船对桥墩的正撞力

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1、ISBN7一5608一2503一6/TU"471第十五届全国桥梁学术会议论文集2002.11上海船对桥墩的正撞力陈国虞上海海洋钢结构研究所I摘要1老桥下理在通过的船只与建桥时相比:愈来愈多、愈来愈大、愈来愈快，因此要计算船撞桥的力，校核桥墩对水平力的承载能力，还要增建防御船撞桥的设施;新建跨航线的桥，计算船撞桥的力校核桥墩对水平力的浪载能力，井在建桥同时建设防御船撞桥的设施。这样，在工程实践中需要计算船搜桥的力、船撞桥的力可分正懂力和侧摘力。本文讨论正挽力的计算方法。创造条件合理选择代人的数据可以使世界各国常

2、用的正搜力计算公式得到相近的结果。从而给桥梁工作者可信的数据。关键词船撞桥船撞桥的力kx一、世界上船撞桥墩的力研究综述如果桥的净空足够高，梁不会撞船的上部，则可只对船撞墩方面进行研究讨论。目前，欧洲、美国和亚洲都有专家在研究船撞桥的问题，列出的文献有200篇,(1991年列出153篇，近十年又增加一些，我国桥梁会议上也反映出这方面的研究)其中涉及船撞墩的力的研究亦颇多。国际桥梁和结构工程协会(IABSE)在1991年综述中记录有14种计算船撞力的公式或实例，有的是计算结果，有的是线图，其中有公式6个，有些公式

3、偏于简单，如式中只有一个变量:“多在载重量的船便有多大船撞力”;有的原理有缺陷，如:“多大的动能便有多大的力”，实际上，同一个动能可以由不同质量和速度得来经典力学理论认为不同的质量和速度得到相同的动能时，仍可有不同的撞击力。由于两物体撞击的力与两物体相撞的速度有直接关系，上述外国的公式中，能将速度作为变量代入进行计算的有3个，加上我国公路和铁路规范中的公式，式中均有速度作为变量，这样便有5个公式。对这5个公式的原理进行验证，对公式中可代人的各变量的具体数值进行分析、搜集、统计，对各公式间的差异进行协调，便可利

4、用我国及世界上已有的研究成就发展出解决问题的方法，求出船对桥的正撞力来。以前提供给桥梁工作者的船撞力数据中，不同的公式相差成倍，使桥梁工作者应用困难。我们现在采用的办法是:弄清世界上现存公式的机理，明确它们之间差异，取其合理部分，拼弃其不足之处;遵循我国设计规范，努力搜集切合实际的数据，以便得到船撞墩的正撞)l222船撞墩后镶住不动的正撞力，是一个理论上的最大值，如果不让船镶住不动，动能便会保留在船上，而不是全部参与交换，关键是怎样让船撞上之后不镶住，拨开船头继续前进。例如桥墩两头作成60’的正三角形，正撞变

5、成300斜撞，船撞力减半了。有的公式中已包括了折减的系数。二、最大正扭力计算的五个公式的异同公路规范【71附录四通航河流中的桥梁墩台所受的船只撞击力，如无实际资料时，可按附表4采用⋯⋯。漂流物撞击力可按下式估算:P=WV/(gT)(1)式中尸—漂流物撞击力(kN);W—漂流物重力(kN)，应根据河流中漂流物情况，按实际调查确定;V—水流速度(m/s);T-撞击时间(S)，应根据实际资料估计，在无实际资料时，一般用Is;g—重力加速度9.81(m泞)。铁路规范【8〕第3.4.6条墩台承受船只或排筏的撞击力可按下

6、式计算:F=yVsina[W/(C,+C2)10.5(2)式中F—撞击力(kN);Y—动能折减系数，s/mo.s。当船只或排筏斜向撞击墩台(指船只或排筏驶近方向与撞击点处墩台面法线方向不一致)时可采用0.2，正向撞击(指船只或排筏驶近方向与撞击点墩台面处法线方向一致)时可用0.3;V船只或排筏撞击墩台时的速度，m/s。此项速度对于船只采用航运部门提供的数据，对于排筏可采用筏运期的水流速度;a—船只或排筏驶近方向与墩台撞击点处切线所成的夹角，应根据具体情况确定，如有困难，可采用a=200;w—船只重或排筏重，k

7、N;CIX2—船只或排筏的弹性变形系数和墩台坛工的弹件变形系数。缺乏资料时可假定C,+C2=0.0005m/kNo国际桥梁和结构工程协会(IABSE)指南[9」计算船撞力的公式中，能以船速代入的，有3个:1.敏诺斯基一捷勒一沃易荪(Minorsky,Gerlach,Woision)公式:P=0.024(VD_)2x3(3)式中尸—撞击力(MN);V船速(m/s);D-—船的满载排水量(t);2.索尔一诺特一格林那(Saul一SveIsson,Knott,Greiner)公式:F二二0.88(DWT)'2(VM

8、)Z'3(De,,/D_)Ir3(4)式中尸、—最大撞击力;223DWT—船的载重量;V-撞击的船速(m/s);D-—撞击时的排水量(t);D.,船只满载排水量(t>a3.美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)的公式，经1994年「12〕修正为:Ps=1.2XIO'V(DWT)"2(5)式中Ps—船只的等效正面静撞击力(N);DW，一.船只的载重吨数(t);V—船只的撞击速度(m/s)o第1式