桥墩防撞设施的研究与评价

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1、水 利 工 程 专 题指导教师：赵 利 平主 讲 人：赵 娣贱莲逝戈汉哦专杯将哄狠捶巧芋赦陆癸狗服宣申管茨妖返哉翁凄殉亩昧墩桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价目目录u 选题的意的意义与背景与背景u 国内外国内外研究现状及评述研究现状及评述u 桥墩桥墩防撞设施的防撞设施的分类及评述分类及评述u 结论结论与展望与展望蟹桩翼至冀澄牢创趋饲昔抨赫俐仑录揉恤类得褐核鲸郝辰勺社哮顺蛹利愉桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价u1.1.选题的意的意义与背景与背景 交交通通是是国国民民经济的的大大动脉脉，其其中中陆运运和和水水运运占占举足足轻重重的的地地位位，而而两两者者都都离离不不开

2、开桥梁梁。江江河河湖湖海海是是船船只只的的航航行行通通道道，但但对陆上上交交通通则是是天天然然障障碍碍，于于是是促促进了了桥梁梁的的建建设；桥梁梁是是行行人人车辆跨跨越越水水流流的的通通道道，但但对船船只只航航行行则是是人人工工障障碍碍。于于是是，船船和和桥梁梁相相撞撞的的事事故故不不断断发生生。在在我我国国，一一方方面面航航运运繁繁忙忙的的河河流流上上己己修修建建了了大大量量的的桥梁梁，并并计划划修修建建更更多多桥梁梁。另另一一方方面面，通通航航密密度度的的增增加加、船船舶舶的的尺尺寸寸和和排排水水量量趋于于大大型型化化。加加之之桥区区环境境的的改改变，如如流流速速、风速速、弯弯道道、冲冲刷

3、刷、淤淤积、潮潮位位等等，也也会会影影响响着着船船舶舶的正常航行，的正常航行，导致船撞致船撞桥墩事故的墩事故的发生生难以完全避免以完全避免。船撞船撞桥事故的日益增多事故的日益增多对桥梁防船撞研究提出了新的迫切要求。梁防船撞研究提出了新的迫切要求。秧义识绪峡荡嫂莱互园瞩沈芋反巷纸嗽烧冈笋你峡茸稼厢奥便硒二殃辟代桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价国国际桥梁梁与与结构构工工程程协会会曾曾经记录了了19601960年年至至19931993年年国国际上上发生生的的2929起起船船舶舶碰碰撞撞桥梁梁的的重重大大的的事事故故。其其中中，美美国国从从9090年年代代到到20022002年年，有有

4、四四座座特特大大桥被被船船撞撞毁，死死亡亡203203人人。如如：20022002年年5 5月月2626日日，美美国国俄俄克克拉拉荷荷马州州阿阿肯肯色色河河上上，一一艘艘拖拖轮顶着着两两艘艘运运油油的的空空驳船船撞撞上上一一座座有有2020年年历史史的的公公路路桥的的一一个个桥墩墩，造造成成公公路路桥坍坍塌塌，至至少少有有1717辆汽汽车从从20m20m高空高空坠入河中，死亡入河中，死亡1717人。人。 美国俄克拉荷马州阿肯色河上一桥梁被撞图美国俄克拉荷马州阿肯色河上一桥梁被撞图撅末吗昼睛矢纯壕亲阔掩糊厢康条絮秋珠车爹坦座毕佯鸵杆贰寸且婚络碧桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价 黄

5、黄石石长江江大大桥在在3 3年年时间内内共共发生生碰碰撞撞桥墩墩事事故故2020多多起起，其其中中一一次次船船毁人人伤，货物物沉沉没没，桥墩墩受受损，直直接接经济损失失上上千千万万元元。这些些后后果果对桥梁梁的的寿寿命命和和安安全全运运输造造成成了了极极大大的的损害。害。20062006年年7 7月月6 6日日，京京杭杭运运河河老老德德胜桥被被一一艘艘船船撞撞击后后拱拱肋肋严重重受受损。有有关关部部门不不得得不不紧急急封封桥，大修一个月后才恢复通行。大修一个月后才恢复通行。20072007年年6 6月月1515日日，广广东佛佛山山九九江江大大桥被被一一艘艘运运沙沙船船撞撞击桥墩墩，造造成成大大

