浅谈内河通航桥梁桥墩防撞设计_秦进

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1、浅谈内河通航桥梁桥墩防撞设计秦进第7期北方交通•33•浅谈内河通航桥梁桥墩防撞设计秦12进，魏东海(1.江苏省南通市通州区水利局，南通226300；2.江苏省交通规划设计院南通分院，南通226001)摘要：为有效保障船舶和桥梁设施安全，需要对桥梁通航孔桥墩实施安全保障工程，结合工程实例，详细介绍了内河通航桥梁桥墩的防撞设计。关键词：内河通航桥梁；防撞设施；设计撞击速度；船舶撞击作用标准值中图分类号：U443.26文献标识码：B文章编号：1673-6052(2011)07-0033-041前言一般而言，中小桥

2、梁的桥墩横向抗撞击力标准当桥梁不设防撞设施时，船舶一般都较低甚至很低，与桥墩发生碰撞，由于二者的刚度均较大，变形量较小，不能有效消耗撞击动能，桥墩一般都难以抵抗船舶的撞击而造成船毁桥塌事件。所以，桥梁的抗冲击能力一般需要由防撞保护系统提供,以缓冲船舶的撞使桥梁和船舶的损伤程度尽可能减小，目前我击力,国的规范尚没有桥梁防撞设施设计的明确条文。2桥梁防撞设计的冃的及原则设置桥梁防撞的目的是防止桥梁因船舶撞击力保护桥梁结构安全。工超过桥墩的设计承受能力，可以阻止船舶程上通过采用不同型式的防撞设施，撞击力传到桥墩（

3、或桥梁），或者通过缓冲消能防撞设施，延长船舶的撞击时间，减小船舶撞击力，从而最终保护桥梁安全。防撞设施的设计需要根据桥墩的自身抗撞能桥墩的位置、桥墩的外形、水流的速度、水位变化力、情况、通航船舶的类型、碰撞速度等因素进行。防撞设施一般应满足如下要求：（1）对船舶的碰撞能量进行消能缓冲，使船舶或使船舶碰撞力控制在安全范不能直接撞击桥墩，围内。（2）防撞设施不能影响航道的通航，占用航道范I韦I尽量少。（3）通过合理的结构形式、各种缓冲材料的布尽量减小通航船舶的损伤。置，（4）防撞设施制造、安装、维护和修理经济性

4、较好。（5）防撞设施具有很好的可靠性和安全性。在碰撞过程中，大桥（主墩）的防撞设施和船舶（或船队）组成一个运动系统，巨大的船舶动能在极短暂的时间过程中发生转化，各个组成单元的运动要使全部组成单元保持完好状态发生强烈的改变，无损是困难的，在经济上也是不合理的。由于桥、船和防撞设施都是造价昂贵的工程建筑物。大桥的破坏后果最为严重，确保桥梁安全是防撞设施设计的首要目的，为了保证大桥的安全,即使防撞设施和船也是合理的、必耍的。所以，对于设计防撞舶损坏，设施的目的和要求要按照下列原则处理：（1）桥墩的自身抗撞能力较差

5、，防撞设施不宜与桥墩直接连接；防撞设施要能全部或大部消耗碰撞船舶的能量。（2）桥墩基础较弱，防撞设施设置尽量少扰动原桥基础。（3）防撞设施的构造形式和几何形状须使碰撞船只损伤最小，以免造成船舶受损后污染环境。船舶是碰撞事故的责任方，但船舶的沉没也是极人的而且影响航道畅通，应予避免。所以，对经济损失，船舶的保护在防撞设施的设计中也应给予必要的适度考虑，应避免沉船事故。（4）防撞设施不能影响航道通航，占用航道范以免造成航道堵塞。围应尽量少，（5）在一定条件下，防撞设施的损坏是允许的，但应易于修复，以使大桥不失受

6、保护状态。（6）若桥墩承台具有一定的抗撞能力，可考虑其承受小部分船舶撞击力，以使防撞设施的设计更加经济合理。（7）防撞设施要与使用环境相协调，并应基木不影响桥梁原有风貌。3计算参数和模型桥梁尤其是大型桥梁的防碰撞一直是桥梁工程•34•北方交通2011界关注的问题。当前国内外已有多种桥墩防撞设大部分是利用结构的弹塑性变形，消耗船舶碰撞施，能量和延长碰撞作用时间，以期大幅降低船舶碰撞作用力。戈13.1.1计算参数设计碰撞速度图2侧撞示意图船舶碰撞桥墩的原因，主耍按二种方式考虑，一种是航行中由于误操作或气候恶劣等

7、原因碰撞桥墩，另一种是船舶在桥梁上游完全失控，漂流而下撞击桥墩，因此应分别进行计算。(1)船舶航行时碰撞桥墩根据国外公路桥梁设计规范的规定，设计撞击速度取值如下：航道边缘处取限制通航速度，距航道边缘3倍船长处取年平均水流速度，二者之间按直线过渡。(1)船舶漂流撞击桥墩运河正常情况下水流流速为0.8m/s,这种情况下的速度较前一种情况小，所以，取设计船舶碰撞速度为3m/so3.1.2设计碰撞角度根据陈国虞先牛在《船撞桥及其防御》中对船撞桥墩情况的论述，分析运河船撞桥墩的各种可能情况:第一种情况：是一种极端情况

8、，即船1E对桥墩开过來，相撞后顶住不动，船与墩交换全部动能（船舶具有的最大动能值）。若防撞设施迎水面设计为椭圆型，两者相遇瞬间即滑开。运河运输船舶（队）船首形状较多为方首形，所以此种状态是防撞设计时考虑的主要工况O即船侧撞上桥墩。此时船不能维持轴向前进。由于此时船的横向速度比前进的速度小得多，算出的撞击能比直航速度所代表的撞击能小得多O图3船屮侧撞示意图第四种情况：也是一种极端情况，横漂的船正好顶在船的重心上（如