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。     

湛江海湾大桥防撞系统数值分析

随着我国大跨度桥梁事业的发展,对桥梁防撞系统的研究日益迫切,该文以湛江海湾大桥的柔性防撞系统为背景,对其进行了数值仿真分析,并得出了一些有意义的结论。限于撞击分析的复杂性,文中结论仅供参考。     

基于刚柔匹配的桥梁柔性防撞装置研究

为避免船舶与桥墩相撞时两者出现较大损伤,基于刚柔匹配、柔性导向原理,提出在桥墩上设置一种由外钢围、防撞圈和内钢围构成的新型柔性防撞装置,对比分析分别设置普通刚性防撞装置与该新型柔性防撞装置的情况下,船舶正撞及斜撞防撞墩时防撞装置与船舶的动力学行为、能量转换关系,并进行实船撞击试验验证新型装置防撞效果.结果表明:新型柔性...     

湛江海湾大桥防撞系统数值分析

随着我国大跨度桥梁建设的发展,对桥梁防撞系统的研究日益迫切.以湛江海湾大桥的柔性防撞系统为背景,对其进行了数值仿真分析,并得出了一些有意义的结论.限于撞击分析的复杂性,该文的结论仅供参考.     

风-浪联合作用下大跨度桥梁车-桥耦合振动分析

为研究波浪对跨海桥梁风车-桥耦合振动系统的影响,针对跨海桥梁所处风大、浪高的极端环境,建立了波浪-风-列车-桥梁动力模型,将风场视为空间相关的平稳高斯过程,高速列车采用质点-弹簧-阻尼器模型模拟,精细化全桥模型通过有限元方法建立,考虑风-列车-桥梁之间的耦合作用,波浪作为外部荷载施加到该耦合体系中。以主跨532 m某海洋桥梁为例,通过自主研发的桥梁科研软件BANSYS （Bridge Analysis System）,分析了波高、风速、车速对耦合模型车辆和桥梁响应的影响。结果表明：风车-桥耦合振动体系的车辆和桥梁响应受波浪影响显著,车辆和桥梁响应在与波浪荷载一致的方向增加显著,15 m·s^-1风速下,考虑波浪影响的车辆横向加速度最大值约是不考虑波浪时的1.3倍,考虑波浪影响的跨中横向位移最大值约是不考虑波浪时的22倍,而在非一致方向波浪对车-桥响应的影响较小;不同风速下,波浪对车辆横向加速度影响显著,考虑波浪影响的车辆横向加速度约是不考虑波浪时的1.2倍,而车辆竖向加速度、轮重加载率、倾覆系数等指标主要受风速的影响;波浪基频与桥梁横向位移响应谱主峰频率一致,波浪已成为影响桥梁横向位移响应的控制因素;波浪减弱了车速对车-桥响应的影响,随着波高的增加,车辆和桥梁响应对车速的变化更不敏感。     

通航桥梁既有防船撞墩加固改建方案研究

以瓯江上某桥梁为例,对通航桥梁的既有防船撞墩加固或改建的方案进行研究,借助MIDAS和XTRACT两款软件,对桥梁的防船撞性能进行有限元分析,通过对主桥裸桥墩,主桥桥墩加装柔性防撞装置、原设计防船撞墩、六桩防船撞墩、四桩加柔性防撞装置五个方案进行受力和抗力的计算,在安全性和经济性上优选防船撞墩的方案,提出既有防船撞墩加固或改建的方案优选模式,供类似工程参考。     

湛江海湾大桥主墩防撞设施结构设计

随着现代社会、经济和技术的发展,江河湖海上的现代大跨度桥梁逐渐增多,航行的船舶数量、吨位快速增长,船舶撞击桥梁的事件也相应增多,对桥梁安全使用构成很大威胁,因此,研究防御性船撞桥设施显得非常必要。该文主要介绍湛江海湾大桥主桥的防撞设施即柔性吸能防撞装置,供业内人士参考。     

桥墩柔性防撞装置的内力分析

在计算技术不断发展的今天,大跨径桥梁结构的计算理论和建造技术得以不断完善。国内许多交通主干道的线路,设计了跨越大江、河流、海湾的大桥,也设计了跨越大陆与岛屿之间的大桥。同时,船舶运输行业迅猛发展,船舶交通繁忙,大吨位船只日益增多,撞击力大,一旦出现撞击事故,造成的经济损失将是巨大的,由此需要设置防撞装置。目前防撞装置的计算尚未成熟,直接影响了对防撞装置使用有效性的判定。该文仅对湛江海湾大桥主桥墩柔性吸能防撞装置的受力计算进行简单介绍,以供参考。     

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。     

防御船撞桥的两类设施三种任务

桥梁防撞设施通常分为两大类：主动防撞（不接触）设施和被动防撞（结构防撞）设施。主动防撞设施有：桥梁水域的船舶通航服务系统（VTS）、单桥手机式警报系统（杭州内河）、航标、航标灯、雾天黄灯（广州珠江西桥）、报警声号（配备激光测距仪）、闪灯对中指示（仿飞机降落）、红白斜纹标志（JT 376）等,指船未撞上去前的防撞设施。被动防撞设施指的是船撞上去后减少损失所采取的措施,有防撞护舷、拦阻索系统、柔性耗能防撞装置等。     