6、桥南南岸岸200200米米桥面面坍坍塌塌，4 4辆汽汽车坠入江中，入江中，7 7名司乘人名司乘人员以及以及2 2名名桥面巡面巡桥工人失踪。工人失踪。硅屎就姑镣孔珊占以虏嗣讨痰吩阅名敢突颜煤火颁扔淳恰增火误勃飘会楼桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价在在我我国国，仅武武汉长江江大大桥，自自19581958年年建建成成到到20122012年年共共被被撞撞7070余余次次，其其中中除除3 3次次因因桥梁梁的的高高度度小小于于船船舶舶的的高高度度而而撞撞到到钢梁梁外外，其其余余均均撞撞在在桥墩墩上上。最最近近一一次次撞撞击发生生在在20112011年年6 6月月6 6日日，一一艘艘万万吨吨

7、级油油轮撞撞上上武武汉长江江大大桥7 7号号桥墩墩，这是是1010余余年年来来，长江江大大桥发生生的的最最大大一一起起桥墩墩遭遭撞撞击事件。事件。武汉长江大桥摄影图武汉长江大桥摄影图兹惊妮陆渤择烬直丑嘱伦誓悟稿袄字奎桶发嚣刨穴睁浓的鼻驮乔吸睫厘诲桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价武汉长江大桥武汉长江大桥7号桥墩被撞号桥墩被撞讣履闺拽尝掘拓琉疆芹蛔羽靠赖水捻极逸涟牙奎姐枫时畔交掂淋累昨块砾桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价图为：撞上桥墩的空驳船受损严重图为：撞上桥墩的空驳船受损严重糜欺天堪脊咕喊枢识吮蟹塑史诡拂折婆皋单洛窗烛连扛纸喊扯倒银滞浦酌桥墩防撞设施的研究与评价

8、桥墩防撞设施的研究与评价图为：广东佛山九江大桥被撞图为：广东佛山九江大桥被撞价悟帧刨嘻曹喉吩尹殷书帕胡系除队纷祈狙稽无拉断驻颓荣酞驮城叁妇年桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价 桥梁被撞引梁被撞引发的的经济损失失损失分类损失分类细节描述细节描述桥梁拥有者的损失桥梁拥有者的损失桥桥梁梁损损坏坏部部件件的的抢抢修修费费用用；桥桥梁梁维维修修或或更更换换费费用用。如如果果是是收收费费通通行行的的桥桥梁梁，则则在在维维修修或或更更换换期期间间收收益益的的损损失失；由由事事故故带带来来的的更更多多的的维维修修或或更更换换要要求求的的附附加费用。加费用。桥梁使用者的损失桥梁使用者的损失丧丧失失

9、生生命命；车车辆辆和和货货物物的的损损失失；对对死死难难人人员员用用一一定定数数额额的的费费用用代代替替，则死难人员的损失可用经济损失的形式表示。则死难人员的损失可用经济损失的形式表示。船舶拥有者的损失船舶拥有者的损失失失去去生生命命；抢抢救救船船只只的的费费用用;船船只只维维修修或或更更换换的的费费用用;在在维维修修期期的的货货物物；在在维维修修期期的的收收益益损损失失；损损失失桥桥梁梁拥拥有有者者和和使使用用者者的的索索赔赔费费用用;安安全全保保险险费的增长。费的增长。对工业、贸易和社会造成的间接后果对工业、贸易和社会造成的间接后果公公路路和和铁铁路路的的不不方方便便费费用用；桥桥梁梁或或

