嘉绍大桥主墩防撞套箱安装施工关键技术

以嘉绍大桥主墩的防撞套箱安装施工为背景,介绍了固定式消能防撞钢套箱安装施工关键技术及控制要点,为类似工程防撞设施安装施工提供借鉴。     

转筒式防撞设施防船撞性能研究

为探究转筒式防撞设施的防船撞性能,本文采用PATRAN软件建立转筒式防撞设施及船舶的精细化数值计算模型,并采用LS-DYNA软件进行显式动力响应分析,研究了船舶吨位、撞击速度及碰撞角度对三种材料形式的转筒式防撞套箱防船撞性能的影响。结果表明:复合材料套箱在船撞力折减效果及船艏保护方面的性能要显著优于钢套箱和钢-复合材料套箱;对于不同吨位、速度的船舶撞击,船舶吨位越大、速度越快,三种材料形式的防撞套箱均表现出更好的防船撞性能;碰撞结束后,正撞计算工况的船舶初始动能全部转化为其它形式的能量,而15°和30°斜撞计算工况仍有40%～50%的初始动能停留在船舶上,碰撞结束后船舶可继续航行。     

大型跨海桥梁防撞设施设计与施工技术

结合大型跨海桥梁防撞研究的特点,根据桥区的环境特点和防撞要求,提出适合大型跨海桥梁主通航孔的防撞方案.通过对桥梁防撞方案进行选型研究,考虑采用释能附体钢套箱保护桥梁的主通航孔桥墩,这种防撞设施占用航道空间少,易于制造和维护,具有良好的经济性.采用双层组合模块化防撞钢套箱设计,应用大量自动化焊接、涂装设备,保证大型防撞钢套箱的制造质量和精度,解决大型防撞钢套箱海上吊装问题.通过有限元数值模拟计算,验证该防撞设施的防撞效果和防撞方案设计的可行性,为实际应用提供参考.     

船撞效应分析在船舶碰撞桥梁隐患治理中的应用

随着长江下游航道条件的改善,船舶大型化发展、船舶流量增加,通航桥孔桥墩防撞要求提高,有些已建老桥抗撞能力不足,需增加防撞设施。采用经验公式计算法和有限元瞬态动力分析法,计算分析了桥墩增加防撞装置后多个典型工况下的船撞力,对设计的防撞设施的消能效果进行评估,对极限工况进行辨别,并提出了桥梁运营管理的综合施策建议,为类似老桥增设防撞装置提供借鉴。     

桥梁防撞研究技术与方法

针对桥梁防撞研究这一工程界的热点问题，概述了桥梁防撞研究的一般方法和思路，简述了船一桥碰撞力学的计算方法和船撞桥的风险概率分析方法，同时结合上海长江大桥工程，对主通航孔桥墩进行了防撞力标准和防撞方案研究。利用非线性有限元分析技术，对桥墩设计的防撞方案进行了性能分析，验证了防撞设施的有效性。     

深水航道桥梁防船撞方法

针对5万～10万吨级船舶在长江下游航道、珠江口伶仃洋航道、虎门航道、湛江港航道、象山港航道及一些沿海港湾和岛屿之间航道航行时遇到的"桥梁防船撞"问题,概括30年来航道桥梁防船撞方法研究可以得出以下结论:若水深较浅或有礁石可利用,则选择间接式桥梁防撞装置;若水深较深,则选择直接式桥梁防撞装置。已研发出的采用钢丝绳防撞圈支撑外钢围的柔性防船撞装置属于直接式桥梁防撞装置,与以往的同类装置相比,该装置能降低传到桥墩的船撞力,成倍提高桥墩的抗撞能力,在保护桥梁的同时保护船。该装置可长期使用,且不会破坏航道,已在能通行5万吨级船舶的湛江海湾大桥和象山港大桥等桥梁上得到应用。     

计算船撞力选择撞击速度时考虑墩位流速的方法

进行桥墩防撞设计时,船舶撞击速度是计算船撞力的重要参数之一,它直接影响到船撞力的大小和桥梁的设防标准。本文在分析各国船舶撞击桥墩的速度选取方法的基础上,研究了实际发生船撞时的速度和船舶偏航时船撞速度沿横向的变化趋势,指出了目前世界各国使用的5种方法存在的不足,提出了考虑船撞速度沿桥轴线方向的分布及船舶意外失速等因素综合影响下的撞击速度的计算方法。通过在安庆长江铁路大桥船撞研究中的应用实例,说明按照各桥墩所在位置选取的不同撞击速度计算船撞力的方法较为合理,可作为防船撞研究和设计的参考。     

