11浮箱式桥墩防撞设施设计

浮箱式桥墩防撞设施设计

摘要：本文主要对湖北岳口汉江二桥进行了研究，对湖北岳口汉江二桥的核心浮箱式桥墩的设计目标、设计原理以及设计重点做了相应的介绍，希望本文的一些设计理念可以给桥梁设计师在同类桥梁防撞设施设计中带来设计灵感。

关键词：浮箱式桥墩；防撞；设计

根据对整个世界区域范围内的事故统计分析，可以明显的看出，船只撞击桥梁事故屡屡发生。怎样设计桥梁才能使桥梁事故减少，已经是设计师在设计桥梁时必须要考虑的首要问题。经过长时间的研究分析，笔者发现其实世界上有很多各式各样的桥墩防撞设施，这些桥墩防撞设施在一定程度上，可以有力地较少桥梁事故的发生，大多数桥墩防撞设施的基本原理都是在船只撞击桥梁时，吸取船只的能量，使船只在撞击时起到一个缓冲作用，从而减少船只的动能。每一种桥墩防撞设施都有自身的防撞原理与适用条件，而本文重点对湖北岳口汉江二桥的防撞设施进行了研究，重点介绍了浮箱式防撞设施的设计原理与特征。

一、工程概况

岳口汉江二桥主桥主要坐落于湖北省随岳高速公路中船员舱段，在天门市岳口大桥下游6.65千米处横跨汉江，岳口汉江二桥主桥的左边是天门，右边是仙桃。岳口汉江二桥主桥主要坐落于汉江下游的徐鸳口到胡家榨河段。岳口汉江二桥主桥是在07年完成施工的，岳口汉江二桥主桥设计中，提供防撞设施主要是大桥通航孔主墩。

岳口汉江二桥主桥是连续箱梁，整座桥主要分为两部分，箱梁设计主要采用单箱单室断面，而主墩主要采用的是钢筋混凝土材质的实体墩。具体设计见图一。

图一

岳口汉江二桥主桥防撞设施主要具有以下特征：

(1)、岳口汉江二桥主桥中的桥墩以及主桥自身都具有一定的抗撞击性，可以在一定程度上抵挡船只的撞击，在船只撞击后，主桥自身的结构不会有太大的改变。

(2)、允许船只通过的区域都有一定的要求，例如，允许船只通过的区域的净宽度为143米，而岳口汉江二桥主桥中的桥墩的净距离共有145.5米，防撞设施具有一定的局限性。

(3)、根据图一的相关信息，我们可以了解岳口汉江二桥主桥水位高低落差12．49米。防撞设施一定要符合高低水位的标准。

二、防撞设施设置的目的

如果桥梁结构本身就具有一定的抗撞击能力，那设计师在设计时就可以只设计局部的防撞设施，与此同时，再设计一个防撞体系用来预防桥梁局部受到损害。这种思路下的设计方法主要有两条：一条设计思路是防撞体系只单纯地保证桥梁，防护体系要比舱的压碎力大，船只头部被压碎的部分会形成一定的冲击力，冲击力将会被船舱吸收。另一条设计思路就是，不仅仅只保护桥梁，还需要对撞击的船只进行一定的保护，尽可能减少船只受到的伤害。防护装置选用的材料可以是橡胶材质，还可以选用钢构件。船只的撞击所带来的冲击能量可以通过橡胶或钢构件受力而形成的压缩、弯曲、剪切变形甚至是三者的共同存在而吸收。

桥梁防撞主要设计的用意就是减少船只撞击桥梁所形成的撞击力，使撞击力可以小于桥梁中桥墩的承受水平，从而对桥梁的整体结构进行保护，使桥梁更加

安全。桥梁防撞工程常常会选用各式各样的防撞设备，从而防止船只的撞击力扩散到桥梁的桥墩部位。除此之外，还可以采用利用缓冲手段达到消耗能量的防撞设施，进而拖延船只撞击的时间，使船只的撞击作用力较小，进而确保桥梁的安全。想要设计出符合要求的防撞设施，必须要了解桥梁所处水流的速度、水位变化等，还要了解桥梁桥墩的形态、集体位置，以及桥墩自身的抗撞能力等。

