大型桥梁复合材料防撞系统关键技术及应用
复合材料在桥梁工程中的应用研究
复合材料在桥梁工程中的应用研究随着科技的不断进步和人们对于桥梁质量的要求不断提高，传统的钢筋混凝土桥梁在某些方面已经无法满足需求。
于是，复合材料应运而生，成为近年来桥梁工程领域的研究热点之一。
本文将探讨复合材料在桥梁工程中的应用，并研究其优势和挑战。
复合材料的优势在于其重量轻、强度高、耐腐蚀性强等特点。
这意味着使用复合材料可以减轻桥梁的自重，降低桥梁对土地的负荷压力，从而减少对土地的破坏。
同时，复合材料具有优异的强度，可以在经受强大外力冲击时保持结构的稳定性，使桥梁更加坚固耐用。
此外，复合材料还具有良好的耐腐蚀性能，可以有效抵御酸雨、海水等环境的侵蚀，延长桥梁的使用寿命。
在实际应用中，复合材料在桥梁设计中被广泛运用。
首先，复合材料可以用于桥梁的主体结构，如桥墩、桥梁主梁等。
采用复合材料制作这些部件，不仅能够提高桥梁的承载能力和稳定性，同时还可以节约大量的施工材料和人力物力。
其次，复合材料也能用于桥梁的修复和加固工程。
很多古老的桥梁由于年代久远和自然灾害的影响，结构已经出现了破损或者老化，需要进行修复和加固。
采用复合材料进行修复和加固，可以提高桥梁的强度和稳定性，有效延长桥梁的使用寿命。
然而，复合材料在桥梁工程中的应用也面临一些挑战。
首先，复合材料的生产成本较高，增加了桥梁项目的总投资。
其次，在复合材料的制作和安装过程中，需要有专业的人员和设备，对人力和技术的要求较高。
此外，由于复合材料的应用相对较新，其设计和使用标准也还在不断完善中，需要进一步的研究和实践总结。
为了推动复合材料在桥梁工程中的应用，需要加强相关研究和产业化进程。
首先，加大对复合材料材质性能的研究和开发，通过不断提高材料的强度和耐久性，使其更适合用于桥梁的建设。
其次，建立一系列的复合材料使用标准和规范，为工程施工提供指导和保证。
同时，加强对复合材料应用的经验总结和案例分享，在实际工程中积累更多的应用实践。
综上所述，复合材料在桥梁工程中的应用具有重要的意义和广阔的发展前景。
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：k928.78 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。
新型复合材料在桥梁建设中的应用
新型复合材料在桥梁建设中的应用桥梁作为交通运输的重要枢纽，对于经济发展和社会生活起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步，新型复合材料在桥梁建设中的应用越来越广泛，为桥梁工程带来了诸多优势和创新。
新型复合材料具有一系列优异的性能，使其成为桥梁建设领域的理想选择。
首先，它们通常具有高强度和高刚度，能够承受较大的荷载。
与传统材料相比，在相同重量的情况下，复合材料能够提供更高的强度，这对于减轻桥梁结构的自重、提高承载能力具有重要意义。
其次，新型复合材料具有出色的耐腐蚀性能。
桥梁长期暴露在自然环境中，受到雨水、化学物质等的侵蚀。
传统的金属材料容易生锈和腐蚀，而复合材料能够有效地抵抗这些侵蚀，延长桥梁的使用寿命，减少维护成本。
再者，复合材料具有良好的抗疲劳性能。
在桥梁的使用过程中，由于车辆的频繁通行和外界因素的影响，桥梁结构会不断承受循环荷载，容易产生疲劳损伤。
新型复合材料能够更好地抵抗这种疲劳作用，确保桥梁的长期安全运行。
在桥梁建设中，纤维增强复合材料（FRP）是应用较为广泛的一种新型复合材料。
FRP 主要由纤维（如碳纤维、玻璃纤维等）和树脂基体组成。
碳纤维增强复合材料（CFRP）具有极高的强度和刚度，常用于加固桥梁的关键部位，如桥墩、梁体等。
通过在原有结构上粘贴或包裹 CFRP 材料，可以显著提高结构的承载能力和抗震性能。
玻璃纤维增强复合材料（GFRP）则具有成本相对较低、耐腐蚀性能好等优点，常被用于制造桥梁的栏杆、桥面板等非主要承载构件。
此外，还有芳纶纤维增强复合材料（AFRP）等其他类型的 FRP，它们在不同的桥梁工程中发挥着各自的优势。
除了FRP，聚合物基复合材料（PMC）也在桥梁建设中得到了应用。
PMC 具有良好的可塑性和可加工性，可以根据桥梁设计的需求制造出各种形状和尺寸的构件。
例如，采用注塑成型工艺可以生产出复杂形状的连接件，提高桥梁结构的整体性和稳定性。
新型复合材料在桥梁建设中的应用形式多种多样。
桥梁防撞设施的优势
桥梁防撞设施的优势桥梁防撞设施在桥梁建设和水上交通中起到了至关重要的作用。
通过能量转移和耗能效果等多种机制，桥梁防撞设施能够有效降低撞击过程中的能量交换，减轻船舶和桥梁的损伤。
根据研究，桥梁防撞设施能够通过以下方式保护桥梁和船舶的安全：1.能量转移：桥梁防撞设施能够在撞击瞬间改变撞击力的方向和船体位移方向，从而转移能量。
利用水流的作用，防撞设施可以将船舶推离桥墩，沿着防撞装置外侧滑行，带走船舶的大部分动能，从而大大降低了“船一桥”撞击过程中的能量交换。
2.钢覆复合材料柔性消能防撞设施：这种防撞设施属于柔性防撞，内部覆盖钢板，并设置截面为复合材料三角形的缓冲管。
它利用三角形的稳定性原理，增强了整体的防撞能力。
与无防撞护舷的桥墩相比，它能够消减撞击力，保护钢结构船舶不受局部损伤。
3.缓冲吸收效率高：由于防撞设施具有各向异性特点，在撞击力的压缩变形中，将撞击物的动能转化为弹性势能。
此外，通过变形压溃和撕裂，可以将撞击力分散，降低撞击力的作用。
因此，防撞设施能够达到50%的消能作用，有效保护桥梁和船舶，将损失降至最低。
4.耐久性和耐腐蚀性：复合材料防撞设施具有优异的耐腐蚀性、耐撞性和耐疲劳性能。
与传统的钢套箱防撞设施相比，复合材料防撞设施无需防腐涂装，耐腐蚀性能更好。
同时，它避免了复合材料脆性大断架延伸率差的缺点，使用寿命可长达30年，基本不需要维护。
5.重量轻且永不沉没：防撞设施采用耗能闭孔夹芯材料，撞击变形时产生耗能，具有良好的耗能效果。
由于防撞体系由多个独立防撞节段组成，安装便捷高效。
即使单元节段损坏，也能够进行维修，且吸水低运输。
此外，防撞设施还重量轻，能够保证船只的浮力以及不对航道产生影响。
6.设计多样性：桥梁防撞设施具有较强的可设计性，可以根据具体的桥墩形式和通航情况进行设计。
金属覆复合材料还具备防盗性，通过美观的外观和鲜明的颜色，起到警示作用。
桥梁防撞设施作为桥梁建设和水上交通的重要组成部分，在保护桥梁和船舶安全方面发挥着关键作用。
桥梁防船撞措施研究进展综述