跨海湾(河湾)桥梁非通航孔柔性拦船防撞装置

桥梁防撞装置中有主要防御船撞桥墩的、船撞上部结构的;有在撞上时桥墩直接受力的和桥墩不直接受力的;有只保护桥的和既保护桥又保护船的等各种不同分类法。本文着眼于主通航孔以外的辅助墩、过渡墩、水中引桥墩等的防撞,这部分桥墩通常占有较宽的水面,是小船的航道。本文提出一种方式是:既能拦住大船又不妨碍小船通行,而且能在几百米范围内为水中各墩防撞的柔性缆索吸能方式。本文阐述其原理、措施和某些重要的细节。     

京港澳高速沙河大桥桥墩抗船撞能力评估及防撞设施方案研究

随着河南省沙颍河逍遥至漯河段航运开发工程的推进,航道通航等级提升为IV级,通航船舶吨位和数量的增多对既有桥梁的安全构成严重的影响。本文以京港澳高速沙河大桥3#-4#桥墩为研究对象,通过瞬态动力学防撞分析,确定大桥设防船撞力为4.6MN。进而根据相关设计规范,通过核算桥墩截面实际能承受的水平撞击力,确定了该大桥在500吨级船舶撞击下自身抗撞能力不足。根据桥墩结构和通航桥区情况,设计了自浮式钢覆复合材料防撞设施,通过有限元防撞校核表明,安装防撞设施后船舶撞击力下降至3.4MN,可有效提高桥墩自身抗撞能力,从而有效保证桥墩结构安全。     

无底钢套箱围堰设计与施工

钢套箱围堰是为解决水上承台和水上桥墩施工而设计的临时阻水结构,其作用是通过钢套箱围堰和封底混凝土阻水,为水上承台和水上桥墩的施工提供无水的干施工环境。结合洋安大桥工程的实例,重点介绍无底钢套箱的设计、制作、安装和封底混凝土的施工方法,其中钢套箱的分块制作,现场拼装,整体下放工艺因避免使用大型船机设备,大大节约工程成本取得较好的效果,可广泛应用。现场使用结果证明该钢套箱结构设计合理,安装方法得当,定位准确,施工简便可行,取得显著的效果。     

AASHTO概率模型在船桥碰撞风险评估中的应用

近年来随着航道等级的提升,设计通航船舶尺度增大,要求的通航净空尺度增加,桥区通航水域条件发生显著变化。桥梁存在船撞风险,需对船撞桥梁风险实施评估、为实施防撞设施工程提供依据。国内外因船舶撞击而导致桥梁垮塌或严重破坏的事故逐渐增多,平均每年就有一座大型桥梁因为船舶撞击而遭受严重破坏甚至倒塌。北江航道乌石至三水河口航段经整治由Ⅳ级提升为Ⅲ级后,桥梁存在船撞风险。以船撞桥概率模型(AASHTO)为研究方法,分析了整治河段清远北江二桥参数对船撞桥概率的影响,计算了船舶撞击桥梁各涉水桥墩的年撞击概率,确定了存在较大船撞风险的桥梁与涉水桥墩,建立了船撞桥损伤概率模型,分析桥梁各部位抗撞能力、桥梁各部位船舶撞击力及各部位的年撞击频率,得出通航孔桥墩的年撞击倒塌频率。     

三种规范对桥梁墩柱撞击力的比较

针对目前桥墩被船撞事故的频发,研究了某大桥水中桥墩在船撞作用下的响应,分别按照公路桥涵04规范、铁路规范、欧洲规范的要求采用不同的船舶撞击力,对各撞击力作用下桥梁墩柱结构进行计算、分析、比较。在3种规范对船舶撞击力的规定中,公路规范取值最小,铁路规范次之,欧洲规范最大,由此在桥墩防撞设计时应引起设计人员足够的重视。     

大型通航桥梁防船撞主动预警系统分析

为解决传统桥梁防船撞主动预警系统应用于大型通航桥梁时,存在预警分析准确性较低的不足,提出了大型通航桥梁防船撞主动预警系统分析,基于红外热成像仪的选择,以及激光测距单元、声光警告单元的设计,实现了大型通航桥梁防船撞主动预警系统硬件分析;依托轨迹跟踪算法以及主动预警程序的设计,完成了主动预警系统的软件分析。实验数据表明,提出的主动预警系统较传统的主动预警系统,预警分析准确率提高47.89%。适合于大型通航桥梁的防撞船主动预警。     