某城市桥梁船撞事故分析与维修方案

以某城市桥梁上部结构遭遇船舶甲板室撞击后T梁断裂为例,利用AASHTO规范公式和通用显式动力分析程序LS-DYNA970计算船舶碰撞力,得到船舶撞击力超过JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》中所规定的内河航道船舶撞击作用标准值,只要船速超过1 m/s,当水位较高或船舶水上高度超过通航净空高度,最高点超过梁底高程,船舶撞击到桥梁都会对桥梁上部结构造成破坏,导致桥梁T梁断裂事故发生;最后给出更换T梁的桥梁维修方案和桥梁上部结构防撞保护及措施。     

航道中桥梁桥墩防撞技术及设施浅析

该文阐述了航道中桥梁船舶撞击问题,对目前桥梁防撞技术及我国桥梁防撞设施的研究与应用现状进行了总结和阐述,以期能为今后的桥梁防撞设计和建造提供一定的参考意见.     

桥墩抗船撞击性能研究

桥梁在船舶碰撞时受到的动力载荷和响应是复杂的动力非线性问题。首先阐述了船桥碰撞常用的研究方法,同时简要介绍了数值模拟方法的基本原理。用非线性有限元程序LS-DANA对一艘5万t实船与桥梁的碰撞过程进行了仿真分析,研究了有、无防撞装置对桥梁冲击性能的影响,结果表明柔性防撞装置既能保护桥墩又保护了船的安全,计算结果为工程设计提供了有价值的数据。     

FCZ轮辐式桥墩防撞安全装置数值分析及性能评价

提出了一种新型柔性吸能防撞产品——FCZ轮辐式桥墩防撞安全装置,采用大型通用有限元软件Ls-Dyna,对设置FCZ装置后的桥墩,进行了汽车碰撞仿真建模和数值分析,并分别从构件级别和"车-桥墩碰撞系统",对防撞装置和桥墩进行了保护能力评价。由于桥墩受到车辆高速撞击的安全隐患巨大,专门就桥墩未设置保护措施进行了碰撞计算,与设置FCZ装置后的碰撞结果做了对比分析,验证了该装置的良好技术性能。     

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。     

一种新型装配式桥梁人-车隔离防撞护栏研究

近年来,失控机动车爬越人行道台阶破栏坠桥事故频发,对人民生命财产安全带来了一系列重大损失。基于此,迫切需要采取可行的措施以提高桥梁防撞护栏的防护性能,从而有效控制该类事故的发生风险和降低其后果。该文在深入总结现有各类桥梁防撞措施的应用特点和不足的基础上,提出一种新型装配式桥梁人车隔离防撞护栏。该护栏主要由护栏主体和锚固座组成,锚固座和底板前分别设立竖直抗力钢板与水平抗力钢板并采用螺栓连接。针对该护栏的特点,研究中首先就其受力特征进行传力途径概念分析。其后,依据相关设计规范选取标准碰撞荷载,采用精细化有限元方法对该类新型护栏和传统护栏进行对比,综合考虑整体和各部件的详细力学行为。在此基础上,研究中依据标准碰撞荷载进行放大,对上述两类护栏在极限状态下的失效荷载和失效模式展开进一步的对比分析。结果表明：该文提出的新型护栏满足规范要求,且相比于传统护栏防撞性能具有较明显的提升。     

某连续刚构桥防船撞设计方案研究

随着船舶的大型化和航道的扩能升级,部分早期建设的桥梁因通航净空较小、防撞标准较低存在一定船舶碰撞桥梁安全隐患。文中以某大跨径连续刚构桥为研究对象,验算主桥在原设计1 000 t级、现状2 000 t级代表船型撞击力作用下的抗撞性能标准,确定主桥承台增设固定式复合材料防撞块、墩身采用自浮式复合材料柔性防撞套箱,过渡墩承台采用型钢或钢管连接及承台、墩身横桥向正面、临近通航孔侧一面增设橡胶护舷的加固设计方案,验算结果表明按上述方案加固后可满足主墩2 000 t级内河轮船撞击力要求。     

桥梁防撞护栏创新设计研究

本文利用高性能计算机群完成了桥梁防撞护栏创新设计的模拟碰撞研究,对其护栏设计进行优化比选,最终优化方案达到了PL3级防撞性能,所完成的新型桥梁防撞护栏已经在南京至太仓高速公路(南京至常州段)得以运用,取得了良好的效果。     

苏申外港线(上海段)航道整治工程中桥梁防撞标准问题探讨

该文在对国内外桥梁防撞标准现状及存在问题研究的基础上,以苏申外港线(上海段)航道整治工程为工程实例,将"有限防撞标准"和风险的思想引入桥梁防撞改建工程,建立了桥梁防撞标准构建的思路,提出了桥梁防撞标准具体量化的方法。其结论对类似工程的建设有一定程度的指导意义。