橡胶护舷的选型与布置

橡胶护舷的选型与布置

1、前言、

橡胶护舷在港口工程中应用已较普遍，规范对其设计计算原则也有规定，但橡胶护舷设计的问题既广泛又复杂，合理选择橡胶护舷不仅能保障码头、船舶的安全，而且能改善码头结构的受力状态，从而降低工程造价。笔者根据多年长江中下游地区高桩码头的设计经验，就橡胶护舷的选型与布置作一些探讨，希望能对今后的护舷设计工作有所帮助。

2、影响橡胶护舷选型与布置的主要因素

根据《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）规定，船舶靠岸时的有效撞击能量 E0 按下式计算：

E0 = ρ MVn2 2

式中： E0 ——船舶的有效撞击能量（KJ）；ρ——有效能动系数，取 0.7~0.8； M ——船舶质量（t），按满载排水量计算； Vn ——船舶靠岸法向速度（m/s）。

由公式可以看出，船舶的有效撞击能量 E0 主要与下列因素有关：

（1）设计船型

长江中下游地区码头靠泊的船型多，大小不一，有海轮、驳船和小货轮等，以前受航道水深影响，靠泊的船型一般为 3000~5000t 级船舶，随着长江口航道整治二、三期工程的进行，最终航道设计水深将达到12.5m，届时 3～5 万吨级海轮可以全天候进出长江口。企业为降低运输成本，一般采用大型船舶或超大型船舶运输，目前靠泊的最大船型为沙钢海力 6#码头的 20 万吨级散货船（减载靠泊）。

（2）有效能动系数

有效能动系数ρ为一个系数，取值 0.7~0.8，可按具体情况采用该范围内某值，其变化幅度不大，对能量计算的结果影响相对有限。

（3）法向靠泊速度

Vn 从能量法公式中可以看出：靠船撞击能量 E0 与 Vn 的平方成正比， Vn 变化 10%则 E0 变化 21%。而规范中某一吨级船舶的 Vn 值（见表 1、表 2）上下限相差往往较大，上限值/下限值对河船或海船在有掩护港口为 120%~150%，海船在开敞式港口则达 180%~208%，取值对 E0 计算结果影响很大（按上述Vn 的上下限比。从而对橡胶护舷的选型、反力大小、码值计算出的 E0 值可相差 144%~432%）头靠船结构计算等影响很大。

正常靠船条件下 Vn 的取值，应当是在规范规定的上下限范围内，在此围内取哪一个数值，也应当具体进行分析，一般地说，如果有当地的确实资料，确有把握，可以取中间某值甚至下限；否则，取上限值较为稳妥。

按正常靠船的 Vn 进行计算和设计，可以使护舷、靠船构件和码头有相应于规范规定的安全系数或可靠度的一定安全储备，但是，由于船舶荷载的特殊性，还有必要再增大一点安全储备，虽然不考虑事故性的靠船撞击，但设计中可以考虑船舶非正常靠泊的情况，这种情况虽然超出了正常靠泊的范围，但偶尔也会发生，其时靠船法向速度 Vn 略超设计选定的 Vn 值，如果原设计是很经济合理的，则此时橡胶护舷

会吸能量不足，反力可能迅速增加，护舷及其配件，靠船构件等都可能局部损坏，安全度相应降低。针对这种情况，虽然规范中没有规定，但设计中却可以考虑，例如将已按规范和具体分析选定的 Vn 值增大10%作校核计算，选用吸能量略大的护舷。在一般情况下，这样处理不会增加很多投资，却提高了码头抵抗虽非严重事故却又偶尔有限地超出常规靠船速度时的安全度。

3、橡胶护舷的合理选型与布置

3.1 橡胶护舷布置的间距

橡胶护舷布置的间距和高程很重要，要保证船舶在规范允许的最不利靠泊角度下，能够不直接碰到码头岸壁，并保证船舶在不同潮位、不同吃水的情况下都能安全靠泊，对不同吨位的船舶停靠具有较强的适应性。故竖向护舷的间距 P 应满足公式： P < 2 2 Rh ? h 2

式中：R——船艏纵向最小曲率半径（m）； h——护舷被压缩后的高度（m）。

船舶在纵向和竖向都呈曲线状。船艏纵向曲线影响到竖向护舷的水平间距（图 1），而船舷竖向曲线及空载、满载的干舷变化影响到竖向护舷和顶层水平护舷的布置（图 2），通过分析，笔者认为高桩码头优选排架间距 L 时，应以 L 不超过竖向护舷的水平间距 P 为宜，这样可使靠船构件上的竖向护舷首先承受船舶靠岸时比较大的撞击力，并传给码头横向排架承受。

3.2 竖向护舷的布置

橡胶护舷的布置，既应当对船舶和码头结构都防护周全，又在满足吸能量的前提下尽量减少护舷的个数，一方面是为减少投资，另外也是考虑一些品种橡胶护舷的吸能——反力特性，例如鼓型和 V 型橡胶护舷都有当变形仅 20%~30%，吸能量还很小的时候，反力已达最大值的特点，如果在一个地方集中地布置多个护舷，使靠船时同时接触并压缩这些护舷，则很可能这几个护舷还未能满足吸收船舶有效能量时，反力却均已发生最大值，结构承受了数倍反力。因此规范规定要按与船舶接触的橡胶护舷设施确定对码头的撞击力，船舶可能接触了几个橡胶护舷，便应考虑可能发生了成倍的反力。针对这种情况，我在设计大中型码头时，采用橡胶护舷加防撞板的型式（图 3），图中设计代表船型为 50000 吨级油船，采用 DA—B600H 橡胶护舷加防撞板的型式，兼靠 30000 吨级和 5000 吨级油船，既减少了橡胶护舷的数量，又收到吸能量成倍增加而反力不变的效果。

3.3 竖向护舷底高程的控制情况

河船满载干舷高度小，如 1500t 级甲板驳，型深为 3.5m，满载时吃水 2.6m，水面以上能停靠的船体高度很小，为使船体与护舷有足够的接触长度，确保码头和船舶的安全，通常将护舷延伸至设计低水位以下，考虑到水下安装护舷比较困难，一般护舷伸入设计低水位以下 0.6~1.0m。海船满载干舷高度大，4 万吨级杂货船，如型深为 19.0m，满载时吃水 12.3m，水面以上停靠的船体高度很大，与护舷有足够的接触长度，因此通常将护舷延伸至设计低水位附近。

3.4 竖向护舷顶高程的控制情况

设计高水位要注意靠泊时空载船舶的侧倾问题，如 5000t 级海轮，型深为 9.0m，空载吃水仅 3.0m 左右，在设计高水位时，如果护舷顶高程过低，会使船体向岸侧倾斜，容易造成事故。所以，从设置护舷的