桥梁防船撞措施研究进展综述沈自力【摘要】In recently,actively photoelectric early-warning system and composite material have been developed for bridge piers against ship collision.The present paper introduced the reseach work ac-cording to the latest reseach progress of anti-collision equipment.The paper mainly classified and re-viewed for passive anti-collision equipment ,analyzed the performance characteristics and application conditions of different types of anti-collision equipment,and put forward some ideas for how to chose the anti-collision equipments according to the level of waterway.%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。
【期刊名称】《交通科技》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P73-76)【关键词】桥梁;船舶;防撞装置【作者】沈自力【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉 430063【正文语种】中文随着交通运输行业的不断发展以及跨海、跨江大桥越来越多，桥区通航船舶吨位和通航密度也不断上升，受船舶撞击而诱发的桥梁垮塌事故正在日益增多，因此开展桥梁防撞设施的研究，加强桥梁的防撞保护具有重要的意义。
桥梁复合材料防车撞结构的参数灵敏度分析及耐撞性优化
桥梁复合材料防车撞结构的参数灵敏度分析及耐撞性优化吴亚锋;潘晋;方涵;许明财【摘要】设计了以纤维增强复合材料和蜂窝形结构形式为基础的桥梁防车撞结构.对结构设计变量进行了灵敏度分析,获得对结构的耐撞特性影响最大的3个设计变量.以灵敏度分析结果中的3个设计变量为试验因子,采用均匀试验设计方法获得了合理的样本空间,并借助非线性数值仿真方法和响应面法得到关于结构设计变量和比吸能、碰撞力的响应面代理模型,通过遗传算法优化出了比较合理的结构尺寸.结果表明,响应面的二次多项式线性回归模型比线性回归模型更准确,优化后的结构尺寸不仅具有优良的耐撞特性,可以满足桥墩设计抗撞力的要求,而且自重减小,从而降低了防撞成本.%Based on the impact dynamics theories, a fiber-reinforced composite plastics material and honeycomb-type structure for bridge-vehicle crash is designed in this paper.Sensitivity analysis method is adopted to determine the significance of the design variables on the structure crashworthiness, and three design variables are chosen as the basis of optimization design.Reasonable sample space is designed by using uniform design experimentation, and then nonlinear numerical simulation method and response surface method are adopted to obtain surrogate models about design variables, specific energy absorption and impact force.With Matlab software and genetic algorithm, more reasonable sizes of the structure are optimized.The results show that the quadratic polynomial regression model is more accurate than the linear regression model, and the optimized structure not only has excellentcrashworthiness and meets the pier design requirements, but also reduces the crash costs.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2017(041)002【总页数】6页(P338-343)【关键词】GFRP;灵敏度;比吸能;响应面法【作者】吴亚锋;潘晋;方涵;许明财【作者单位】北京汽车股份有限公司汽车研究院北京 101300;武汉理工大学交通学院武汉 430063;北京汽车股份有限公司汽车研究院北京 101300;华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉 430074;武汉力拓桥科防撞设施有限公司武汉 430040【正文语种】中文【中图分类】U41复合材料以其比强度和比模量高、抗疲劳性能好、可设计性好和破损安全性好等优良特性越来越多地被用到防撞结构设计中[1-2].Ramakrish等[3]的研究表明，借助于合理的结构设计和铺层设计，玻璃纤维增强复合材料(glassfiber reinforced plastic,GFRP)具有比一般金属材料更为优越的缓冲吸能特性.Shyr等[4]通过研究认为复合材料层合板的层数是影响其吸能机理的重要因素.Hitchen等[5]通过进一步的研究发现铺层方式将影响复合材料结构内部的脱层损伤模式和吸能效果.Robinson等[6]的研究试验结果表明，冲击损伤与冲击能量和结构尺寸存在复杂的非线性关系.在数值仿真方面，崔维成[7]对复合材料结构的破坏过程进行了数值计算，证明用计算机来模拟复合材料结构的破坏过程是完全可行的.在结构的优化领域，基于响应面法(response surface method,RSM)和遗传算法的耐撞性优化方法主要应用在汽车碰撞和航空航天领域.如Kurtaran等[8]采用响应面近似技术，从内能方面对圆柱壳、简化车体等结构进行了耐撞性约束优化.张立新等[9]采用响应面方法将结构碰撞的响应表示为设计变量的显式函数，构造出代理模型，并利用Matlab中的优化工具箱进行优化求解.Lanzi等[10]采用了响应面法和遗传算法相结合的方法，对复合材料薄壁元件的耐撞性能进行了多目标约束优化.