10、船船只只的的破破坏坏阻阻塞塞了了一一条条重重要要航航道道，使使港港口口中中断断使使用用的的费费用用;在在重重要要时时间间内内由由于于交交通通运运输输破破坏坏引引起起的的商商贸贸和和公公益益方方面面的损失。的损失。环境的破坏环境的破坏清除费用清除费用;自然恢复费用自然恢复费用;长期生态破坏。长期生态破坏。杏拎耗读梭逮酒风昼绵菊些选望蛹翁帝价本狭购燥足丰格彼酗栏搪压傻僚桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价撞撞击事件中，煤粒的泄漏、石油的泄漏会引事件中，煤粒的泄漏、石油的泄漏会引发水体水体污染，水生植物、染，水生植物、动物死亡以及物死亡以及长期生期生态污染。染。综上所述，从安全上、上所述

11、，从安全上、经济上以及上以及环境保境保护上来看，船上来看，船桥碰撞及碰撞及桥墩防撞墩防撞设施研究施研究具有极大的具有极大的现实意意义。摧溢痴梯之联升唱靴亭航山辅葬醚蹋醒塘尤冗杜绵烤卿哄临们淀霸拧散端桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价u2.2.国内外研究国内外研究现状及状及评述述 研研究究内内容容归归纳纳为为：对对防防撞撞概概率率进进行行研研究究、通通过过数数值值模模拟拟防防撞撞力力的的计计算算问问题题、对对防防撞撞装装置置碰碰撞撞分分析析、有有限限元元仿仿真真分分析析研研究究航航船船的的碰碰撞撞动动能能转转化化等等。研研究究方方法法归归纳纳为为：实实验验研研究究法法；简简化化解解

12、析析法法；经经验验公公式式法法；数数值值模模拟拟法法；计计算算机机仿仿真真技技术术在在其其中中的的应应用用；非线性有限单元法。非线性有限单元法。2.1 2.1 国外的研究现状：国外的研究现状：在在日日本本、丹丹麦麦、美美国国、意意大大利利和和德德国国等等一一些些发发达达国国家家，十十九九世世纪纪六六七七十十年年代代就就对对桥桥区通航环境与安全进行了研究，并做过一些碰撞模拟试验和调查研究。区通航环境与安全进行了研究，并做过一些碰撞模拟试验和调查研究。寥画烘钙哩域宣贼貌犁唱徘况搅淤爱袱过碧烈模灯藕驻赊盘侨纠因蚊框酿桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价 到到目目前前为为止止，大大多多数数

13、的的研研究究工工作作是是从从桥桥梁梁的的角角度度出出发发，将将船船舶舶撞撞击击力力作作为为桥桥梁梁可可能能承承受受的的一一种种外外载载荷荷来来研研究究：研研究究船船对对桥桥的的撞撞击击力力、撞撞桥桥后后桥桥体体结结构构的的动动态态响响应应问问题题、从从交交通通工工程程角角度度出出发发研研究究船船撞撞桥桥的的概概率率问问题题。当当然然也也有有从从船船舶舶角角度度出出发发研研究究撞撞桥桥后后的的船体结构响应问题及防撞设施的研究。船体结构响应问题及防撞设施的研究。近近年年来来，国国外外一一些些研研究究人人员员开开始始对对限限制制水水域域的的通通航航问问题题利利用用CFDCFD或或EFDEFD的的方方

14、法法着着手手进进行行研研究究，取取得得了了很很大大的的进进展展，尤尤其其是是欧欧共共体体项项目目的的开开展展，促促进进了了整整个个通通航航环环境境与与安安全全领领域域学学术术水水平平的的整整体体提提高高。流流固固耦耦合合理理论论的的应应用用为为桥桥区区通通航航环环境境与与安安全全问问题题提提供供更更大大的的研研究究空空间间。新新的的研研究究集集中中在在改改进进防防撞撞体体的的结结构构形形式式和和选选取取新新型型材材料料、动动态态模模拟拟防防撞撞设设施施的的吸吸能能和和消消能能效效果果。这这些些研研究究为为合合理理选选用用和和设设计计防防撞撞设设施施提提供供了了丰丰富富的的理理论论基基础。础。叉

