橋梁防船撞措施研究現(xiàn)狀

摘 要：隨著我國水運的迅速發(fā)展和大橋的不斷增多，船舶撞擊橋梁的事故也在不斷發(fā)生，船撞事故對橋梁的安全穩(wěn)定性造成了極大的威脅。因此，橋梁的防船撞措施受到了極大的重視，近年來出現(xiàn)了許多的新方法，大致分為主動防船撞系統(tǒng)和被動防船撞系統(tǒng)。在這里我們根據(jù)橋梁界的最新研究進展，分析了不同類型的裝置各自的特點。

關鍵詞：橋梁;船撞;防撞裝置

1 引言

近些年來隨著國家經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對交通運輸?shù)囊笠苍絹碓礁?，加上大眾對于出行便捷性的要求，我們國家建設了越來越多的大橋。這些大橋的確方便了我們的出行，大大縮短了人們出行所需的時間以及大大縮短了貨物運輸?shù)臅r間，然而，橋梁的船撞事故也在悄然增加，造成了大量的人員傷亡和財產損失。目前國際上用得比較多的船撞問題研究方法主要是以下幾種：Minorsky方法、漢斯-德魯徹理論、簡化內部機理的數(shù)值解法和有限元法。我們將橋梁防船撞裝置分為兩類，一類是主動防撞裝置，另一類是被動防撞裝置。希望以上的介紹和觀點的提出能夠對更有效的橋梁防撞裝置的研制提供新的思路和想法。

2 橋梁防撞系統(tǒng)

關于橋梁的防撞系統(tǒng)的研究發(fā)展很快，包括了新材料的運用、新技術的采用和思考模式的轉變等等。

2.1 橋梁主動防撞系統(tǒng)

早期對于橋梁的防船撞裝置僅僅限于被動的防撞裝置，這些裝置它們都有一個共同的出發(fā)點，那就是著眼于橋墩，加強橋墩自身的抵抗能力或者對橋墩增加防護措施，以達到減小兩者相撞時的威力和破壞的目的。有數(shù)據(jù)分析指出，發(fā)生船撞事故的原因之中，人為因素是所有因素之中所占百分比最大的。然而，主動防撞系統(tǒng)的提出就可以很好的降低因為人為因素引起的船橋相撞事故并從根本上去減小事故發(fā)生的概率。主動防撞系統(tǒng)通過對航行船舶的位置和航向進行實時監(jiān)控，以保證船舶不會與橋梁發(fā)生碰撞。

基于交通管理的橋梁主動防撞系統(tǒng)的原理可以概括如下：利用無線電、船載電話、雷達或者AIS基站等通信設備監(jiān)控正在航行中的船只，通過以上設備獲得的船舶的信息將被加以分析和處理后，反饋給目標船舶，這些信息包括航行的路線是否偏離，航行的速度和方向以及船舶相互交行等。在2011年，基于視頻監(jiān)控技術的橋梁主動防撞系統(tǒng)被提出，通過許多攝像機的依次架設，加上先進的視頻分析技術，我們可以從視頻之中提取出船舶的具體位置、速度和目標橋體的大小和形狀等，將數(shù)據(jù)加以整理綜合，運用先進的3D還原技術，將船舶和橋梁的具體情況在電腦之中進行建模，可以有效的預測船舶穿過橋體的位置，當可能有危險發(fā)生時，監(jiān)管部門會及時向船舶發(fā)出信號，以告知其危險，這樣一來就可以大大減小船撞事故發(fā)生的概率。

2.2 橋梁被動防撞系統(tǒng)

雖然橋梁的主動防撞系統(tǒng)可以有效的降低船撞事故發(fā)生的概率，但是它并不能完全的消除船舶撞擊橋梁事故的發(fā)生，所以被動防撞裝置在橋梁的防船撞方面也是必不可少的。被動防撞裝置包括護舷、繩索、木結構、混凝土結構、鋼結構、新材料、樁方式、人工島方式等等?，F(xiàn)如今在我國國內使用較多的裝置主要是護舷方式、防撞套箱和群樁式。

1）護舷方式。目前，在行業(yè)內普遍使用的護舷防撞方式是橡膠護舷方式，縱觀整個世界，全世界范圍內主要有五種主要的橡膠護舷裝置，它們分別是充氣型、轉動型、壓縮型、水壓型以及剪切型。在我國港口中，壓縮型和橡膠浮筒的使用率最高，以上這兩種裝置都能滿足結構簡單和費用較便宜的要求，加上效果好，所以它們在我們國家最受到歡迎。

2）防撞套箱。防撞套箱是我國使用次數(shù)最多的一種橋梁被動防撞裝置，他利用套箱的彈性和塑性變形將船舶對橋梁的撞擊能量所吸收，減小船舶對橋梁的撞擊作用，因為套箱具有一定的剛度，可以延長船舶撞擊橋梁的時間，從而減小了撞擊時對橋墩所造成的巨大沖擊力。按照其結構形式分類，可以分為固定防撞套箱和浮動防撞套箱。對于橋區(qū)水位變化不大的橋梁，我們采用固定防撞套箱，對于橋區(qū)水位變化較大的橋梁，我們則采用浮動防撞套箱。按照其材料組成分類，我們可以將防撞套箱分為KFR復合材料防撞套箱、剛套箱和LTPU復合材料防撞套箱。

3）群樁式。在我國目前尚存在許多的舊橋，由于當時橋梁的設計并未過多考慮船舶對于橋梁的巨大撞擊作用，導致其現(xiàn)在存在著巨大的危險性。對于這些舊橋，它們的設計水平抗力是遠遠不能承受得住船舶的撞擊力，采取必要的間接防撞措施將船撞危險抵擋在橋墩之外就成了當務之急。在我國，對于這類問題的處理辦法一般是在橋墩外適當距離修建幾個混凝土墩來保護橋墩免遭撞擊，不過，這些混凝土墩并不能很好的對橋墩起保護作用，它們無法抵抗船舶的側撞，同時，對于船舶的損害也特別大，容易造成船毀橋踏的情況發(fā)生，如果這艘船上裝有油類或其他危險品，這類物品流入江河，將會造成難以想象的災難。面對這樣的難題，我們就可以使用柔性群樁式防撞裝置。這種裝置不僅對橋墩具有很好的保護作用，特別是對于拱橋，同時又能保護船舶的安全性，保護財產及人身安全。

3 結語

我國地域寬廣，環(huán)境差異變化較大，所以對于橋梁的防撞裝置的選擇切勿馬虎，而應該因地制宜。對于每個地區(qū)，仔細研究其橋型、周邊地質環(huán)境、航運情況和交通量等，綜合考慮橋梁、水運和航道的利益問題，重要考慮通航船舶的噸位問題，把它作為我們選擇橋梁防撞裝置的一個重要因素。對于項目資金充足或者極其重要的橋梁，可以采取主動防撞系統(tǒng)和被動防撞系統(tǒng)配合使用，選取各自合適的防撞裝置，可以保證橋梁安全性的最大化。當然，大多數(shù)橋梁還是應該根據(jù)自身情況選取適合自己的橋梁防撞裝置。隨著國家對于橋梁防船撞的重視，越來越多的更加有效并且經(jīng)濟的防撞裝置將會被研制出來，橋梁的安全性將得到進一步的提升和保證。

參考文獻

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作者簡介

周秘（1993-），男，漢族，重慶市人，學生，工學碩士，重慶交通大學土木工程學院建筑與土木工程專業(yè)，研究方向：橋梁工程。