目前GFRP复合材料在桥梁防船撞领域已有应用，但将其应用于桥梁防车撞领域还不多见，而对桥梁复合材料防撞结构进行整体优化的则更少[11-12].因此，文中以GFRP为材料，以蜂窝形为结构形式，构造了具有低波阻抗特性、可以增加应力波传播途径的桥梁复合材料防车撞结构，同时在结构中使用了具有良好吸能特性的夹层板结构，并对该防车撞结构进行了优化.首先设计了复合材料防车撞结构的基本尺寸，对其主要设计参数进行了灵敏度分析；接着基于均匀试验设计方法构造了重要结构尺寸参数的样本空间，并对结构进行了非线性数值仿真分析；在此基础上结合响应面法和遗传算法对结构进行耐撞性优化，以期在满足耐撞性的前提下，减轻结构的自重，提高结构的安全可靠性和经济性.1.1 结构设计1) 结构材料主要考虑车桥正撞的工况，近似采用一维应力波理论进行分析[13]，碰撞力F的计算见式(1)，应力波波速Cv的计算见式(2)式中：ρ0CvA为广义波阻抗；σ′(ε)为线弹性材料的弹性模量；E1为低应变率下的材料弹性模量；E2为高应变率下的材料弹性模量；ρ为防车撞结构所采用的材料的密度；A为车桥碰撞接触面积；v为撞击初始速度.由式(1)～(2)可知，碰撞力主要由撞击初始速度和广义波阻抗来决定，在碰撞速度一定的情况下减小碰撞力的最有效方法为减小广义波阻抗.文中研究的车桥碰撞工况中撞击接触面积近似为不变量，因此，减小材料的密度和弹性模量是减小广义波阻抗的最有效途径.与普通钢材相比，GFRP材料具有强度高、模量低、密度小、抗疲劳性能好、可设计性好等优良特性，其密度约为普通钢材的27%，主平面内的弹性模量约普通钢材的29%.同时，GFRP材料的高粘弹性将在结构中形成显著的应变滞后现象，粘性耗散能比较大，并使前一轮的反向应力波的迟滞过程抵消后一轮正向应力波的撞击效应，如此反复，既使碰撞过程得到柔性缓冲，又延长了碰撞历程，最终使经防车撞结构传递到桥墩的碰撞力减小.2) 结构形式车桥碰撞过程中的碰撞力和能量耗散不仅与材料特性有关，还与结构的具体形式密切相关.增加结构吸能最主要的是增加参与能量交换的质量，主要有二种方法：①使用具有低模量常数的GFRP以增加应力波传播速度；②依靠合理的结构形式，增加应力波的传播途径.在防撞吸能结构中具有广泛应用的蜂窝形可以有效地增加应力波传播途径.除此之外，蜂窝形结构柔度较大不仅能够有效的保护桥梁和汽车，还可以增加碰撞时间历程，有利于能量的吸收和转换.其次，设置在蜂窝形结构外的夹层板结构能够有效传递结构变形，使更多的结构材料参与到变形中，从而增强结构吸能的能力，因此，文中采用蜂窝形为结构的基本形式，见图1.1.2 有限元模型有限元模型包括防撞结构和撞击车辆二部分，见图2，其中车辆模型取自美国国家碰撞中心(national crash analysis center，NCAC)网站发布的有限元模型，该模型经过了系统的验证，具有较高的准确性.1) 单元和材料模型 GFRP蜂窝结构和夹层板的钢板部分均采用shell163单元进行模拟，夹层板的夹层部分采用solid单元进行模拟.考虑到GFRP在碰撞的过程中极易发生损伤破坏，造成强度和刚度的下降，文中选用可以考虑失效的复合材料模型.在文中该材料模型采用Hughes-Liu积分规则，主要输入的材料性能见表1[14]. 钢板采用Q235钢材，采用塑性随动模型，它是各向同性、随动硬化或各向同性和随动硬化的混合模型，与应变率相关，可考虑失效.由于低碳钢的塑性性能对应变率是高度敏感的，其屈服应力和拉伸强度极限随应变率的增加而增加，所以引入了应变率敏感性的影响.材料常数分别为：密度ρ=7 850 kg/m3;泊松比μ=0.3;初始屈服应力取为σ0=235 MPa;弹性模量E=2.06×105 MPa;硬化模量Eh=1.18×103 MPa;抗拉强度σ0=370 MPa，切线模量=500 MPa；应变率C=40，P=5，失效应变εf=0.3.夹层材料采用分段线性塑性材料模型，失效应变εf=0.3.2) 网格控制碰撞是一个动态响应过程，有限元模型必须严格控制网格密度，既要防止单元尺寸过大引起的主从面单元互相穿透，又要避免单元尺寸过小引起的计算时间过长.因此，在结构正撞面，钢板和蜂窝等结构的单元尺寸为40 mm×40 mm，非迎撞面的单元为100 mm×100 mm.对于发生接触的汽车首部和防撞结构的正撞面划分的单元大小相近，见图2.3) 接触、边界和载荷防撞结构中各个蜂窝在碰撞过程中会发生相互接触，设置自接触.汽车与防撞结构之间设置为面面接触.根据防车撞结构的实际约束情况，对其正撞部分内表面节点的竖向和横向位移进行约束，同时约束其侧面内表面节点的竖向和纵向位移进行约束，以模拟得到传递到桥墩的碰撞力.对汽车模型的转动和平动不作约束，只施加初始速度V0=100 km/h.在实际的工程应用中，为使桥梁防车撞结构充分发挥其良好的耐撞特性，需要对其进行合理、经济的优化设计，但是，设计变量过多会降低优化设计的效率，因此，可采用灵敏度分析获得最重要的设计变量，作为优化设计的依据.文中的复合材料防车撞结构采用对称均匀铺层，结构设计变量包括层合板厚度T1、夹层面板厚度T2、夹芯厚度T3、蜂窝形结构直径T4、单层板厚度T5和四种基本铺层角度T6，T7，T8和T9，初始值的设计主要根据成本要求和生产工艺要求.根据桥梁防车撞结构的设计依据，其耐撞性能主要通过传递到桥墩的碰撞力、比吸能和结构的撞深来衡量.文中对防车撞结构的设计变量进行了基于结构耐撞性的灵敏度分析，分析工况包括设计变量取初始值和9组变化值时的10种工况.灵敏度计算结果见表2，其中SF，Sη和SH分别表示递到桥墩的碰撞力、结构比吸能和结构撞深对设计变量的灵敏度.由表2的灵敏度计算结果分析可知：①影响传递到桥墩的碰撞力最大的2个变量分别为T3和T4.与此同时，T3和T4 2个变量的灵敏度均为负值，说明与碰撞力呈负相关关系，因此为降低传递到桥墩的碰撞力最有效的办法是减小它们的取值；②影响结构比吸能和结构撞深最大的3个变量均为T2，T3和T4.其中T2的灵敏度系数为负值，与比吸能和撞深均呈负相关关系，T3和T4的灵敏度系数均为正值，与比吸能和撞深呈正相关关系，因此为增加结构的比吸能并减小结构撞深最有效的方法是减小T2的取值，并增大T3和T4的取值.图3为灵敏度分析的10种工况下碰撞力、比吸能和撞深变化曲线.由图3可知，结构递到桥墩的碰撞力、比吸能和结构撞深之间并不是完全独立的关系，在碰撞力较大的情况下，比吸能和撞深的值较小；在碰撞力较小的情况下，比吸能和撞深的值比较大.结构撞深的范围较为合理，因此结构的耐撞性最主要通过碰撞力和比吸能来体现.综上分析可知，在进行结构耐撞性优化的过程中可主要考虑设计变量T2，T3和T4，其他设计变量的影响较小可暂时忽略不计.另外，在对结构耐撞性优化过程中，主要考虑设计变量变化对于碰撞力和比吸能的影响.3.1 均匀试验设计以T2，T3和T4三个设计变量作为均匀试验设计的试验因子，考虑到复合材料的工艺水平和常用尺寸，T2取为2～8，T3取为80～320，T4取为8～32.