桥梁防船撞措施研究进展综述

近年来出现了一些光电预警主动防撞系统,以及复合材料的新型防撞装置。文中根据桥梁防撞装置的最新研究进展,介绍了主动防船撞系统的研究概况,重点对被动防撞装置进行了系统的分类和评述,分析了不同类型防撞装置的性能特点以及适用环境,提出了不同通航等级下,如何选择桥梁防撞装置的一些思路。     

武汉天兴洲长江大桥北汊公路桥墩防撞设计

以武汉天兴洲长江大桥北汊公路桥实际工程为背景,介绍了通航孔桥梁设置防撞设施的必要性及防撞装置设置的原则和防撞机理,同时对桥墩船撞力计算原则和方法进行了介绍和分析,并对该工程所用防撞装置进行了介绍。     

云川金沙江大桥防船撞装置与工程应用

随着跨江桥梁的增多及航道的升级,越来越多的桥梁面临船撞风险。合适的防撞装置能增加桥梁的抗冲击能力,减小桥梁与船舶的事故损失。现介绍云川金沙江大桥的防撞装置,从消能效果验证、承载力验算等方面进行阐述,并列举工程应用实例,证明该装置的实用性。     

预压式钢-橡胶组合断面防撞装置安装技术

桥梁防撞装置能有效减小桥梁船撞事故带来的危害，而其防撞性能的发挥则依赖于正确的安装方式。本文以池州长江大桥Z5-Z9墩的防撞装置为研究对象，对预压式钢-橡胶组合断面防撞装置安装的关键技术进行了研究。针对Z5主塔上的自浮式防撞装置和其他墩柱上的D型橡胶固定式护舷安装，分别组织安排了安装时设备、人员的进场顺序和详细操作步骤。最后总结出防撞装置安装的质量控制要点，为后续桥梁防撞设施的安装提供参考借鉴。     

基于失效概率的桥梁防船撞装置安全性评估

采用非线性有限元法模拟了船舶撞击桥梁防撞装置的动态过程,计算了防撞装置对桥墩的撞击力并分析其吸能效果。根据桥位、水文资料、通航船舶类型及数量等条件,分析了1 000t级通航船舶撞击桥梁的概率,对桥梁船撞倒塌概率公式进行了修改,计算了桥墩安装防撞装置后的倒塌概率;对目前国内外桥梁船舶撞击风险接受准则进行对比研究,选择了适合某跨江大桥的船撞风险值;采用安装防撞系统后桥梁的失效概率来评价防船撞钢套箱设计的合理性,为桥梁直接构造防船撞装置的设计提供安全评估参考。     

集波浪发电和防撞功能于一体桥梁保护装置研究

针对常规波浪发电装置以及桥梁防撞装置的功能单一性,设计了一种集波浪发电和防撞功能于一体的新型桥梁保护装置。该装置主体外围结构为柔性防撞系统(复合材料自适应防撞套箱),波浪发电系统承载于柔性防撞系统硬件基础上。装置将吸收的波浪能通过动力输出系统转化为机械能,机械能再带动发电机发电。采用水动力学软件ANSYS-AQWA分析了水深20m、波高1m、波浪周期8s条件下装置的运动特点,并计算装置发电功率。结果表明:新型装置的垂荡运动幅值为0.5m,速度最大值为0.4m/s,加速度峰值为0.35m/s~2,波浪力最大值为1.74×10~6 N,平均发电功率为160.945kW,和现有振荡浮子式发电装置进行对比,在相同的截面面积下两者发电功率大致相同。     

基于屈服线理论的组合式防撞护栏设计方法

在分析了各种类防撞护栏的优缺点的基础上,结合城市桥梁的特点以及景观需求,同时考虑护栏的防护等级,建议城市跨线桥梁的防撞护栏采用组合式护栏。针对某城市跨线桥的防撞护栏设计,按照规范要求,应用屈服线理论对组合式护栏的防撞能力进行验算,由验算结果可知,该类型组合式护栏强度满足受力要求,且具有一定的推广价值。     

