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。
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。
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。
適用范圍
適用于市政、環保、交通、橋梁等。
成功案例
衡水勝特科技有限公司為蒸陽大橋設計安裝的固定式復合材料橋梁防撞設施。
固定式復合材料橋梁防撞設施安裝在蒸陽大橋上的整體效果,如下圖:
衡水勝特科技有限公司為廣東清遠北江四橋訂制安裝的固定式鋼覆復合材料橋梁防撞設施。
清遠北江四橋橋長1512m,設計時速60kg/h的雙向六車道一級公路兼城市主干道。是清遠市區新的城市景觀中軸線,將省職教基地和佛清從高速緊密的連接起來。
勝特公司根據客戶要求為其訂制生產了適合大橋的橋梁防撞設施。