其中各因子取为4水平，因此，文中设计的试验方案见表3.3.2 有限元计算与分析在桥梁车撞的情况下，主要从以下2个方面评价防撞结构的性能：①桥墩受到的撞击力，文中以节点约束模拟桥墩的作用，因此节点的约束反力F即指桥墩受到的撞击力；②防撞结构的耐撞性，文中用比吸能(specific energyabsorption,SEA)作为衡量结构耐撞性的指标，用η来表示，指单位质量吸收的能量，它值越大说明结构耐撞性越好.分别对均匀试验设计中的各结构参数组合进行防车撞结构的碰撞数值模拟，得到的计算结果见表4，其中M为结构质量，E为结构在碰撞中吸收的总能量.在防车撞结构的耐撞性优化设计中，因每次调整结构参数均要进行相应的碰撞计算，而碰撞计算需要的计算机时较大，严重影响了耐撞性优化的分析进度，因此，有必要采用代理模型技术对设计变量空间进行描述.响应面法对于接触和碰撞这类具有较强非线性的问题进行耐撞性优化时快速且高效.因此，采用响应面法对上节得到的结果进行拟合，分别获得以比吸能和碰撞力为因变量，设计变量为自变量的函数表达式，以简化耐撞性优化的计算工作量.4.1 响应面法以比吸能为目标函数、碰撞力为约束函数，采用线性回归和二次多项式回归方法来获得响应面模型.为了避免不同参数单位数量级差别太大引起的误差，将表3中的输入参数通过最大、最小值进行无量纲化，即式中：xij为输入参数的量纲一的量值(xij∈[-1,1])；ξij是实际参数单位的数值.1) 线性回归采用线性回归的前提是响应值的分布大致成一条直线，通过最小二乘法计算得目标函数和约束函数的回归方程.η=0.534 1-0.398 1T1-0.015D+0.051 7T2F=1.524 8+0.207 6T1-0.064 2D-0.101T22) 二次多项式回归为提高回归的精度，同时采用了含交叉项的二次多项式，同样通过最小二乘法计算可得目标函数和约束函数的回归方程.η= 0.366 4-0.407 2T1-0.015 6D+0.028 1T1T2+0.4079DT2F= 1.723 6+0.220 4T1-0.065 1D-0.040 6T1T2-0.575 1DT2对于上述2种回归模型，分别采用复相关系数R2进行评价[15-16].通过计算可得线性回归的复相关系数=0.852，二次多项式回归的复相关系数=0.975，易知且非常接近1.上述结果表明对于文中设计的桥梁复合材料防车撞结构的耐撞特性，误差因素对二次多项式回归模型的影响很小，二次多项式响应面模型比线性回归模型更为合理，能够比较准确的描述结构的真实响应值.4.2 优化利用遗传算法对上节中的二次多项式响应面代理模型进行优化.根据AASHTO抗力设计法规范对碰撞力的规定，并考虑文中的防撞工况要求桥墩受到的碰撞力不大于1.8 MN.通过计算，优化后的结构尺寸参数为T2=2，T3=100，T4=32.为验证优化效果，利用优化后的结构尺寸建立有限元模型并计算得到相关耐撞性参数，将结果与表3中比吸能最大的样本点2进行比较.耐撞性参数对比结果见表5，图4～6分别为碰撞力和比吸能时间历程对比图、结构撞深变形图和汽车应力变形图.通过表4、图5～6可知，复合材料防车撞结构在进行耐撞性优化后，其自重明显减轻，碰撞力峰值明显减小，结构碰撞后的破坏程度减弱，且比吸能大于样本点2，因此在总吸能较大、碰撞力满足要求的情况下，优化后的结构能够有效地降低桥梁的防撞成本.图7为不同时刻汽车应力变形图，可以看出在汽车与优化后结构的碰撞前期，汽车的变形很小，这是因为防撞结构的柔度起到了较大的缓冲作用；而在碰撞计算结束时刻，汽车的变形也比较合理，能够有效的保护乘员的生命安全.1) 桥梁复合材料防车撞结构能够有效增大应力波的传播途径和参与碰撞的结构质量，因此能够吸收较多的汽车初始动能，使汽车的变形能较小，并减小传递到桥墩的碰撞力，结构具备良好的耐撞性.2) 在复合材料防车撞结构的优化设计中，应以对结构耐撞性能影响较大的蜂窝尺寸、夹层结构尺寸和GFRP的尺寸等设计变量为主要设计依据.响应面法能够较准确的描述本文结构的设计空间，提高计算效率，其中响应面的二次多项式回归模型比线性回归模型更准确.最终优化得到的结构吸收的总能量比较大，传递到桥墩的撞击力满足规范要求，结构的耐撞性能大大提高；优化后的结构自重较小，有效地降低了桥梁防撞成本，可以广泛地应用于桥梁防车撞的工程中.【相关文献】[1]国家发展和改革委员会.中长期铁路网规划方案(2008调整)[Z].北京:国务院国家发展和改革委员会，2008.[2]尚顺帮，陈丰兰.中国高速铁路桥梁建设的发展[J].价值工程，2013，315(32):87-88.[3]RAMAKRISHNA S, HAMADA H. 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韩江特大桥通航孔桥墩防撞措施方案分析
黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI202)年第5期(总第327期)No. 5,202)(Sum No. 327韩江特大桥通航孔桥墩防撞措施方案分析谭巨良(广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，广东广州56507)摘 要：以某高速韩江特大桥为背景，对内河N 级航道500 e 级船舶撞击力作用下的通航孔桥墩防撞措施方案进行分析。
根 据多个规范验公式计算的船撞力及有限元分析结果，韩江特大 设计强度足以抵抗500 i撞击，增加防撞要为了保护 通行。
对比多种防撞的优缺点2 (乌石至河口)多座桥通航孔防撞加，本项目最终选择浮动式钢+复合 防撞 2 撞力达40%。
关键词：船撞力；防船撞 ；方案比选;复合中图分类号:U445文献标识码:A 文章编号：608 - 3383(202))05 - 0102 - 021引言通航孔防撞 对 和通起到保护作用，根据 、海事部门的相关要求，在一定 的 ，通航孔 通常需设置防撞措。
船撞力的计算和防撞的选择已有较多研究。
根据多种规范验公式计算的船撞力结果加大，通常需结合有限元计算确定船撞力。
防撞 有固定式橡胶、浮动式钢套箱、浮动式钢+ 复合 、独立防撞 、独立防撞 ，各有优缺点，需根据具体 和河道的特点择优选择。
2概况特大桥跨 宽度约642 m 。
通航孔图见图1。
本桥所跨 规划为W 级航道。
最高通航水位H = 6.6m,最低通 位H =9. 16 m 。
部结构为(55 + 2 x 99 +55)m 预应力混，下部结构为 ，桩基3船舶撞击相关参数分析3.1撞击代表船型根据《内河通航标准》(GB52139 -2222)的资示及实际通航船型的调查结果,船型尺寸参数见 1。
表)船型尺寸参数表撞击代/m宽/m设计深度/m5021 货45.510.2 2.532船撞速度根据现场调研和测速2 通行速度为32m/s 。
考虑到韩江特大桥位于通航水域范围内的 数量众多2 宽度 跨度，因此以32 i ^s 为 撞击 的速度。
