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1、航道上的桥梁结构船撞抗力分析陈正(重庆交通大学土木工程学院,重庆400074)摘要:伴随着社会经济的快速发展,交通运输业的发展也墩船撞力与其船撞抗力的比较,检验和评价主墩的结构安不断加快,现代化的大吨位船舶数量也日趋增加,为保证船全性。舶和桥梁结构的安全,对航道上的桥梁桥墩进行船撞抗力分3)根据桥墩船撞抗力的计算结果和防撞安全度标准,确析,是一项系统性的安全保障工程。定是否采用防撞设施。关键词:航道;桥梁;船撞抗力计算计算假定:当船撞力让主梁、桥墩及桩基等构件中最先中图分类号:U442．5文献标志码:A达到承载能力极限
2、状态时的船撞力为桥墩抗力,计算中采用文章编号:1672-4011(2017)07-0140-03的假定如下:①桩基按照受拉构件计算其承载能力;②墩身DOI:10．3969/j．issn．1672-4011．2017．07．067按照偏心受压构件计算其承载能力。1工程概况与计算目的2计算内容以广东省某大桥为计算背景,该大桥为6×33+4×50+大桥主墩船撞抗力的计算,主要根据桥墩承载能力极限(82+2×128+82)+7×50+6×16m的27跨混凝土梁式状态的船撞作用效应计算,确定桥墩的船撞抗力。桥。桥梁全长为1274
3、．87m,宽度为12．5m。主桥为82+23荷载效应组合×128+82=420m的四跨一联预应力混凝土连续箱梁桥。大桥于1999年6月建成。桥梁设计荷载标准为汽车-超20在该计算分析当中采用的荷载组合为恒载+活载+横级,挂车-120,设计洪水位为22．766m(黄海高程),设计洪向船撞击力,计算方法来自于桥梁规范当中船舶撞击力的计水频率标准为1/100,设计地震烈度为6度,按7度设防。算公式。设计最高通航水位为20．49m(20年一遇洪水位,黄海4计算原理高程),设计最低通航水位为0．70m。大桥的设计通航标准为内河一
4、级航道,设计通航船舶吨1)采用JTJD60-2015《公路桥涵设计通用规范》4．4．2级为3000t,设有两主通航孔和两副通航孔。主通航孔设计的要求,假定内河船舶的撞击作用点为计算通航水位线以上净高为12．5m,设计净宽为90m;副通航孔设计净高为8m,2m处的桥墩宽度或长度的中点。航道内船舶对桥墩的撞设计净宽为70m。随着船舶吨级的增大而增大,主桥11号击力的计算可以采用静力法来进行,即将桥墩上接收到的有~13号主墩的船撞频率、承受的船撞力也将变大,因此,进行效动能假定全部转化为静力功,同时,依靠一定的经验系数桥梁桥
5、墩抗力计算是很有必要的。计算得到。桥墩的船撞抗力,是桥墩承载能力极限状态能抵抗的船2)桥梁墩台的等效抗撞力主要考虑在船撞下墩结构承舶撞击力。肇庆西江大桥主墩船撞抗力的计算,目的是检验载能力、扩大基础的抗滑移和抗倾覆能力、地基承载力、单桩主墩设计船撞荷载作用下有无FRP防撞浮箱保护的结构安承载力和桩基础混凝土的强度等多种因素,拟定采用承载能全性提供计算依据和评价标准。力极限状态计算得到的桥墩船撞力的最小破坏值为桥梁墩桥墩船撞抗力计算的计算目的,可分项表述如下。台的船撞抗力,正常使用极限状态计算得到为后期设防的抗1)根据桥
6、墩各控制计算水位(最高通航水位和最低通航力值。#水位)、船撞危险方向(横桥向正撞、顺桥向正撞)和承载能3)在该计算分析中,以42墩为例进行计算,在计算基#力极限状态计算得到的主墩各构件不同受力状态和最不利础(42主墩为桩基础)抗力时,将横桥向的水平作用力添加作用效应组合的船撞抗力,确定保证桥墩和全桥结构安全的到相应水位线以上2m的恰当位置,从而进行计算桥墩墩底最小极限抗力。的内力和桩基的最不利内力。计算得出内力后,按照JT-2)根据桥墩各控制计算水位(最高通航水位和最低通航GD62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝
7、土桥涵设计规水位)、计算船撞方向(横桥向正撞、横桥向斜撞)和桥墩保范》5．3．5的要求,采用矩形截面偏心受压构件计算其正截护模式(无浮箱保护模式和有浮箱保护模式)计算得到的主面抗压承载能力。等墩底或者桩基的压力接近构件自身的抗力时,此时施加在构件上的水平力就是基础的自身最大收稿日期:2017-03-10;修回日期:2017-03-13抗力。·140·4)当桥梁墩台为矩形截面偏心受压构件时,它的正截面的抗压承载力计算应符合JTGD62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》5．3．5的要求。5计算方法图2主
8、桥的有限元计算模型立面图大桥主墩船撞抗力及其设防船撞力的计算,采用如下计算步骤的简化计算方法。#1)本计算分析以42墩在最高通航水位(13．606m)处的船撞力计算分析为例进行分析。船撞力作用位置在最高通航水位线以上2m处,即桥墩15．606m的地方为该计算桥墩撞击力作用点,在该处添加计算得到的静力,采用大型有限元软件MIDAS/