防撞设施大多需要达到以下条件：

①、防撞设施可以缓冲船只撞击桥梁产生的作用力，使船只不可以直接对桥墩进行撞击，或者是减小船只撞击桥梁所产生的作用力，使作用力低于桥墩的承受力。防撞设施的设计，可以有力地减少甚至是消耗船只撞击桥梁所产生的作用力，使船舶和桥墩都受到了最小的伤害。

②、防撞设施设计时应该注意，竟可能少占用甚至是不占用航道范围，必须做到不影响航道的通航。

③、防撞设施应该根据桥梁的实际情况，选用最适合的缓冲材料，设计最符合周围环境的结构形式，尽最大可能性较少对过路船只的伤害。

④、防撞设施从制造、组装到最终的维修都应该在确保质量的前提下，选用最物美价廉和性价比最高的材料和方法。

⑤、防撞设施应该具备良好的安全性和可靠性。

三、防撞设施设置的原则

在船只与桥梁发生撞击的过程中，桥梁的主墩、防撞设施以及船只三者之间会形成一个运动系统，船只撞击桥梁前的动能会在撞击的一瞬间发生传递，想要保护运动系统中的每一部分都不受到损害，这是十分难做到的，在经济角度上看，也是不合适的。因为无论是桥梁还是船只的防撞设施在建造的过程中，都需要耗费巨大大量的资金。因此，在防撞设备设计应该严格遵循以下的几点要求和目标：

(1)、在船只与桥梁发生撞击的过程中，桥梁是最大受害者，桥梁会发生更为严重的破换，所以在设计防撞设施时应该尽可能减少桥梁在撞击中受到破坏，为了确保桥梁的安全，就算防撞设施与船只发生了适当的伤害，也是必要的。

(2)、在船只与桥梁发生撞击的过程中，防撞设施适当的破坏是能接受的，但是这份损害应该是容易进行修复的，以确保桥梁在二次撞击时，仍有保护设备。

(3)、整场碰撞悲剧产生的责任方都是船只，但是如果船只受到了严重的损

害，甚至是发生沉降现象，经济损失也是十分巨大的，因此，尽可能保持航道通畅无阻。而船只自身也应该做好相应的保护措施，在船只设计时设计防撞设施，从而减少船只在碰撞过程中受到的损害。

四、防撞浮箱的设计

分析了桥墩防撞特征、桥墩防撞目的与原则，最终决定采用浮箱式防撞设施成为岳口汉江二桥的防撞方案。

(1)防撞浮箱

在岳口汉江二桥四个桥墩上都安放防撞浮箱。防撞浮箱的长宽高分别为14.33米、7.8米、3米。防撞浮箱主要由上、下盖板、隔舱板、外侧板、槽钢、人孔板以及加强板焊接最终形成。为了确保浮箱受到破坏后不会下沉，浮箱在设计时是用隔舱板将舱室分成了十二个，每个隔舱室的顶板部分设计中都有小孔。除此之外，在隔舱室部分也安放了加强板，加强板中间也有小孔，从而增强浮箱的防撞能力。槽钢壁焊接于浮箱外侧板箱内壁。将两道拼装缝设计在浮箱两侧，两道拼装缝把浮箱分成了两个部分，便于维修和安装。

(2)橡胶护舷

在防撞浮箱外圈设计了Y300型橡胶护舷，当船只撞击桥梁时，护舷就会进行变形和滚动，从而减少船只撞击桥梁的作用力。在桥墩和浮箱之间设计了DGH250型橡胶护舷，可以使浮箱在水中浮动自由，从而使船只撞击时对桥墩的冲击力得到减少。

当船只撞击浮箱的时候，浮箱被撞击的地方会发生一定的损害，损害部分大约占整个浮箱的5％。浮箱除钢材外的其余部分都应该小于钢材的应力，只有这样做，才会使浮箱在撞击中受到过小的影响，简单的修理后就可以继续工作。浮箱会吸收船只撞击桥梁的大部分作用力，船只撞击桥梁的小部分作用力会经过浮箱隔板传至桥墩外壁，不会对桥墩造成过大的影响，从而保护了桥墩。

总结:

综上所述，当船只撞击浮箱的时，浮箱会出现了局部的破坏，只要经过简单的修理后，就可以继续工作，可反复使用，从而减少了桥墩防护所耗费的资金。在对岳口汉江二桥防撞设计分析过程中，不难发现由于浮箱式防撞设施比较小，不会对通航造成影响，浮箱式防撞设施可以有力地消除船只撞击力，从而保护了