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乌龙江大桥新型复合材料(FRP)防撞体系设计
乌龙江大桥新型复合材料(FRP)防撞体系设计
摘要:伴随着世界各地船舶撞击桥梁事故的不断发生,桥梁工程界也越来越重视对桥梁防撞体系设计的研究。目前,国内应用较为广泛的一般是钢套箱防撞体系。本文阐述的是一种新型复合材料(FRP)防撞体系的设计。新型复合材料(FRP)是一种树脂基纤维增强复合材料,该材料具有轻质、高强和耐腐蚀等优点,在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等领域已得到广泛应用,近年来逐渐应用于土木与建筑工程,并受到工程界的广泛关注。新型复合材料防撞体系的研究与开发,使得国内桥梁工程防撞领域多了一种全新的选择。
关键词:桥梁;复合材料;防撞;设计
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
根据各种有关资料文献的介绍,船撞桥事故在世界各地一直在不断地发生,船撞桥事故的频率远比我们想象的更高。由船撞桥事故所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。很多船撞桥事故轻则损失数万元,重则人员伤亡、损失以数百万、数千万甚至数十亿美元计,大量的间接损失更是难以计算。在1970~1974 年间,美国内河上发生了811 起船撞桥事件,损失了2300 多万美元。由国际航海协会常务会议PIANC(Permanent International Association of Navigation Congresses) 第19工作组所建立的船撞桥国际数据库中包含了151 起事故,主要包括发生在北欧国家、日本、美国、德国、英国、法国、比利时和荷兰的船撞桥事故。据统计,在1960~1993 年的33 年中,全世界因船撞桥而导致损毁的大型桥梁已达29 座,其中美国15 座,死亡人数为321 人。美国的阳光大桥、澳大利亚的塔斯曼大桥等都在被船撞塌后重建。在我国,船撞桥事故也是频繁发生。如武汉长江大桥(公铁两用) 自从1957 年建成以来,大约发生了70 起船撞桥事故,其中直接经济损失超过百万的大事故超过10 起;南京长江大桥建桥至今已发生约30 起船撞桥事故;有报道说,白沙沱大桥发生的船撞桥事故达到了上百起之多。据不完全统计,仅发生在我国长江、珠江、黑龙江三大水系干线上的船撞桥事故就达到300起以上。
尽管并非每次碰撞事故都酿成桥毁人亡的重大惨剧,但桥梁的使用寿命、安全性及抗震能力的降低却是肯定的,由此造成中断交通、抢修线路的经济损失也逐年严重。针对这种情况,许多国家的交通部门均要求对一些重要的大型桥梁桥墩予以保护。为此,国外的学者已率先开展了相关的研究,提出了船桥碰撞理论,并设计出了一些桥梁防护设施。我国主要集中在借鉴和参考国外研究成果,进行实例桥梁的防撞装置的设计和应用,其成果被部分规范引用,但桥梁防撞击的研究工作和防撞装置的安装在我国仍然未能引起足够的重视。此外,现有防撞装置几何尺度偏大,外形欠美观,维护费用较高,也不能完全满足现代交通对桥墩防撞装置的要求。
复合材料防撞体系是一种基于能量吸收、动量缓冲而设计的新型防撞体系。能有效防止桥梁因船舶撞击力超过桥墩的设计承载力而造成结构毁坏,同时尽可能地保护船舶,将损失减小到最低程度。防撞体系的外壳为玻璃纤维增强复合材料,该复合材料防撞设施在工厂中采用真空导入成型工艺制备,可在外壳内部填充具有一定抗剪强度的耗能芯材,