定抗剪强度的耗能芯材，在复合材料防撞体系弹性变形时吸收碰撞能量，并能够同时保护船与桥墩（塔）。该防撞体系具有以下显著特点：1）具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳等性能。防撞设施的外表采用了强耐腐蚀、力学特性优越的纤维增强复合材料，两侧玻璃纤维面板中间用复合材料增强的芯材来提高结构件的刚度。2）防撞体系为漂浮式。防撞体系可随水位高低上、下浮动；同时防撞体系在平面上呈六边形，当船撞发生时可发生略微转动，有助于

7、拨离船舶行驶方向，减小碰撞力。3）防撞体系安装便捷，可更换。防撞设施由各个独立的单元体通过法兰螺栓连成整体，单个单元节段损坏可方便更换。4）防撞体系可设计性强，造价低。5）造型美观、耐久性好、免维护。目前国内外公认玻璃纤维增强复合材料的使用寿命可在60年以上，且免除了后期防腐维护费用。二、工程概况乌龙江大桥位于福建省福州市乌龙江下游峡口处，乌龙江大桥于1971年9月竣工，是中国较早建成的一座大跨度预应力混凝土T型刚构桥。大桥全长548m,桥跨结构为58m+3X144m+58m。乌龙江大桥由四个T构和三

8、个简支挂梁组成，各刚构间采用33m简支T梁连接，T构与桥台间采用6m长搭板连接。桥宽12m，采用8m宽双箱断面，两侧挑出悬臂板各1.25m。主墩墩身采用钢筋混凝土空心板式桥墩，基础采用钢管桩基础。三、防撞体系设计原则通航水域中设置桥墩，是人为设立的障碍物。安设桥梁防撞保护设施，除了保护桥梁之外，还应保护通航船舶的航行安全、保护环境，以及与自然景观协调。防撞体系的设计需要考虑桥墩的自身抗撞能力、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