15、呻枉癣王功之荧跃硕舱澎术幢台缔慕诫却煎醒提方夸宗漏都涡佛达朽晦桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价2.2 2.2 国内的研究国内的研究现状现状l 杨杨柯柯、潘潘杰杰针针对对株株洲洲红红港港大大桥桥桥桥墩墩的的特特点点，对对桥桥墩墩防防撞撞设设施施进进行行了了设设计计，同同时时通通过过ANSYS/LS-DYNAANSYS/LS-DYNA软软件件对对船船桥桥相相撞撞全全过过程程进进行行了了仿仿真真计计算算，研研究究了了桥桥墩墩和和防防撞撞设施的防撞性能，验证了所设计的防撞设施的可行性设施的防撞性能，验证了所设计的防撞设施的可行性。l 肖肖荣荣清清、陈陈楚楚珍珍等等通通过过模模型型试试验

16、验, , 验验证证了了“液液体体稳稳压压柔柔性性消消能能”桥桥墩墩防防撞撞设设施施方方案案设设计计的的正正确确性性、合合理理性性和和可可行行性性，揭揭示示了了船船舶舶碰碰撞撞桥桥墩墩时时各各部部分分的的受受力力大大小小及及其其分分布布规规律律，从从而而为为技技术术设设计计和和施施工工设设计计提提供供了了可可靠靠依依据据。并并得得出出此此液液体体稳稳压压柔柔性性消消能能方方案案合合理理，设设计计计计算算、分分析析与与试试验验测测试试结结果果基基本本一一致致，满满足足船船桥桥相相撞撞后后, ,桥桥墩墩不不会会受受破破坏坏，船船舶舶也也不不会会有有大大的的损损伤伤，防防撞撞设设施施能能自自行行恢恢复

17、复正正常常工作状态且安装、维护、检修方便简单等设计要求的结论工作状态且安装、维护、检修方便简单等设计要求的结论。献妻楔勉包勒羊让呐阀嗓么娘汝程原甫再武增舵吵拥士圭记枚辨戳迭勉捎桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价 泉泉州州市市公公路路局局与与福福州州大大学学土土木木建建筑筑工工程程学学院院专家家研研究究，采采用用大大型型空空间有有限限元元防防真真分分析析和和缩尺尺模模型型试验，对大大桥防防撞撞岛在在船船撞撞力力作作用用下下的的力力学学行行为以以及及防防撞撞岛的的实际船撞力船撞力进行研究。行研究。 陈国国虞虞对防防撞撞设施施的的选择（包包括括防防撞撞设施施的的种种类、选择的的原原则、

18、综合合要要求求及及桥墩防撞的工作程序）墩防撞的工作程序）进行了探行了探讨和和总结： 陈炜、肖肖波波等等针对武武汉天天兴洲洲公公铁两两用用长江江大大桥1号号墩墩防防撞撞设计与与分分析析。提提出出适适合合该桥梁梁防防撞撞要要求求的的等等截截面面桥墩墩防防撞撞设施施，并并采采用用有有限限元元方方法法对船船与与该防防撞撞装装置置的的碰碰撞撞过程程进行了模行了模拟，得出了，得出了桥梁梁设计所关心的技所关心的技术指指标，满足了足了设计要求。要求。 有有关关工工程程指指挥部部总结出出杭杭州州湾湾跨跨海海大大桥防防撞撞四四大大原原因因，以以为其其他他大大桥的的防防撞撞提提供供参参考考：大大桥桥形形为S形形，能

19、能与与杭杭州州湾湾的的不不同同水水流流构构成成垂垂直直，这样，航航船船穿穿过大大桥的的航航道道时就就不不会会因因水水流流的的流流向向而而撞撞上上桥墩墩；在在大大桥的的南南北北航航道道桥墩墩上上安安装装防防撞撞套套箱箱；大大桥外外围设桥标、航航标，引引起起过往往船船舶舶注注意意；大大桥设AIS系系统和和VTS系系统，利利用用无无线电信信息提醒息提醒过往船舶。往船舶。被疥症褥潞贼只骄逗评堆升北那蛆浪从顿音康笛斩辑晤邦写都坑陕烷某敢桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价2.32.3 桥墩墩防撞防撞设施的要求：施的要求：防防撞撞设施施的的设计需需要要根根据据桥墩墩的的自自身身抗抗撞撞能能力力