桥梁防撞设施项目汇报
2020091.51.110长沙
江苏省桥梁防撞系统工程技术研究中心 32
四、承接项目
业绩表
广东省西南涌大桥船撞力研究与防撞设施设计 广州市广州大桥船撞力研究与防撞设施设计 湖南省桂花大桥船撞力研究与防撞设施设计 湖北省沌口长江大桥防撞设施设计 江西省鄱阳湖大桥防撞设施设计 江苏省青阳大桥防撞设施设计 福建省平潭海峡公铁两用大桥防撞设施设计 印尼泗水-马都拉大桥防撞设施设计
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8.成品流转
9.成品待发
江苏省桥梁防撞系统工程技术研究中心 27澳大桥青州主桥防撞设施
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江苏省桥梁防撞系统工程技术研究中心 28
三、承接项目
自浮式复合材料
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苏州太浦河大桥桥梁防撞设施
3：防撞设施应立足与本体材料防腐，靠后期的措施防腐，难以达到长期 使用的目标；
4：通过大量实船的撞击实验，复合材料防撞设施确实可以达到柔性消能， 拨转船头，保护桥梁的作用；
5：防撞设施应综合使用复合材料及钢材等其他材料，发挥各自的优缺点， 达到最佳的防撞效果。
防撞护舷设计的“三三”制原则 “三”：桥不倒、船不沉、人不亡 “三”：永不腐蚀、永不沉没、永不增加桥梁负担
第二十二条 涉水工程业主单位、经营管理单位，应当采取有效安全措施， 保证涉水工程试运行期、竣工后的水上交通安全。
桥梁防撞设施已从“选配”逐渐变为“标配”
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江苏省桥梁防撞系统工程技术研究中心 6
一、防撞设施种类与分析
（1）橡胶防撞设施
防撞设施优缺点对比
消能方式
结构
能量吸收方式
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复合材料桥梁防撞设施及其制作方法
复合材料桥梁防撞设施及其制作方法近年来，随着交通事故的频发，特别是桥梁事故的增多，对于桥梁的防撞设施也越来越重视。
为了减少交通事故对桥梁构件的损坏，降低事故对驾驶人和行人的伤害，提高桥梁的安全性能，复合材料桥梁防撞设施逐渐成为一种新的解决方案。
复合材料具有较高的强度和刚度、良好的耐腐蚀性和防水性能，同时具有较低的自重和易于加工成型的特点，因此成为制作桥梁防撞设施的理想材料。
常见的复合材料包括玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料和聚合物复合材料等。
这些材料具有较好的抗压、抗弯和抗冲击性能，能够在车辆碰撞时有效地吸收能量，减少车辆和桥梁结构的受损程度。
制作复合材料桥梁防撞设施的方法主要包括以下几个步骤：
首先，需要对桥梁的结构进行详细的设计和强度计算，确定需要设置防撞设施的位置和尺寸。
然后，选取合适的复合材料，并准备好所需的材料和工具。
根据设计要求，将复合材料进行加工和成型，通常采用手工层叠法或真空吸塑法。
接下来，对制作好的复合材料构件进行精细加工和涂装处理，以提高其外观质量和耐久性。
最后，将制作好的复合材料构件固定在桥梁上，通常采用螺栓或焊接等方式进行固定。
除了制作桥梁防撞设施外，复合材料还可以用于制作桥面铺装、护栏和桥墩保护等其他防撞设施，以提高桥梁的整体安全性能。
总之，复合材料桥梁防撞设施具有较好的抗冲击性能和耐久性，能够减少交通事故对桥梁的损坏，提高桥梁的使用寿命，并保护驾驶人和行人的安全。
制作复合材料桥梁防撞设施的方法简单易行，未来有望进一步推广应用。
道路施工中的复合材料应用技术
道路施工中的复合材料应用技术随着城市化进程的加速，道路建设已成为城市建设中不可或缺的环节。
与此同时，国家对于交通行业也提出了越来越高的要求，如要求道路的安全性、耐久性、环保性等多方面指标得到提高。
因此，对于建设优质道路，必须采用一些先进的技术，而复合材料就是一种应用广泛的技术。
本文将探讨复合材料在道路施工中的应用技术。
一、复合材料的种类复合材料是指由两种或多种不同的材料组成，通过化学或机械方式结合起来的一种新型材料。
在道路施工中，应用比较广泛的复合材料有以下几种：1.玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料是以玻璃纤维为增强材料，树脂为基体材料，通过化学反应或其他方法使其连为一体，形成的一种新型材料。
这种材料具有强度高、重量轻、耐腐蚀、耐磨损等优点，被广泛应用于道路施工中。
2.碳纤维复合材料碳纤维复合材料是以碳纤维为增强材料，树脂为基体材料，通过化学反应或其他方法使其连为一体，形成的一种新型材料。
这种材料具有重量轻、强度高、抗腐蚀、电磁屏蔽等优点，适用于高速公路路面等建筑物的修建。
3.生态复合材料生态复合材料是以天然植物纤维为增强材料，树脂为基体材料，通过化学反应或其他方法使其连为一体，形成的一种新型绿色材料。
这种材料既可以满足道路施工的强度要求，又可以达到绿色环保的目的。
二、复合材料在道路施工中的应用1.道路隔音板道路施工时，为了避免噪音对周围居民的影响，可以使用玻璃纤维复合材料制成的道路隔音板。
这种隔音板不仅可以吸收噪音，还能够达到防腐蚀的目的，使隔音板的使用寿命更加长久。
2.修复路面在道路施工中，路面的破损是很常见的问题。
一些坑洼和裂缝会给交通带来很大的不便，甚至会危及到行车安全。
而使用碳纤维复合材料修复路面可以起到一定的加固和防止裂缝扩大的作用，且碳纤维复合材料使用寿命更长，可以降低修复频率，减小道路维护成本。
3.防护设施道路施工完工后，需要安装多种防护设施，将道路交通事故的伤害降到最低。
生态复合材料可以用于制造灯杆、防撞护栏等防护设施，既美观又实用，且具有防腐蚀、防紫外线等多种特性，使其在道路防护设施领域得到了广泛的应用。
乌龙江大桥复合材料防船撞系统的设计与施工
ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｉｏ ｒ ｄ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｏ ｂ ｔ ￣ｎ ｒ ｅ ｍａ ｒｋ ａ ｂ ｌ ｅ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｌ ｂ ｅ ｎ ｅ ｉ ｆ ｔ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｌ ；Ａｎ ａ ｔ ｉ —ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ；Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｄ ｅ ａ；Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ２ ０ ９ ９ ３ ８ ８ ６＠ ｑ ｑ． ｃ ｏ ｍ