武汉鹦鹉洲长江大桥中塔墩防船撞装置研究

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为(200+2×850+200)m三塔四跨钢-混结合梁悬索桥,中塔墩提出采用自浮式筒形复合材料防撞装置,以减小桥墩的船撞风险。为研究该防撞装置的破坏模式及防撞效果,制作了4个缩尺比为1∶8的防撞装置试件进行准静态侧压试验,并采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对船桥的碰撞过程进行数值模拟。结果表明:在准静态侧压下,防撞装置的内面层层间剥离、外面层与泡沫剥离,内、外面层纤维均断裂;纵向格构层间剥离并屈曲破坏,降低格构间距可提高结构的弹性极限承载力和初始刚度;防撞装置可以降低船舶撞击力,延长撞击时间;船艏结构撞击后变形明显减少,应力降低。该防撞装置具有良好的防撞保护效果,能有效地降低船桥碰撞过程中桥梁和船舶的损伤。     

桥梁复合材料防撞方案研究

在介绍船舶撞击桥梁成因的基础上,分析桥梁防撞设施应达到的具体要求,并详细比较了现有的间接式、直接式防撞设施的特点与适用情况。基于现有桥梁基础防撞方案的局限性,经理论分析与试验研究,提出了自浮式复合材料防撞方案。该方案采用自浮式复合材料防撞箱系统,其外壳为耐腐蚀性能强、弹性性能好的纤维复合材料,内部填充强度与刚度较大的纤维复合材料空心缠绕管,紧挨船舶撞击部位为纤维复合材料耗能缠绕管。该防撞设施可使船舶撞击力保持在可控范围内,确保大桥结构安全,同时还可有效减轻船舶受损程度,具有造价低、耐腐蚀、绿色环保等优点。     

钢-复合材料组合防撞装置在不同船舶撞击下的性能分析

为了解船-桥碰撞过程中组合防撞装置的防护能力,以东洲湘江大桥为背景,设计一种新型钢-复合材料组合防撞装置(由钢-复合材料迎撞面、复合材料分隔板、内部耗能填充材料和复合材料背撞面组成),采用LS_DYNA软件建立船-防撞装置-桥梁三者有限元模型,分析带球艏船舶、驳船不同水位撞击下有无防撞装置的桥墩结构响应。结果表明:未设防撞装置时,2类船舶撞击下结构响应均较大,相较于带球艏船舶,驳船撞击力峰值较大(10号墩撞击力峰值为17.53 MN);与低水位、平均水位相比,高水位撞击下结构响应较大。设置防撞装置后,带球艏船舶撞击力峰值平均减小30%,驳船撞击力峰值降幅可达54.2%,其他结构响应也明显降低。该防撞装置降低了桥墩结构响应和船舶损伤,具有较好的防撞能力。     

杭州湾跨海大桥北航道桥防船撞结构方案研究

杭州湾跨海大桥北航道桥为钻石形双塔双索面钢箱梁斜拉桥,根据其通航设计要求,在承台上必须设置防船撞设施。介绍该桥防船撞设施与承台施工套箱结合的方案,为类似工程防船撞设计提供借鉴。     

上海长江大桥船撞安全性能的数值模拟研究

介绍上海长江大桥船撞安全方面的研究成果.采用碰撞有限元数值模拟方法,对上海长江大桥在船舶撞击下的动力反应进行分析,获得船舶撞击力和结构的动力反应;对大桥的防撞套箱的防撞效果进行评价,包括对船舶撞击力的消减效果、对桩基础的保护效果等.本文的数值模拟结果为大桥基础设计和防撞套箱的优化设计提供技术支持.     

基于AIS数据的桥梁防船撞结构冲击响应分析

针对目前桥梁船撞影响参数不明确的情况,提出利用AIS数据获得桥区实际通航船舶信息,以此为基础进行桥梁抗撞分析及防船撞装置设计。以武汉长江二桥为例,基于AIS数据获得船舶的重量、偏航角、航速等信息,最终确定抗撞分析采用5000 t级船舶作为代表船型,取上行、下行最大偏航角分别为22°、8°,航速取平均航速(上行1.91 m/s、下行3.28 m/s)。在此基础上,采用显式有限元法对该桥主墩受船舶撞击的动态过程进行数值模拟,将获得的船舶撞击力与规范的计算结果进行对比,发现船舶正向撞击桥墩的碰撞力高出桥墩抗撞力的18.85%。根据桥梁防撞需求和船舶撞击力情况,设计了X形夹层结构防船撞装置,分析该装置的抗撞性,结果表明,该装置具有良好的吸能效果,可减少30%以上的船撞力,且能有效减小船舶损伤。     

