橋梁防撞設施的分類及應用
目前世界有多種類型的橋梁防撞設施,但其最基本原理和設計依據都是基于能量吸收、動量緩沖而設計的,并且每種橋梁防撞措施都有其特點和使用條件,據此將各種橋梁防撞設施分為如下幾類:
1、彈性變形型橋梁防撞設施
直接構造彈性變形型橋梁防撞設施,其原理是以彈性變形吸收沖撞能量。
主要采用木板、橡膠等材料,形成橋墩周圍的緩沖保護層。例如當橋梁所處的航道水位漲落幅度較大時,從橋梁和船舶的安全角度考慮,可以選擇浮式柔性護套作為防撞措施,其構造以裝配式蜂窩狀充氣膠囊為王體,同時輔以柔性護舷和鋼浮箱等附屬設施,可隨水位漲落而自由升降,當航船不慎碰向橋墩時,可將短時間較大強度的沖擊碰撞變成延時性的柔性消能過程,從而達到保護橋梁和船舶安全的目的。
應用實例:日本巖黑島大橋就在其2 #墩的角部設置了槽型護舷,能夠承受200噸級船舶以2.8kh或100噸級船舶以3.4kh速度撞擊。
固定式鋼覆復合材料橋梁防撞設施
2、壓壞變形型橋梁防撞設施
壓壞變形型橋梁防撞設施,也稱為緩沖體式。
其原理是利用防撞設施本身和碰撞船舶的鋼板及骨材變形、破裂、崩潰來吸收能量,采用木材、鋼結構、鋼筋混凝土等構成防撞結構體系。
其優點是吸能性能好,而且適用性強,其不足之處在于防撞裝置一旦與橋碰撞,就會變形,每次需要修理過后才能繼續使用。
應用實例:日本的瀨戶大橋就是采用類似原理裝置,該橋5#墩設置了多室結構的緩沖工事。
3、重力方式橋梁防撞設施
重力方式橋梁防撞設施,又可稱為直接構造變位型。
其原理是利用重物上升吸收勢能(同時伴隨有運動阻力吸能、加速度吸能)。
缺點是此設施規模較大,適宜設在開闊的水域抵抗中型船舶的撞擊,且設施需要重物的支撐結構,而且其維護管理較復雜,在受到碰撞損壞后維修較困難。
應用實例:有澳大利亞的Tasman橋,在其主航道兩側14#和15#墩設有此類防撞設施。
4、樁群方式橋梁防撞設施
樁群方式的橋梁防撞設施,可歸類為間接構造彈性變形。
其原理是:群樁聯合變形緩沖吸能,通常由樁群組成,且樁群間用緩沖粱連接。
該橋梁防撞設施只適用于通航船只較小的場合。
勝特公司生產安裝的自浮式鋼覆復合材料橋梁防撞設施
5、人工島方式橋梁防撞設施
人工島方式的防撞設施,屬于間接構造壓壞變形型。
其原理是:在人工島發生變形損傷的同時,船舶的勢能變化和結構變形均能吸收一定能量,從而可使碰撞船舶擱淺。
應用實例:挪威的Brevik橋采用的就是人工島方式。從建橋至今有多次在接近事故發生時,船舶卻在離橋墩 20m以上的地方擱淺,說明人工島具有較好的防撞效果。
6、浮體系泊方式橋梁防撞設施
浮體系泊方式防撞設施,屬于間接構造變位型。
其原理是:利用浮體移動、鋼絲繩變形、錨定物在碰撞力作用下移動等都可吸收大量能量,由浮體、鋼絲繩、錨定物組成。
優點是即使在深水情況下,緩沖變形量大,對碰撞船舶也有很好的保護作用,造價相對較低。
應用實例:意大利的Taranto橋設置有鉛緩沖物防撞裝置,其抗沖撞能力為排水量15000t,辣度3.1m/s。 |
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