内河深水大型双壁无底钢套箱设计及施工技术

详细介绍了内河深水大型双壁无底钢套箱设计及施工技术。设计了大型双壁无底钢套箱,利用Midas数值模型计算得出结构最大压应力为81.04 MPa,最大拉应力为144.96 MPa,抗浮安全系数为1.21,满足设计及相关规范要求;提出了厂内分层制作块体、半幅拼装分船运输、水上合船整体组装和浮吊整体吊装下水的钢套箱制作工艺,开拓了大型双壁无底钢套箱制作下水的新思路;开发了整套“内河大型双壁无底钢套箱精准定位下沉实时监控系统”。     

船闸靠船墩加固维修中钢筋混凝土套箱的应用

为探索切实可行的船闸靠船墩加固维修方案,以某船闸上游靠船墩为例,通过比较,选定无底钢筋混凝土套箱的整体加固方案;并对套箱设计及施工要点展开分析探讨。结果表明,与钢围堰相比,无底钢混套箱既能用作靠船墩下部混凝土防水围堰使用,又可作为永久性水工结构,在提升墩结构防冲刷、防撞性能的同时,省去了结构拆除环节,避免了传统钢围堰水下堵漏技术难题,可在类似航道船闸水工结构物加固维修中推广应用。     

桥梁浮式防撞设施的研究

近年来随着航道等级的提升,设计通航船舶尺度增大,要求的通航净空尺度增加,桥区通航水域条件发生显著变化,桥梁存在船撞风险,需实施防撞设施工程对存在风险的桥梁进行防撞保护,因此,针对桥墩防撞设施的研究就显的尤为重要。本文提出桥梁浮式防撞设施,并采用有限元数值模拟技术研究其防撞效果,研究表明其具备较好的防撞效果,满足"大撞可防"的防撞性能要求。     

防御船撞桥的桥墩防撞装置

桥是跨航道的重要通道，桥墩是航道中的障碍物，由于自然和人为条件的多变，出现船撞桥墩的事故。历史上有大承台、人工岛等行之有效的防撞设施，长期保护了桥；后来出现木栅、钢链和浮舟等设施，希望除了保护桥之外也保护船，但这些设施比较易坏。人们进一步要求桥、船和防撞设施三者都不坏(简称三不坏)，这样就出现了会后退的外刚内柔的三不坏防撞装置。     

复线拱桥通航安全影响及船撞风险研究

在充分调研综合比较的基础上,分析论证了桥位桥型方案,确定新建的乌江大桥复线桥紧邻老桥布置并采用与老桥同样的钢筋混凝土箱型拱桥型式。基于二维水流数学模型成果,计算得出通航净宽尺度能满足远期船型通航要求。鉴于三峡水库蓄水运行后水位抬升,拱桥左右两侧通航净空可能遭受船撞威胁,在对桥区河段水位频率、流速及船舶通航密度预测的基础上,进行了不同水位时不同拱圈部位的船撞概率分析,风险评估表明远期通航密度下大桥主拱圈处于中风险。采用钢筋混凝土独立隔栅+柔性护弦防撞措施方案后,结构受力能满足船撞设防要求。     

上海内河跨航道桥梁防撞设施分析

针对上海内河跨航道桥梁水上防撞设施,对桥梁防撞体系、船撞力计算方法进行论述,结合内河跨航道桥梁自身特点和最新防撞理念,对适合内河跨航道桥梁的防撞方案和设施进行分析。结果表明:适合上海内河跨航道桥梁水上防撞的防撞设施主要有固定或浮式防撞装置和桩基防撞墩两种类型,若这两种类型防撞设施不具有施工条件,一般采用小规格缓冲材料对桥墩进行防护;对于与黄浦江直接连通的支流桥梁,除小规格缓冲材料,一般采用防护桩。     

船撞桥墩现场试验的调研和设计

现在,解决工程力学问题的方法有三种:理论推演、数值计算和实验。由于实验的成本高,通常仅用于发展理论和验证数值计算的方法、程序时才使用。本文参照2003年作者提出的船撞桥墩模拟试验的4项目的,学习和总结自1959年以来,进行的16项(中、外各8项)船撞桥墩试验,(其中有平头的驳船,也有尖头的一般货船;有实船试验,还有原理性试验)。评述了这些试验的背景对象、试验项目和试验结果。通过这些研究,可以设计出我们这项筹备经年、耗资百万的试验预期可以达到4项目的:宏观地显示撞后船头被拨开;船的速度(向量)改变;在防撞装置前后力的降低,以及撞击过程的能量转换。本试验将有助于验证各类理论、公式和程序方法,有助于发展既保护桥又保护船和环境的防撞装置。