内河桥梁用新型复合材料防船撞护舷的结构设计与工程应用.pdf

《内河桥梁用新型复合材料防船撞护舷的结构设计与工程应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年第7期玻璃钢／复合材料63内河桥梁用新型复合材料防船撞护舷的结构设计与工程应用祝露，刘伟庆，方海，周叮(南京工业大学土木工程学院，江苏南京211816)摘要：围绕常溧线航道升级改造需要，研发了一种固定式复合材料防撞护舷，通过ANSYS／LS．DYNA有限元软件计算了防撞消能效果，采用真空导入工艺实现了工业化制造，通过钢管混凝土定位桩和膨胀螺栓实现了防撞护舷与桥墩之间的连接。结果表明，设置端头防撞护舷后，桥墩受到的最大横桥向船撞力下降38．0％；设置侧面防撞护舷后，桥墩沿横桥向、顺桥向方向受到的最大船撞力分别削减了41．8％、29．3％。复

2、合材料防撞护舷性能优异，能大幅削减船撞力，有效保护桥梁结构安全。适应航道升级改造的需要，为内河航道桥梁的防撞保护提供了新的思路。关键词：复合材料防撞护舷；有限元；船撞力；真空导入中图分类号：TB332；TB301文献标识码：A文章编号：1003-0999(2015)07-0063-061引言2工程概况船一桥碰撞事故时有发生，桥梁遭受船舶碰撞频新孟涌大桥(双幅桥)位于江苏省常州市武进率远高于地震、飓风等灾害；船一桥碰撞事故影响巨经发区，建于2009年，采用预应力混凝土空心板简大，轻则导致桥梁、船舶受损，重则导致桥梁坍塌、船支梁结构，跨径组合为(3x2

3、0+3x30+8x20)m，桥梁舶沉没、人员伤亡、环境污染等严重后果，危及人民通航净空为22x4．6m，桥型布置见图1。本桥梁以生命财产安全。2014年3月9日，上海松蒸公路斜六级航道标准设计(通行100t级船舶)，现阶段该桥塘大桥遭受船舶撞击，被撞桥墩受损严重，产生明显梁所属常溧线航道升级改造，通航等级提升至五级裂缝甚至倾斜现象J。近年来，国内外学者针对船一(通行300t级船舶)，经复核，桥梁通航净空基本能桥撞击力及桥梁防撞保护技术进行了许多研究，主满足300t级船舶的正常通行，但通行大吨位船舶势要研究方法包括试验研究法【2’、简化分析法’和必对

4、桥梁的安全造成影响，故原桥梁需拆除重建或有限元仿真法_6。。。有限元仿真法计算结果可靠，增设桥梁防撞保护设施。桥梁拆除重建不仅造成重可计入结构的大变形、接触、材料非线性和撕裂，能大经济损失，影响交通和生活，也会带来不良的社会精确地再现船．桥碰撞过程，因此被广泛应用。我国影响，因此，通过增设桥梁防撞设施的方式来保护桥内河航运发达，内河航道上许多已建桥梁设计时对梁安全。船一桥撞击力估计不足；随着航运快速增长、航道等级提升，船撞桥事故发生的可能性大大增加；因此，需要通过设置防撞设施的方式来保障桥梁安全。内河桥梁常用防撞形式为防撞墩和橡胶护舷，但存在刚度大

5、、老化性能差等问题。纤维增强复合材料具有轻质高强、耐腐蚀性优异、缓冲性能好等优单位：m点，可用于桥梁防撞设计¨HJ。单位：crfl本文围绕新孟涌大桥，设计了固定式复合材料图1新孟涌大桥总体布置图防撞护舷，借助ANSYS／LS-DYNA软件计算了防撞Fig．1Over~llayoutofNewMenggeBridge设施的消能效果，介绍了复合材料防撞设施的制造本桥通航条件如下：工艺与安装方法。本复合材料防撞护舷的成功应(1)现阶段航道等级提升为五级，通行300t级用，为内河航道桥梁防撞保护提供了新的思路。船舶；收稿13期：2015—01．26基金项目

6、：国家自然科学基金重点项目(51238003)；江苏省高校自然科学研究重大项目(12KJA580002)；江苏省六大人才高峰项目(2003JZ一006)作者简介：祝露(1987．)，女，实验师，博士研究生，主要从事桥梁防船撞与复合材料结构研究，zhuluxuexi08@163．corn。内河桥梁用新型复合材料防船撞护舷的结构设计与工程应用2015年7月(2)船速：4．1m／s(15km／h)；撞设施对4#、5#桥墩承台进行防护。在4#、5#桥墩(3)设计最高通航水位+3．034m(85高程)。承台端头和航道内侧，设置固定式复合材料防撞护舷，形成端头

7、防撞护舷和侧面防撞护舷，见图2。端3防撞设计头防撞护舷设计为箭头型，上表面为坡面，迎撞面最3．1方案比选小高度为1．395m，最大高度为1．616m，最大宽度为内河桥梁大多采用防撞墩和橡胶护舷抵御船舶2．2m，最大厚度为lm，主要用于抵抗船舶的正向撞撞击。防撞墩通常设置于桥墩的上游和下游方向，击，如图3(a)所示；侧面防撞护舷设计为“倒L”型，其防护范围有限，不能有效阻止船舶的侧向撞击；防高为1．4m，宽为1．5m，厚为0．3m，防撞护舷间距为撞墩打桩费用昂贵，且易对原桥梁基础产生扰动；此0．35m、0．6m，主要用于抵抗船舶的侧向撞击，见图3外防

8、撞墩刚性大，碰撞发生时对船舶和人员的伤害(b)所示；防撞护舷基本不占用航道。借助钢管混较大。橡胶护舷可承受多次撞击，但仅适