非通航孔桥墩“拦-防”组合防撞方案应用研究-论文.pdf

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1、第4期水利水运工程学报No．42014年8月ANDNE】珏Aug．2014非通航孑L桥墩“拦一防"组合防撞方案应用研究陈明栋，向秭(重庆交通大学河海学院，重庆400074)摘要：非通航孑L桥墩通常结构设计单薄，即便在采用最新防撞技术情况下，也难以将船撞力减少至桥墩自身抗力可承受的范围以内。为解决这一问题，对国内外最新防船撞技术进行了调研分析，提出“拦一防”组合的非通航孔桥墩防撞方法，即触发旋转式拦截网与柔性防撞圈组合的防撞装置。当失控船舶以一定速度靠近大桥桥墩时，首先被桥梁上游的拦截网拦截，在拦截网被拉断过程中，船

2、舶航速将大幅降低。船舶冲出拦网再撞上桥墩时，防撞装置能及早发挥整体作用，化撞击集中力为分布载荷，以及让船尽早滑离而带走尽量多的剩余动能，以达到有效保护桥梁的目的。计算分析研究表明，该装置防撞护效果良好，造价相对低廉，并且易于实施。设计中只要充分结合桥区河床地形，可避免对环境造成负面影响。关键词：非通航孔桥墩；防撞装置；组合方案；拦截消能；柔性耗能中图分类号：U443．26文献标志码：A文章编号：1009—64ox(2o14)o4—0098-07在桥梁防船撞设计中，主航道及主通航桥孑L的安全已得到了足够的重视。经过多

3、年的设计实践，主通航孔桥墩防撞技术已逐渐发展成熟，主流技术是采用直接安装在桥墩边上随着水位上下浮动的柔性防撞装置。由于充分考虑了迎撞角，采用高耗能黏滞性复合防撞圈_3得到低的波阻抗，延长了冲击过程时间]，得以滑开并拨正船头，使船回到正确航向，船的动能大部分保留在船上，在桥墩受到保护的同时，船舶也不会受到明显破坏。然而近年来国内外分别发生几起位于非通航孑L桥墩的船撞桥事故，非通航孑L桥墩的安全问题也逐渐暴露出来。非通航桥孑L桥墩的特点是：桥墩结构单薄、自身抵御船撞能力较差，即使按照当今最先进耗能理念设计的防撞圈，也难

4、达到对桥梁的有效保护。一旦遭遇船舶撞击，极易造成船桥俱毁的悲剧]。目前，国内外专门针对非通航孔桥墩的防撞研究较少，尚无较为有效及成熟的研究思路和方法，以致同样会导致桥梁垮塌的非通航孑L桥墩安全没有得到足够重视。由于非通航孔桥墩自身抗力太小，即使采用主通航孔桥墩防撞技术也无法保障桥梁安全，需要寻求新的研究思路。通过对国内外防撞技术与发展的综合分析，结合非通航孔桥墩的自身特点，研究提出适合于非通航孔桥墩的新型“拦一防”组合式防撞方案。1设计思路现今桥梁的防撞装置可分为直接构造和间接构造两类。“拦”的防撞方案属于问接构造

5、类防撞，有漂浮拦网防撞系统、浮体系泊索防撞系统等方式。但仅靠“拦’’的方式无法达到桥墩防撞安全要求，原因在于系统消耗能量需要很长的缓冲位移，同时失控船舶动能巨大，容易压过拦索或冲破拦网，消能后仍具有很大撞击力，依然对桥墩存在危险。所以本着“消能为主、防撞为辅”的原则，设计采用两道屏障拦截船舶：一是在非通航桥梁上游一定距离布置拦网装置，二是在桥墩上安装柔性浮式防撞圈。工作原理是：当失控船收稿日期：2013—12—05作者简介：陈明栋(1954一)，男，浙江奉化人，研究员，主要从事船闸水力学和港航工程科研工作。通信作者

6、：向神(E-mail：xiangyicsh@163．eom)100水利水运工程学报2014年8月离桥墩的钢杆顶端，布置一根直径为5cm的轻质钢索，通过固定环固定于钢杆上，不与系泊浮体相连。(5)锚及锚链设计为了保证锚、锚链、拦截网在船撞过程中同时破坏，根据锦纶网的承载力，选择链径为28mm的船用有档锚链AM3作为装置所用锚链，在锚链下部连接3m~3m×3m的混凝土锚锭。2．2防撞装置设计(1)防撞装置外型防撞装置设计见图2。z7、z8辅助墩由顺桥向布置的1个13m~5m以及中问对称布置的2个1m~3m的凹槽组成；防

7、撞装置设置在其外围，并将桥墩全部包围。防撞装置外部尺寸为：25．00mx10．52m~3．00IN(长X宽×高)，内部尺寸与墩柱契合，内层的趸船是1个包围在桥墩外面并随水深变化而升降的浮体，可在水位变化时上下自由浮动。内圈与桥墩间留有50cm空隙，设置有缓冲橡胶和消浪透水孔；内外钢围之间除设置构造钢桁外，还需设置柔性橡胶圈，即内层紧密缠绕钢丝绳、外层橡胶包裹，这有利于缓冲船舶撞击。橡胶圈按二排三层布置，每层64个，总共192个，型号@600Cnl。闭钢圈fII辅助墩+(a)平面图(单位：toni)(b)构造图图2防

8、撞装置构造Fig．2Anti—collisionMcility(2)防撞装置头部形状防撞装置上下游的头部设计采用75。迎撞角，有助于在船撞初期迅速拨开船头，改变防撞装置的受力方向。(3)防撞装置高度辅助墩采用的防撞装置总高度为3m，考虑到代表船型满载吃水的深度和空载时船头浮于水面的高度，设计防撞装置在正常使用时水上、水下高度分别为1．2和1．8In(依靠防撞