桥梁工程的新材料与技术
桥梁工程的新材料与技术桥梁作为连接两地的重要交通设施，承担着巨大的压力和责任。
为了提高桥梁的质量、稳定性和寿命，工程师们不断探索和应用新的材料与技术。
本文将就桥梁工程中的新材料与技术进行探讨。
一、复合材料在桥梁工程中的应用随着科技的不断发展，复合材料在桥梁工程中的应用越来越广泛。
复合材料由两种或两种以上的材料组合而成，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于桥梁的建设中。
1. 玻璃钢复合材料玻璃钢复合材料是一种由玻璃纤维和树脂组成的复合材料，具有高强度、轻质、耐腐蚀等特点。
在桥梁工程中，玻璃钢复合材料可以用于桥梁的护栏、防撞墩等部位，能够有效提高桥梁的抗冲击性能和耐久性。
2. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂组成的复合材料，具有高强度、高模量等特点。
在桥梁工程中，碳纤维复合材料可以用于桥梁的主梁、悬索索等关键部位，能够有效减轻桥梁自重，提高桥梁的承载能力。
3. 高分子复合材料高分子复合材料是一种由高分子材料和增强材料组成的复合材料，具有耐磨损、耐冲击等特点。
在桥梁工程中，高分子复合材料可以用于桥梁的防水层、防撞板等部位，能够有效保护桥梁的结构和功能。
二、新技术在桥梁工程中的应用除了新材料的应用，新技术也在桥梁工程中起到了重要的作用。
新技术的应用不仅提高了桥梁的建设效率，还改善了桥梁的结构性能和可持续发展能力。
1. 3D打印技术3D打印技术是一种将数字模型直接转化为物理模型的先进技术。
在桥梁工程中，利用3D打印技术可以打印出各种复杂的桥梁构件，实现了快速、高效的建设方式。
而且，3D打印技术还可以减少材料的浪费，降低桥梁建设的成本。
2. 智能监测技术智能监测技术是一种通过传感器和网络等技术手段对桥梁进行实时监测和预警的技术。
通过智能监测技术，工程师们可以及时获取桥梁的结构和健康状况，预防和修复可能存在的问题，保证桥梁的安全性和稳定性。
3. 超高性能混凝土技术超高性能混凝土技术是一种由高强度、高耐久性的材料组成的新型混凝土，具有卓越的抗压性能和耐久性。
马鞍山长江公路大桥防撞设施隐患治理研究
马鞍山长江公路大桥防撞设施隐患治理研究◎ 王巧生 程立中 安徽省交通勘察设计院有限公司摘 要：文章围绕马鞍山长江大桥左汊主桥设置的自浮式复合材料防撞系统进行论述，对既有的防撞设施进行了全面的隐患排查。
指出了防撞设施存在的隐患并进行了分析，提出了治理方案。
通过隐患治理消除了既有防撞设施的病害，恢复了其使用功能，延长其使用寿命。
关键词：马鞍山长江大桥；桥梁防撞；复合材料防撞；隐患排查；治理方案1.引言随着我国交通运输行业的快速发展，综合、立体运输体系逐步形成。
公路方面道路网密度不断增加，水运方面航道里程快速增长。
安徽省作为承接推进长三角交通一体化的省份，近年来交通事业蓬勃发展。
据统计，截止2022年底，安徽省公路网总里程达23.8万公里，密度169.9公里/百平方公里；内河航道里程约6626公里，其中Ⅳ级及以上高等级航道里程约1830公里；跨各等级航道的桥梁600余座。
随着跨航道桥梁越来越多，桥区通航船舶吨位和通航密度也不断上升，受船舶撞击而诱发的桥梁垮塌事故正在日益增多。
据统计在1960年～2007年之间，全世界范围内有34座桥梁因船舶撞击倒塌，并且每年至少有一起严重的船撞桥事故发生[1]。
桥梁一旦发生船舶碰撞事故，不仅会造成船舶损失和影响航道通行，还会对桥梁造成重大的安全隐患。
因此桥梁防船撞设施的设置和维护就显得格外重要。
近年来国内越来越重视桥梁防船撞隐患的治理，尤其是自2020年12月16日交通运输部、国家铁路局、国铁集团联合印发了“船舶碰撞桥梁隐患治理三年行动实施方案”发布后，各地加快了船舶碰撞桥梁安全风险隐患的排查工作。
一方面对既有跨航道桥梁未设置防撞设施的要加快实施，另一方面对已设置防撞设施的桥梁要对防撞设施进行隐患排查治理，确保其正常运行。
本文以马鞍山长江大桥为研究对象，对其左汊悬索桥原有的自浮式复合材料防撞系统［2］进行隐患排查。
根据排查结果及前期维护情况提出对防撞设施的加固措施。
2.工程概况2.1桥梁概况马鞍山长江大桥位于长江中下游的安徽省东部，左岸为和县，右岸为当涂县，该桥距上游芜湖长江大桥约27km，距下游南京长江三桥约46km，西起马鞍山市和县姥桥枢纽，在马鞍山江心洲处跨越长江，东至马鞍山市雨山区马鞍山东枢纽。
船一桥碰撞力理论分析及复合材料防撞系统
（ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ ８ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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复合材料在桥梁工程中的应用研究
复合材料在桥梁工程中的应用研究1. 引言桥梁工程一直以来都是工程领域的重要组成部分，在人类社会的发展中发挥着重要的作用。
传统的桥梁建设主要采用钢和混凝土等材料，但随着科学技术的不断发展，复合材料逐渐应用于桥梁工程中。
复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀、施工方便等优点，因此在桥梁工程中的应用也越来越广泛。
本文将对复合材料在桥梁工程中的应用进行研究和探讨。
2. 复合材料的基本介绍2.1 复合材料的定义复合材料指的是由两种或两种以上不同材料按一定方式组合而成的新材料。
常见的复合材料有纤维增强复合材料、层状复合材料等。
2.2 复合材料的特点复合材料具有以下特点：•高强度：复合材料的强度常常比传统材料高出几倍甚至更多。
•轻质：复合材料的密度相对较低，可以减轻结构负荷、提高建筑物的使用寿命。
•耐腐蚀：复合材料具有优良的耐腐蚀性能，可以有效防止桥梁在恶劣环境中的腐蚀和老化。
•施工方便：复合材料可以根据需要进行模块化设计和构件制造，便于现场施工和安装。
3. 复合材料在桥梁工程中的应用3.1 复合材料在桥梁结构中的应用•斜拉桥：斜拉桥是一种利用悬索和斜向斜拉索支撑桥梁的结构。
绳索和拉索通常采用复合材料，以提高整体的强度和稳定性。
•悬索桥：悬索桥是一种通过悬挂在塔楼两侧的主跨来支撑桥面的桥梁。
复合材料在悬索桥的塔楼和桥面上应用广泛，可大大减轻桥梁重量，提高整体性能。
•钢桁梁桥：复合材料可以广泛应用于钢桁梁桥的上部结构中，用于增强钢桁梁的刚度和强度，提高桥梁的承载能力。
3.2 复合材料在桥梁维修和加固中的应用•桥梁维修：复合材料可以用于桥梁的维修和加固，通过包裹在结构表面形成新的保护层，修复和加强损坏部分，延长桥梁的使用寿命。