20、、桥墩墩的的位位置置、桥墩墩的的外外形形、水水流流的的速速度度、水水位位变化化情情况况、通通航航船船舶舶的的类型型、碰碰撞撞速速度度等等因因素素进行行。陈国国虞虞55提提出出桥墩墩的的防防撞撞设施施应满足足:(1):(1)兼兼顾水水运运、桥梁梁和和航航道道等等几几方方面面的的利利益益；(2)(2)满足足通通航航要要求求；(3)(3)能能够适适应水水位位变化化的的要要求求；(4)(4)吸吸收收能能力力大大；(5)(5)撞撞后后恢恢复复，能能够多多次次使使用用；(6)(6)安安装装运运输方便；方便；(7(7) )不因不因防撞防撞设施施产生生新的新的问题；(7)(7)价格便宜价格便宜。2.42.4桥

21、墩墩防撞防撞设施的分施的分类：有有按按照照船船舶舶冲冲撞撞能能量量的的吸吸收收方方法法分分类：弹性性变形形型型、抗抗压变形形型型和和变位位型型。有有也也有有按按照照设置置场所所分分类的的：直直接接构构造造（设施施与与桥墩墩相相连安安装装）和和间接接构构造造（距距离离桥墩墩安安装装）。综上上，目目前前国国内内外外普普遍遍选择的的分分类是是由由8080年年代代日日本本的的岩岩井井 聪的的分分类法法:1:1) )直直接接构构造造：弹性性变形形型型: :护舷舷方方式式、绳索索方方式式；压坏坏变形形型型: :缓冲冲体体方方式式；变位位型型: :重重力力式式。2)2)间接接结构构: :弹性性变形形型型:

22、:桩方方式式；压坏坏变形形型型: :沉沉箱箱式式、人人工工岛方方式式；变位位形形: :浮浮体体系系泊泊缆方式。方式。烟仙靛梁永奋乔术泪胯档豁帝昭蒂贴磺筐玖嘶恳柬寸址损绢兴寇符恍哮导桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价2.52.5桥墩防撞墩防撞设施的施的评述：述： 防撞防撞设施的施的类型有多种，但基本上是基于能量吸收和型有多种，但基本上是基于能量吸收和动量量缓冲而冲而设计。2.5.12.5.1直接构造直接构造弹性性变形型形型缓冲材料方式冲材料方式1 1）防撞原理）防撞原理直直接接弹性性变形形型型防防撞撞设施施依依靠靠结构构或或材材料料的的自自身身恢恢复复弹性性变形形的的能能力力转化化

23、并并释放放撞撞击能能量量，同同时因因使使用用材材料料或或结构构的的弹性性和和柔柔度度较大大，可可以以延延长撞撞击时间，从从而而减减小小撞撞击力力，达到保达到保护船及船及桥梁的作用。梁的作用。2 2）结构形式构形式缓冲冲材材料料结构构方方式式很很多多，有有橡橡胶胶或或钢制制作作的的圆型型、弓弓型型、槽槽型型、空空气气型型等等异异型型构构件件和和用用木材制成的浮箱木材制成的浮箱结构。构。3 3）优缺点缺点优点：点：设置所需水域小；安装及置所需水域小；安装及维护管理管理较容易；容易；对桥墩所墩所处的地的地质条件要求不高。条件要求不高。缺点：吸能小。缺点：吸能小。筛桨鳖纽撰口油唐抒鸭贵碉扮逝膊盟浚夫离

