高龍剛

摘 要：隨著船舶大型化發(fā)展，跨越航道橋梁被船舶撞擊情況時(shí)有發(fā)生，對(duì)橋梁安全和通航安全產(chǎn)生了較大影響，故全國(guó)范圍均在開(kāi)展橋梁防船撞設(shè)施的設(shè)置工作。防船撞設(shè)施的設(shè)置應(yīng)針對(duì)已有橋梁的特點(diǎn)，分析研究防船撞設(shè)施設(shè)置的要求，采用多種方案進(jìn)行比較，合理選取適用的方案。本文以廣東崖門(mén)大橋?yàn)槔瑢?duì)該方面工作進(jìn)行了一定研究。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)有橋梁;防船撞設(shè)施;組合式防撞;獨(dú)立墩

中圖分類(lèi)號(hào)：U698? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）12-0078-03

隨著水運(yùn)行業(yè)的快速發(fā)展、航道等級(jí)的提升，船舶大型化越來(lái)越明顯，而已有的橋梁大多尚未改造，船舶撞擊橋梁不時(shí)發(fā)生，對(duì)國(guó)家設(shè)施和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了很大損失，因此，交通運(yùn)輸部辦公廳、國(guó)家鐵路局綜合司、國(guó)鐵集團(tuán)辦公廳聯(lián)合印發(fā)了《船舶碰撞橋梁隱患治理三年行動(dòng)實(shí)施方案》，要求提升橋梁防撞能力。

1已有橋梁防撞設(shè)施設(shè)置存在的問(wèn)題

已有老橋的防撞設(shè)置難度較大。主要因?yàn)橐韵聨c(diǎn)：

（1）已有橋梁尺度不能滿(mǎn)足現(xiàn)階段航道規(guī)劃。老橋通航尺度一般按照航道現(xiàn)狀或原規(guī)劃等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，隨著航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，航道新規(guī)劃的實(shí)施，航道等級(jí)提升的情況較為普遍，老橋尺度的限制使得防撞的設(shè)置要求更高。

（2）已有橋梁本身的抗撞性能情況不明。隨著橋梁使用時(shí)間的增加，橋梁本身結(jié)構(gòu)的耐久性、鋼筋砼性能等的折損判別難度較大，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上還有多少抗撞性能難以摸清。

（3）已有橋梁設(shè)置防撞涉及管理機(jī)構(gòu)較多。新建橋梁的防撞設(shè)施設(shè)置責(zé)任清晰，建設(shè)單位應(yīng)考慮相關(guān)要求，但老橋的存在時(shí)間較長(zhǎng)，且很多橋梁滿(mǎn)足原有航道等級(jí)要求，而航道升級(jí)是客觀原因，設(shè)置單位可能為橋梁權(quán)屬單位，也可能為航道整治單位，需考慮的因素較多。

（4）設(shè)計(jì)規(guī)范的更新。隨著橋梁防船撞形勢(shì)的嚴(yán)峻，國(guó)家相關(guān)部門(mén)的重視，防撞設(shè)施的設(shè)計(jì)規(guī)范不斷完善和更新，相關(guān)要求也不斷變化，特別是2020年8月1日《公路橋梁抗撞設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T3360-02-2020）的實(shí)施，進(jìn)一步規(guī)范和明確了橋梁抗船撞設(shè)計(jì)的要求。

2 工程實(shí)例

下面以廣東崖門(mén)大橋?yàn)閷?shí)例，研究已有橋梁設(shè)置的要求和措施。崖門(mén)大橋所在航道正在進(jìn)行升級(jí)改造，設(shè)計(jì)船型由5000DWT船舶提高到20000DWT船舶。需要對(duì)橋墩抗撞能力同步升級(jí)。

2.1橋梁現(xiàn)狀

崖門(mén)大橋位于崖門(mén)水道出?？?，是廣東省西部沿海高速一期工程新會(huì)段的重要組成部分，崖門(mén)大橋橋長(zhǎng)1289.22m，采用墩、塔、梁固結(jié)，雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋， 通航孔主跨跨徑338m。橋梁現(xiàn)狀如下所示：

2.2設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：①正常情況，1萬(wàn)噸級(jí)海船失控情況下，防撞設(shè)施能夠抵抗船舶撞擊能量;②極限情況，2萬(wàn)噸級(jí)海船失控情況下，防撞設(shè)施允許破壞，但防撞墩破壞可以吸收失控船舶或極限情況下2萬(wàn)噸級(jí)海船所有的撞擊能量，保證主橋自身結(jié)構(gòu)抗撞能力僅作為安全儲(chǔ)備。

2.3設(shè)計(jì)方案

方案一：加強(qiáng)橋墩基礎(chǔ)+組合式防撞附體方案（1.4億元）

基礎(chǔ)加強(qiáng)：該方案通過(guò)加樁的方式增加橋墩基礎(chǔ)強(qiáng)度，使橋墩基礎(chǔ)抗撞能力得到有效提升，滿(mǎn)足船舶撞擊要求。增加樁基礎(chǔ)通過(guò)鋼筋混凝土同原承臺(tái)連成一體，共同承擔(dān)船舶撞擊作用。

組合式釋能附體防撞設(shè)施：由內(nèi)外兩層釋能附體組成。內(nèi)層由釋能附體懸掛于承臺(tái)上，外側(cè)釋能附體安裝于內(nèi)層釋能附體之外，懸掛于內(nèi)層附體之上，以增加有效設(shè)防距離，從而達(dá)到基本保護(hù)橋墩的目的。