•桥梁加固：复合材料可以用于对老化、损坏的桥梁进行加固，提高桥梁的承载能力和结构稳定性，减少维修成本。
4. 复合材料在桥梁工程中的优势和挑战4.1 优势•轻质高强：复合材料相比传统材料具有更高的强度和更低的密度，可以减轻桥梁自重，提高结构的承载能力。
国内桥梁防撞设施方案比较
国内大桥桥墩防撞设施方案比较江苏宏远科技工程有限公司二O 一五年一月大桥防撞方案介绍根据桥梁防撞原理及相关设计规范，综合考虑研究桥墩自身的抗撞能力、桥墩的位置、桥墩的外形、水流的速度、水位变化情况、通航船舶的类型、碰撞速度等，对需要防撞的桥墩进行桥墩防撞方案设计研究，在满足防撞要求的同时应尽量降低防撞工程造价。
我们对八尺门大桥2#、3#桥墩提出了三种防撞设计方案，具体如下:1. 桥墩防撞方案一：复合材料消能防撞设施1）、方案介绍复合材料消能防撞设施主体由纤维增强复合材料、消能柱、增强连接板、耗能闭孔材料制造，主要为了消耗船舶撞击桥墩时的撞击力，以保护船舶和桥梁本体结构免受损伤。
纤维增强复合材料耐腐蚀性能极佳，使用寿命长，能长达几十年，耐受降水、海水等各种恶劣环境中的腐蚀。
复合材料消能防撞设施面层采用纤维制成，能有效将撞击力分散，消能柱为波形筋段和面层连接，呈波形和螺旋柱形便具有类似弹簧的结构，是有较强的缓冲变形能力，耗能材料受到撞击，消能柱因为撞击力压缩变形，一方面将撞击物的动能转化为弹性势能，另一方面延长了撞击物与复合材料消能防撞设施的作用时间，最终减少了撞击力的力量。
耗能闭孔材料在复合材料防撞设施装置遭撞击变形时产生耗能，防撞结构应允许有较大的变形，通过变形耗能将船的撞击力降低至50%以上。
复合材料消能防撞设施特点：①能量转移，可在撞击瞬间改变撞击力的方向和船体位移方向，同时利用水流的作用，将船舶推离桥墩，沿防撞装置外侧滑走，从而带走船舶大部分动能，大大降低了“船—桥”撞击过程中的能量交换。
②柔性防撞，缓冲吸收效率高—相比无防撞设施的桥墩，自浮式复合材料消能防撞设施可使船撞击力大幅度削减，消能防撞设施弹性模量约为钢材的1/10 ，能够保护钢结构船舶不受局部损伤（被撞击后不会像钢箱一样割破船舶）；消能作用达到50%，从而有效保护桥墩和船舶，尽可能地保护船舶（车辆），将损失减少到最低程度。
③强耐腐蚀性、耐久性、耐撞性、耐疲劳性能优异，性价比高，与传统钢套箱防撞设施相比，自浮式复合材料消能防撞设施不需要做防腐涂装，且经久耐用使用寿命长达30年，基本不用维护，可承受小船多次撞击，变形后恢复；橡胶柔性消能防撞设施耐气候性差、易老化，使用寿命只能达到5年，消能作用只有10%④重量轻，运输、安装、更换方便一该防撞体系由各个独立防撞消能单元组成，安装便捷高效，单元节段损坏后维修更换方便。
公路桥梁工程设施的新型材料与应用研究
公路桥梁工程设施的新型材料与应用研究随着现代社会的发展和城市化的加速，公路桥梁工程设施的建设和维护显得尤为重要。
为了提高公路桥梁的安全性、耐久性和经济性，研究人员不断寻求创新的材料和应用技术。
近年来，一系列新型材料和技术在公路桥梁工程领域得到了广泛探索和应用。
本文将对其中的几种新型材料和应用进行介绍和分析。
首先，纤维增强复合材料是近年来公路桥梁工程领域的一个重要研究方向。
相比于传统的钢筋混凝土结构，纤维增强复合材料具有更轻、更高强度、更好的耐久性和较小的维护成本等优势。
它可以应用于桥梁梁体、桥面铺装、护栏和桥墩等部位，有效提高了桥梁的使用寿命和承载能力。
此外，纤维增强复合材料还能够抵抗腐蚀和碳化的侵蚀，降低养护成本，并且具有良好的防震性能，能够减轻桥梁在地震中的损害程度。
其次，高性能混凝土（HPC）也是公路桥梁工程中的一项重要研究内容。
高性能混凝土通过改善原材料和施工工艺，提高了混凝土的强度、耐久性和抗裂性能。
它的抗压强度通常高于100MPa，能够满足大跨度桥梁和特殊桥梁的设计要求。
此外，高性能混凝土的耐久性显著提高，可以有效抵抗化学侵蚀、冻融循环和碳化，延长桥梁的使用寿命。
高性能混凝土的应用还能减少桥梁台座的尺寸和开挖深度，降低桥梁建设成本。
此外，玻璃纤维增强塑料（GFRP）在公路桥梁工程中也具有广阔的应用前景。
GFRP材料具有轻质、高强度、抗腐蚀和良好的电绝缘性能等优点。
它可以用于桥梁的梁体、支座、防撞护栏和拉索钢绞线等部位。
与传统的钢结构相比，GFRP材料的使用可以减轻自重，提高施工效率，减少维护工作，并显著改善桥梁的耐久性。
此外，GFRP材料具有良好的透光性，可以应用于光纤传感器和光纤通信等领域，为桥梁的健康监控和智能管理提供支持。
最后，纳米材料的研究也为公路桥梁工程带来了新的机遇。
纳米材料具有特殊的物理和化学特性，能够提高材料的强度、耐久性和稳定性。
目前，各种纳米材料已经被应用于公路桥梁工程中，如纳米二氧化钛、纳米碳管和纳米石墨烯等。
港珠澳大桥总体设计及关键技术
港珠澳大桥总体设计及关键技术总体设计:港珠澳大桥的总体设计以实现桥梁的安全性、持久性和舒适性为目标。
整座大桥采用了多种结构形式，如斜拉桥和悬索桥，根据海底地质条件采用了人工岛和隧道两种形式。
在总体布局上，大桥考虑到海洋生态保护和导航安全等因素，合理规划了桥墩和航道的位置。
关键技术:1.断面设计:港珠澳大桥的桥梁断面采用了空气动力学设计，通过减小空气阻力来降低风荷载对桥梁的影响，增强桥梁的稳定性和抗风能力。
2.材料选用:大桥主要使用了高强度混凝土、高性能钢和复合材料。
高强度混凝土具有较高的抗压强度和抗冻融性能，能有效提高桥梁的承载能力和耐久性。
高性能钢的应力-应变曲线更加平缓，具有较好的抗震性能和延性。
复合材料具有重量轻、耐腐蚀等特点，可以减小桥梁自重并延长使用寿命。
3.结构施工:大桥结构采用了预制构件与现浇构件相结合的施工方法，利用了预制构件的工厂化生产和现浇构件的灵活性。
预制构件的质量稳定，可以降低施工现场的影响，现浇构件可以适应不同尺寸和形状的构造要求，使得桥梁的施工更加高效。
4.桥墩设计:大桥的桥墩采用了空腔式结构，中空缓冲区的设计可以提供一定的阻尼效果，减轻了地震时的震动幅度，保证了桥梁的整体稳定性。
5.防护系统:大桥设置了多层防护系统，包括防风、防水、防火和防撞等措施。
其中，防撞系统采用了主动式防撞设备和被动式防撞设备相结合的方式，通过自动控制和监测设备来避免船舶的碰撞，确保桥梁的安全性。
港珠澳大桥的总体设计和关键技术的采用，不仅提高了桥梁的安全性和舒适性，还为桥梁的可持续发展奠定了基础。
大桥的建成将进一步促进大湾区的发展，提升香港、珠海和澳门之间的交流与合作，也为世界跨海大桥建设提供了宝贵的经验。
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项目名称：大型桥梁复合材料防撞系统关键技术及应用
推荐单位：中国土木工程学会
推荐奖种：2015年度国家技术发明奖一等奖
项目简介：
本项目属于土木建筑工程复合结构科学技术领域。