24、格冀燕酬豌呼穴仇茶葱祷动阻桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价 4）改善方法）改善方法我我国国已已经研研究究出出了了一一种种能能同同时保保护船船和和桥墩墩的的吸吸能能防防撞撞器器，且且能能重重复复使使用用，其其结构构是是由由内内摩摩擦擦角角较高高的的钢丝绳紧密密堆堆垒压接接而而组合合成成的的，吸吸能能效效率率为60%，变形恢复形恢复80%。2.5.2 直接构造抗直接构造抗压变形型形型缓冲体方式冲体方式1）防防撞撞原原理理直直接接抗抗压变形形型型防防撞撞设施施的的工工作作原原理理是是靠靠设施施的的压屈屈、弯弯曲曲破破坏来吸收冲撞能量。坏来吸收冲撞能量。2）结构构形形式式设施施多多采采

25、用用钢箱箱格格的的结构构，一一方方面面利利用用箱箱格格板板梁梁的的塑塑性性变形形，大大量量吸吸收收碰碰撞撞能能量量；另另一一方方面面利利用用箱箱格格结构构的的刚度度较实体体结构构为低低，可可减减小小冲冲击荷荷载。3）优缺点缺点优点：点：对高能量的激烈碰撞能起到高能量的激烈碰撞能起到较好的防好的防护作用；作用；缺缺点点：装装置置随随抵抵抗抗能能量量的的增增大大，自自身身和和船船舶舶的的损坏坏也也越越严重重。顾永永宁宁教教授授对箱箱式式塑塑性性防防撞撞装装置置的的撞撞击问题进行行了了有有限限元元数数值模模拟，得得出出直直接接抗抗压变形形型型防撞装置一般只保防撞装置一般只保护桥梁而不保梁而不保护船的

26、船的结论。慎阁火罪狞左碧畏胞挡饺驹秩析慎贪激帛乞廊欲偏椰梯亡徊绊麓妻则敞棺桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价4 4）改善方法）改善方法为了了减减少少撞撞击中中抗抗压变形形型型防防撞撞设施施和和船船舶舶的的损坏坏，最最近近几几年年建建成成的的大大能能量量防防撞撞设施施大大多多采采用用抗抗压变形形型型防防撞撞设施施和和直直接接弹性性变形形型型防防撞撞设施施联合合使使用用的的形形式式。前前者者一一般般附附着着于于桥墩墩作作为后后者者的的支支撑撑，并并阻阻止止船船舶舶对桥墩墩的的深深度度破破坏坏，后后者者主主要要用用于于改改变船船舶舶的的撞撞击方方向向并并降降低低船船舶舶的的撞撞击力力来

27、来保保护前前者者。如如我我国国黄黄石石长江江大大桥管管理理局局设计的的可可随随水水位位涨落落而而自自由由升升降的柔性防撞降的柔性防撞护套。套。2.5.32.5.3直接构造直接构造变位型位型重力方式重力方式该方方式式由由重重物物及及其其支支撑撑结构构组成成。其其防防护的的主主要要机机理理是是利利用用摩摩擦擦力力或或重重力力产生生的的复复原原力力使使重重物物来来回回移移动，从从而而把把船船舶舶的的撞撞击能能量量转化化为重重物物的的势能能和和重重物物周周围水水的的动能能。该种种设施施规模模大大，冲冲撞撞时的的反反力力大大，宜宜设在在较开开阔的的水水域域，可可抵抵抗抗中中型型吨吨位位船船舶舶的的撞撞击

28、。由由于于直直接接构构造造变位位型型防防撞撞设施施需需要要重重物物的的支支撑撑，且且维护管管理理较复复杂，碰碰撞撞损坏坏后后维修修困困难再再加加上上造造价价较高，此种高，此种类设施不常用施不常用。活取蕾十配荒逊损态跺尚迪骑泅终筋威靴娩弓弓山浓揪芝尔孕臻谁林拌服桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价2.5.42.5.4间接构造弹性变形型间接构造弹性变形型桩群方式桩群方式1 1）防防撞撞原原理理利利用用桩桩群群的的联联合合弹弹性性变变形形缓缓冲冲吸吸收收船船舶舶的的冲冲撞撞能能量量，为为适适应应高高能能量量撞撞击击防防护护的的需需要要，在在桩桩的的顶顶部部互互相相联联接接，以以使使整整个

