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固定式桥梁防撞岛原理解析

2017-07-17

事件引入:2017年04月01日,珠海莲溪大桥被载千吨货船撞移位一米以上,导致莲溪大桥有桥体不稳定的现象,桥上的自来水管道已破裂,货船倾斜。

船(车)撞桥事故在世界各地一直在不断地发生,船撞桥事故的频率远比我们想象的更高。由船撞桥事故所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。很多船撞桥事故轻则损失数万元,重则人员伤亡,损失以数百万、数千万甚至数十亿美元计,大量的间接损失更是难以计算。因此对桥梁采取防撞措施尤为必要,其根本目的是:防止桥梁遇船舶(车辆)撞击力而发生结构毁坏,同时尽可能地保护船舶(车辆),将损失减少到最低程度。

为了防止船舶与桥墩相撞,或尽量减少船与桥墩碰撞时所产生的撞击力,保护桥梁不受到大的破坏,桥梁设计及研究人员进行了大量研究工作。除了制定严格的通航规则和监督措施外,设置各种防撞装置也是有效的方法之一。目前常用的防撞方式分为直接在桥墩上加防撞装置和在桥墩周围设置防撞设施两种方式。

直接在桥墩上加防撞装置的防撞原理是:一旦船舶失控与桥墩发生碰撞,利用防撞装置来吸收部分撞击能量,减小船舶对桥墩的撞击力;另一种方法则是在桥墩外围设置防撞设施,使失控船舶首先与桥墩外围的防撞装置碰撞接触,保护桥墩不直接受到船舶碰撞,或外围防撞设施受到船舶撞击破坏后,降低船舶速度,从而减小船舶对桥墩的撞击。

卡本桥梁防撞岛是采用缓冲性能及力学性能较强的GFRP材料来做装置的主要框架,然后辅以其他易变性材料填充新型复合材料夹层结构防撞系统。夹层结构由外壳,消能肋和消能由具有强耐酸碱腐蚀的纤维增强复合材料组成介质组成,外壳和消能肋由具有强耐酸碱腐蚀的纤维增强复合材料组成,消能介质由轻质高强泡沫结构组成,主要为了消耗船舶撞击时的撞击力,以保护船舶和桥梁本体结构免受损伤。

卡本桥梁防撞岛能有效将撞击力分散,消能肋为波形筋段和面层联接,又和消能柱交叉,呈波形和螺旋柱形便具有类似弹簧的结构,是有较强的缓冲变形能力,消能材料受到撞击,消能肋因为撞击力压缩变形,一方面将撞击物的动能转化为弹性势能,另一方面延长了撞击物与复合材料柔性消能护舷的作用时间,最终减少了撞击力的力量。经有限元结构分析轻质高强泡沫在复合材料柔性消能护舷遭撞击变形时产生耗能,防撞结构应允许有较大的变形,通过变形耗能将船的撞击力降低至50%以上。

实际情况表明,船舶与桥墩碰撞现象时有发生,常导致桥梁损坏、财产损失及人员伤亡等重大事故,对桥墩采取必要的防撞措施必不可少,卡本防撞岛的出现将会有效减少这些事故的发生,为人民的生命财产安全保驾护航。