桥墩防船撞消能器动力性能的数值仿真分析

利用显式瞬态非线性有限元分析技术,探索了船舶撞击桥墩防撞设施的数值仿真分析方法,分析中充分考虑了碰撞中出现的材料非线性、几何非线性、接触非线性、运动非线性以及它们之间相互耦合的特性。并借助于ANSYS/LS DYNA非线性有限元程序,仿真分析了洞头跨海大桥主桥桥墩的防撞消能器在各种船舶撞击下的动力性能,得到了不同的撞击角度、不同的初始动能下船舶的动能损失、撞击力时间历程及防撞消能器的能量吸收和变形的时间历程,并得到了它们之间的相互关系,为桥墩防撞消能器的优化设计提供了一些理论根据。     

长淮卫淮河大桥船撞设防标准研究

以长淮卫淮河大桥为依托工程,介绍桥梁船撞设防标准的确定方法。基于风险的思想,参考《重庆市三峡库区跨江桥梁船撞设计指南》,对长淮卫淮河大桥在2012年、2022年和2050年通航密度下进行船撞风险分析,并根据风险分析结果,提出进一步降低桥墩船撞风险的建议和措施,为桥梁船撞设计提供技术支撑。     

东江特大桥桥墩抗撞计算分析及防撞措施

东江特大桥主桥为(95+170+95)m的连续刚构桥,为判断该桥下部构造是否满足规范抗撞要求,对桥墩进行抗撞分析。采用有限元程序MIDAS建立全桥及桥墩模型,通过反复试算,得出主墩、交界墩和引桥桥墩能够承受的最大船撞力横桥向分别为14 MN、5 MN、3 MN,顺桥向分别为10 MN、4 MN3、.5 MN,与国内《公桥规》、《铁桥规》及美国AASHTO 3种规范计算出的设计船撞力进行比较,结果表明各桥墩均能满足国内两规范对桥梁的抗撞要求。为防止船舶直接撞到桥墩,采取设置橡胶块、防撞岛、防撞墙及将交界墩的左、右幅承台连为整体的防撞措施。     

从美国阳光大道桥被撞重建看现有桥梁防撞风险评估

介绍了美国阳光大道桥被撞毁及重建的有关情况,通过美国国家运输安全局(NTSB)公布的事故报告、AA SHTO船撞桥梁设计指南和相关文献,提出了对我国现有通航桥梁进行风险计算评估的建议方法。     

G1501 跨泖港大桥主动防撞系统设计

G1501高速公路跨泖港大桥上跨平申线(上海段)航道。该航道是《上海市“十二五”内河高等级航道建设规划》中首批启动建设的航道，为黄浦江上游三大支流之一，目前航道等级Ⅴ改Ⅳ。改造过程中航道上桥梁被船撞风险高，通过对桥梁预防航道船舶碰撞预警系统工作模式与参数化技术、多源数据三维测量空间的平面转换算法与工程实现技术、基于多源数据融合的船舶通航异常行为的判别技术、桥梁预防航道船舶碰撞预警系统性能优化与工程测试技术等内容进行研究，突破基于多源数据融合的复杂背景下航道多目标检测/跟踪算法、基于多源数据融合的船舶-桥撞击态势预测等关键技术，泖港大桥采用主红外、可见光和激光测距三类传感器复合体制的航道桥梁主动防撞系统。从而实现全天候、全天时、全自动航道桥梁主动防撞监控及预警，其应用效果良好。     

上海闵浦二桥主塔基础的防船撞分析

上海阂浦二桥的主塔基础设于主、副通航孔之间,主塔基础的防船撞问题尤为突出。利用规范及经验公式计算船舶撞击主塔基础的作用力,运用有限元仿真法分析有无防撞设施情况下船舶撞击主塔基础的风险性。