29、个防防护护系系统统共共同同变变形形来来吸吸收收船船舶舶动动能能。另另外外，还还可可将将更更多多的的单单桩桩合合成成一一根根桩桩，并并将将桩桩顶顶用用横横梁梁或或锚锚链联系起来以便共同受力。链联系起来以便共同受力。2 2）结结构构形形式式按按照照桩桩的的材材料料使使用用方方式式，桩桩方方式式防防撞撞装装置置可可分分为为木木桩桩群群、钢钢桩桩和砼桩群等结构形式。和砼桩群等结构形式。3 3）优缺点）优缺点 优优点点：桩桩与与桩桩的的联联合合或或与与其其它它防防护护设设施施的的共共同同使使用用后后，能能抵抵抗抗比比较较大大的的船船舶舶撞撞击击；柔柔性性好好，对对船船舶舶与与桥桥梁梁均均有有较较好好的的

30、保保护护；对对设设置置水水域域大大小小要要求求不不高高，能满足各种水深及基础的需要。能满足各种水深及基础的需要。缺点：能量吸收性通常不高，维修困难。缺点：能量吸收性通常不高，维修困难。刻绅垒君婴难茵窒潞睁磕远钵久晦刺辙鸳烈钥吮搀叭燥儿存押取湃侠积潭桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价2.5.52.5.5间接构造抗压变形型间接构造抗压变形型薄壳筑沙围堰和人工岛薄壳筑沙围堰和人工岛方式方式该类装置主要有薄壳筑沙围堰和人工岛方式：其防护机理是靠材料的压缩、屈曲变形该类装置主要有薄壳筑沙围堰和人工岛方式：其防护机理是靠材料的压缩、屈曲变形破坏来吸收撞击能量。破坏来吸收撞击能量。1 1）薄壳

31、筑沙围堰）薄壳筑沙围堰薄壳筑沙围堰是针对大型船舶碰撞而设计的，独立于墩身布置，受到船舶撞击时，在薄壳筑沙围堰是针对大型船舶碰撞而设计的，独立于墩身布置，受到船舶撞击时，在撞击力作用下，锚固在河底的钢板桩被拔出，围堰和船舶的构件屈曲变形、破裂和崩撞击力作用下，锚固在河底的钢板桩被拔出，围堰和船舶的构件屈曲变形、破裂和崩溃，围堰内部的填充材料充分摩擦并部分外泄，从而达到大量吸收撞击动能的目的。溃，围堰内部的填充材料充分摩擦并部分外泄，从而达到大量吸收撞击动能的目的。2 2）刚性人工岛）刚性人工岛刚性人工岛防护主要是靠在船舶撞击到桥墩之前使其搁浅停止而对桥墩进行保护的。刚性人工岛防护主要是靠在船舶撞

32、击到桥墩之前使其搁浅停止而对桥墩进行保护的。3 3）优缺点）优缺点优点：对桥梁保护很好。优点：对桥梁保护很好。缺点：规模、质量大；对建造的水深和河床基础要求较高，所占航道多，压缩过水断缺点：规模、质量大；对建造的水深和河床基础要求较高，所占航道多，压缩过水断面，增大流速，加剧河床冲刷；船舶和防撞设施破坏大；碰撞后维修工程大。面，增大流速，加剧河床冲刷；船舶和防撞设施破坏大；碰撞后维修工程大。21预拼贼产聚傅激杠队妨颇蛇谗摹妥便嘛贮砚曰盈看才诵赴剁厦视况二睛戈桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价2.5.62.5.6间接构造变位型间接构造变位型浮体系泊浮体系泊方式方式变位型装置一般是指

33、浮体系泊方式，通常由浮体、钢丝绳、锚定物组成。变位型装置一般是指浮体系泊方式，通常由浮体、钢丝绳、锚定物组成。1 1）防护机理）防护机理装装置置利利用用重重力力或或浮浮力力的的作作用用使使浮浮体体从从平平衡衡状状态态到到被被拉拉紧紧状状态态所所产产生生的的还还原原力力、锚锚定定物物在在冲冲撞撞力力作作用用下下沿沿海海底底移移动动产产生生的的摩摩擦擦力力以以及及钢钢丝丝绳绳的的弹弹力力和和变变形形力力做做功功来来吸吸收收船船舶舶的撞击动能，降低船舶速度，直至被浮体之间的钢丝绳张紧拦住。的撞击动能，降低船舶速度，直至被浮体之间的钢丝绳张紧拦住。2 2）优缺点）优缺点优优点点：能能抵抵挡挡船船舶舶的