全球统计资料表明，大型桥梁遭受船舶碰撞事故的发生频率远高于地震、飓风等，往往导致桥毁、船沉、人亡及环境污染等严重后果，经济损失巨大，是威胁大型桥梁和航运安全的重要因素。
2007年“6.15”广东九江大桥船撞事故后，大型桥梁防船撞设计引起了我国桥梁工程界的高度重视。
但目前桥梁防撞系统存在占用航道多、易造成船舶毁损、消减撞击力效能有限、易腐蚀难修复等不足，且各国对船撞力设计标准差别很大，对大型桥梁和航运安全构成重大隐患。
本项目瞄准国际学术前沿，围绕国家重大工程需求，经过10多年的试验研究和技术攻关，发明了格构增强复合材料结构及格构增强复合材料防撞系统，解决了显著提升防撞系统消能能力和保护船舶免遭毁损的技术难题，实现了大型桥梁和航运船舶双保护的重要突破。
取得的创新性成果如下：
（1）发明了格构增强复合材料结构。
针对大型桥梁防船撞系统高抗力、高耗能的实际需求，发明了格构增强复合材料结构。
通过静动力试验及数值模拟，摸清了格构增强复合材料结构的基本力学性能和冲击吸能机理，建立了承载力与冲击吸能理论计算公式。
相比传统无格构增强泡沫夹芯结构，格构增强型复合材料结构的承载能力和吸能能力提高15倍以上。
（2）首创了格构增强复合材料防撞系统。
结合格构增强复合材料结构的消能特性和大型桥梁防船舶撞击的工程需求，发明了格构增强复合材料防撞系统，并形成了产品系列化。
基于船-桥和船-防撞系统-桥系列碰撞试验，建立了船桥碰撞动力学分析模型，提出了船-防撞系统-桥碰撞精细化数值模拟方法、船撞力简化计算公式及格构增强复合材料防撞系统设计方法。
与传统防撞系统相比，格构增强复合材料防撞系统具有消能能力强、综合造价低、安装维护方便、耐腐蚀、船-桥双保护等显著优势。
（3）解决了格构增强复合材料防撞系统的工业化成型工艺、耐久性提升及拼装连接技术。
攻克了浸渍、流动过程的精准控制和超大构件真空路径及长距离注胶关键技术，建成了超大尺寸复合材料构件工业化生产线。
针对复杂恶劣工作的环境特点，提出了防撞系统抗氯离子腐蚀、紫外线照射和高低温作用等的技术措施及拼装连接技术。
本项目申请国际PCT专利2项，获国家发明专利授权11项；发表学术论文75篇，其中SCI、EI收录论文38篇；获2014年度江苏省科技进步一等奖。
推广应用情况：
自2011年以来，本项目发明的复合材料防撞系统已成功应用于润扬长江公路大桥、黄冈公铁两用长江大桥、港珠澳大桥等20余桥梁工程，代表性工程包括：1、润扬大桥北汊斜拉桥；2、黄冈公铁两用长江大桥；3、琅岐闽江大桥；4、马鞍山长江公路大桥；5、港珠澳大桥；6、合福铁路铜陵长江大桥；7、崇启长江公路大桥；8、广深沿江高速公路（深圳段）一标段；9、鹦鹉洲长江大桥；10、吴淞江大桥；11、广深沿江高速公路（深圳段）三标段；12、福州乌龙江大桥老桥与复线桥；13、张家港巫山大桥；14、常州花博会桥；15、G104国道施家桥；16、常州溧阳周城河桥；17、湘潭湘江芙蓉桥；18、温州瓯北大桥；19、常州新孟滆大桥；20、兰溪金角大桥；21、株州湘江一桥； 22、瑞安五桥。
曾获科技奖励情况：
主要完成人情况：
姓名：刘伟庆
排名：1
技术职称：正高级
工作单位：南京工业大学
完成项目时所在单位：南京工业大学
对本项目主要学术贡献：
（1）项目总负责人，领导团队的整体研究工作，项目选题研究的提出者，负责项目总体思路设计与统筹安排。
（2）个人主要贡献：对本项目发明点1作出了创造性贡献，并对发明点2、3作出了重要贡献。
（3）大部分发明专利第1发明人，部分学术论文的通讯作者或第1作者，项目成果鉴定第1完成人，主持相关国家、省部级科研项目6项。
项目工作占本人全年工作量的60%。
曾获国家科技奖励情况：2010年获国家科技进步二等奖（排名第2）.
姓名：庄勇
排名：2
技术职称：正高级
工作单位：中铁大桥勘测设计院集团有限公司
完成项目时所在单位：中铁大桥勘测设计院集团有限公司
对本项目主要学术贡献：
（1）项目防撞系统技术负责人，主要负责防撞系统的结构设计。
（2）个人主要贡献：对本项目发明点2作出了创造性贡献，并对发明点3作出了重要贡献。
攻克了防撞结构设计关键技术难题，建立了格构增强复合材料防撞系统的设计方法。
（3）核心发明专利共同发明人，部分发明专利第1发明人，部分学术论文的共同作者，多项科研项目参与者。
项目工作占本人全年工作量的50%。
曾获国家科技奖励情况：无。
姓名：方海
排名：3
技术职称：副高级
工作单位：南京工业大学
完成项目时所在单位：南京工业大学
对本项目主要学术贡献：
（1）项目研究骨干，主要负责格构增强复合材料防撞系统的结构设计和船-桥碰
撞理论研究。
（2）个人主要贡献：对本项目发明点3作出了创造性贡献，并对发明点1、2作出了重要贡献。
发明了格构式增强复合材料防撞系统，解决了复合材料防撞系统的工业化成型工艺与拼装连接技术难题；建立了船撞力计算方法。
（3）核心发明专利共同发明人，部分学术论文的通讯作者或第1作者，江苏省级工法的共同获批人，主持相关国家级科研项目1项，多项相关科研项目参与者。
项目工作占本人全年工作量的80%。
曾获国家科技奖励情况：无。
姓名：周叮
排名：4
技术职称：正高级
工作单位：南京工业大学
完成项目时所在单位：南京工业大学
对本项目主要学术贡献：
（1）项目研究骨干，主要负责格构式增强复合材料夹层结构的力学性能与界面机理研究。
（2）个人主要贡献：对本项目发明点1作出了创造性贡献。
推导了格构式增强复合材料夹层结构的受弯承载力、挠度计算公式，探明了夹层结构的界面机理。
（3）部分学术论文的通讯作者（第1作者），主持相关国家、省部级科研项目2项，多项相关科研项目研究骨干。
项目工作占本人全年工作量的50%。
曾获国家科技奖励情况：无。
姓名：陆伟东
排名：5
技术职称：正高级
工作单位：南京工业大学
完成项目时所在单位：南京工业大学
对本项目主要学术贡献：
（1）项目研究骨干，主要负责格构式增强复合材料夹层结构的冲击吸能研究和损伤检测。
（2）个人主要贡献：对本项目发明点2作出了创造性贡献。
开展了格构式增强复合材料夹层结构的整体冲击试验，建立了冲击失效荷载的计算公式；采用红外热波技术对格构式增强复合材料夹层结构的冲击损伤进行检测，评估了纤维铺层结构对抗冲击性能的影响。
（3）部分发明专利的共同发明人，部分学术论文的共同作者，多项相关科研项
目研究骨干，项目工作占本人全年工作量的50%。
曾获国家科技奖励情况：无。
姓名：陈伟
排名：6
技术职称：中级
工作单位：江苏博泓新材料科技有限公司
完成项目时所在单位：江苏博泓新材料科技有限公司
对本项目主要学术贡献：
（1）项目主要骨干，负责成果产业化工作，组织实施防撞工程项目。
（2）个人主要贡献：对本项目发明点3作出了重要贡献。
负责成果产业化工作，解决了超大尺寸复合材料防撞装置工业化成型工艺，建立了相应的生产线，组织实施了防撞工程项目。
（3）工业化生产线建设负责人，防撞装置生产和工程项目建设负责人。
项目工作占本人全年工作量的90%。
曾获国家科技奖励情况：无。