防撞設(shè)施布置圖如下：

設(shè)計(jì)特點(diǎn)：①加樁，提高橋墩自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度;②增加防撞墻，增加保護(hù)范圍，降低船舶撞擊力;③增設(shè)組合式釋能附體防撞設(shè)施，采用永臨結(jié)合和模塊化的設(shè)計(jì)思想，便于維修和更換。優(yōu)勢(shì)：造價(jià)低，施工簡(jiǎn)單，對(duì)通航影響小，能夠全角度保護(hù)橋墩。缺點(diǎn)：防撞方案依靠橋墩進(jìn)行設(shè)防，需對(duì)現(xiàn)橋墩檢測(cè)評(píng)估，防撞設(shè)施增加承臺(tái)承重。

方案二：獨(dú)立墩+復(fù)合材料護(hù)舷+消能桁架（1.54億元）

獨(dú)立墩：該方案為優(yōu)化獨(dú)立防撞墩方案，由樁基礎(chǔ)通過(guò)混凝土連接成一個(gè)整體，共同承擔(dān)船舶撞擊作用。方案整體設(shè)計(jì)為流線型，船舶碰撞后，可調(diào)撥船首方向，使船舶能量保留在船上，進(jìn)而保護(hù)橋墩和減少船舶的損傷，同時(shí)可以減少波流力，起到改善橋墩附近的水流，減少?zèng)_刷等效果。獨(dú)立墩頂部設(shè)置防撞墻，以增加大型碰撞的作用范圍，減少碰撞損傷。

復(fù)合材料護(hù)舷：承臺(tái)外側(cè)設(shè)置復(fù)合材料防撞護(hù)舷，以起到防止船舶擦碰，或者小型碰撞消能的作用，同時(shí)復(fù)合材料防撞護(hù)舷，可以采用警示色涂裝，以起到警示效果。

消能桁架：作為吸能構(gòu)件，承擔(dān)船撞的剩余能量。防撞方案的布置如下所示：

設(shè)計(jì)特點(diǎn)：①優(yōu)化承臺(tái)線型，減少（改善）波流力，船撞后可以調(diào)撥船首，保護(hù)船舶;②增加防撞墻，增加保護(hù)范圍，降低船舶撞擊力;③優(yōu)化鋼覆材料護(hù)舷，提高防撞護(hù)舷的單位吸能量;④增加消能桁架，進(jìn)一步提高橋墩的抗撞能力，消能桁架通過(guò)自身變形和破損吸收船舶撞擊的能量，同時(shí)保護(hù)獨(dú)立墩傾覆后不會(huì)造成承臺(tái)二次損傷。優(yōu)勢(shì)：造價(jià)較低，防護(hù)效果好，對(duì)通航影響小，能夠有效保護(hù)橋墩。缺點(diǎn)：需對(duì)現(xiàn)橋墩檢測(cè)評(píng)估，施工期通航安全影響較大，撞損后維護(hù)成本高。

方案三：優(yōu)化獨(dú)立墩+固定式鋼覆材料（1.5億元）

優(yōu)化獨(dú)立墩方案：在現(xiàn)橋墩上下游各設(shè)置一座獨(dú)立防撞墩，共4座，方案整體設(shè)計(jì)為流線型，船舶碰撞后，可調(diào)撥船首方向，使船舶能量保留在船上，進(jìn)而保護(hù)橋墩和減少船舶的損傷，同時(shí)可以減少波流力，起到改善橋墩附近的水流，減少?zèng)_刷等效果。獨(dú)立墩頂部設(shè)置防撞墻，以增加大型碰撞的作用范圍，減少碰撞損傷。

鋼覆材料護(hù)舷：承臺(tái)外側(cè)設(shè)置復(fù)合材料防撞護(hù)舷，以起到防止船舶擦碰，或者小型碰撞消能的作用。

優(yōu)化設(shè)計(jì)特點(diǎn)：①優(yōu)化承臺(tái)線型，減少（改善）波流力，船撞后可以調(diào)撥船首，保護(hù)船舶;②優(yōu)化布置，采用直樁形式，通過(guò)優(yōu)化樁基配筋，以增強(qiáng)獨(dú)立防撞墩結(jié)構(gòu)能力;③增加防撞墻，增加保護(hù)范圍，降低船舶撞擊力;④優(yōu)化鋼覆材料護(hù)舷，提高防撞護(hù)舷的單位吸能量;優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)較高，對(duì)橋墩防護(hù)效果好，方便后期防撞等級(jí)提升，維護(hù)成本低;缺點(diǎn)：施工工期較長(zhǎng)，施工難度較大，施工期對(duì)通航安全影響較大，撞擊后船舶自身?yè)p壞程度大，無(wú)法做到全方位保護(hù)橋梁。

2.4方案確定

經(jīng)方案比選，方案三-獨(dú)立墩+固定式鋼覆材料具有對(duì)橋墩防護(hù)效果好，方便后期防撞等級(jí)提升、維護(hù)成本低，不影響橋梁結(jié)構(gòu)，原橋抗撞能力僅作為安全儲(chǔ)備、防撞體系可靠性高，保留原橋梁防撞設(shè)施、減少資源浪費(fèi)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，故采用方案三。

3 結(jié)語(yǔ)

由于已有橋梁數(shù)量眾多，防船撞設(shè)施設(shè)置的工作將持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間，隨著航道等級(jí)、通航船舶噸位的提升，也會(huì)有更多的橋梁需要設(shè)置防撞設(shè)施。本文對(duì)現(xiàn)有橋梁防船撞設(shè)施建設(shè)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，通過(guò)廣東崖門(mén)大橋的防撞設(shè)施設(shè)置方案研究為例，從設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方案比選等多個(gè)方面進(jìn)行了分析，可以為以后的類(lèi)似項(xiàng)目起到借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

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