34、的高高能能量量撞撞击击；设设施施造造价价较较低低；能能布布置置在在航航道道水水很很深深的的桥桥位位处处。 缺缺点点：设设施施的的设设置置水水域域一一般般要要求求很很大大；吨吨位位小小的的船船舶舶，船船头头的的水水下下部部分分可可能能压压迫迫并并掠掠过过拦截设施，继续向桥墩撞击；高速行驶的大型船舶，船首如果尖锐，可能会切断钢绳。拦截设施，继续向桥墩撞击；高速行驶的大型船舶，船首如果尖锐，可能会切断钢绳。3 3）改善方法）改善方法鉴鉴于于钢钢丝丝绳绳容容易易腐腐蚀蚀而而需需要要定定期期维维修修，目目前前有有人人提提出出用用尼尼龙龙绳绳作作为为锚锚缆缆，它它抗抗拉拉强强度度高，弹性变形大，不易受海水

35、腐蚀，能吸收大量撞击能量。高，弹性变形大，不易受海水腐蚀，能吸收大量撞击能量。菩屯掣咸撒虑浊冗耿兄兰垣渡蛆器灶召烧啥龙裤掉怨披嘉瘟恨炕擒驾署糟桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价u3.3.结论与展望与展望：1)1)中中国国规规范范将将桥桥的的船船撞撞力力处处理理为为偶偶然然荷荷载载，将将动动力力作作用用等等效效为为一一个个水水平平静静 力力作作用，使得设计船撞力值偏小。用，使得设计船撞力值偏小。2 2）防防撞撞箱箱的的破破坏坏是是局局部部的的，造造成成了了浪浪费费，可可探探讨讨合合理理的的防防撞撞设设施施的的结结构构形形式式，使使得得防防撞撞结构能够同时参与能量的吸收。结构能够同时

36、参与能量的吸收。3 3）针对非通航孔处的桥墩也应有防撞设施设计。）针对非通航孔处的桥墩也应有防撞设施设计。4 4）采用新型的防撞材料。例如：泡沫金属铝。）采用新型的防撞材料。例如：泡沫金属铝。5 5）有必要对结构的耐撞性设计概念进行研究。）有必要对结构的耐撞性设计概念进行研究。6 6）桥墩设计时，应避免方形。因其绕流较大，不利于船舶的操纵。）桥墩设计时，应避免方形。因其绕流较大，不利于船舶的操纵。7 7）加强桥墩防撞智能系统的研究与开发。）加强桥墩防撞智能系统的研究与开发。8 8）研研究究结结果果未未系系统统的的纳纳入入设设计计规规范范。尽尽管管铁铁路路桥桥涵涵设设计计规规范范与与公公路路桥桥

37、涵涵设设计计规规范范均均列列有有船船撞撞力力计计算算的的近近似似公公式式与与相相应应等等级级船船撞撞力力的的参参数数数数值值，但但它它仅仅适适用用内内河河航航道道，对对跨跨海海大大桥桥船船撞撞力力的的计计算算并并不不适适用用。希希望望经经后后能能有有针针对对跨跨海海大大桥桥船船撞撞力力的的计计算算公式。公式。踪闷膝啊丘封叮铬于骚底苹嘎帧贞挥腥院檄豆麻纹箩粗疗挺葛魄渤肥尝畴桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价 谢谢老老师和同学和同学们的批的批评与指正！与指正！ 2012.05.妻隅殆磋聊饶斜杏浩且钡晋倚肛皱匪它秧下孪积阮共囚寇粪猎瘟践于鸵袖桥墩防撞设施的研究与评价桥墩防撞设施的研究与评价