已有橋梁防船撞設(shè)施的設(shè)置思考

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有發(fā)生，對橋梁安全和通航安全產(chǎn)生了較大影響，故全國范圍均在開展橋梁防船撞設(shè)施的設(shè)置工作。防船撞設(shè)施的設(shè)置應(yīng)針對已有橋梁的特點，分析研究防船撞設(shè)施設(shè)置的要求，采用多種方案進行比較，合理選取適用的方案。本文以廣東崖門大橋為例，對該方面工作進行了一定研究。

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

中圖分類號：U698? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）12-0078-03

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

1已有橋梁防撞設(shè)施設(shè)置存在的問題

已有老橋的防撞設(shè)置難度較大。主要因為以下幾點：

（1）已有橋梁尺度不能滿足現(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)劃等級進行設(shè)計，隨著航運事業(yè)的發(fā)展，航道新規(guī)劃的實施，航道等級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，但老橋的存在時間較長，且很多橋梁滿足原有航道等級要求，而航道升級是客觀原因，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)計規(guī)范的更新。隨著橋梁防船撞形勢的嚴(yán)峻，國家相關(guān)部門的重視，防撞設(shè)施的設(shè)計規(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)計規(guī)范》（JTG/T3360-02-2020）的實施，進一步規(guī)范和明確了橋梁抗船撞設(shè)計的要求。

2 工程實例

下面以廣東崖門大橋為實例，研究已有橋梁設(shè)置的要求和措施。崖門大橋所在航道正在進行升級改造，設(shè)計船型由5000DWT船舶提高到20000DWT船舶。需要對橋墩抗撞能力同步升級。

2.1橋梁現(xiàn)狀

崖門大橋位于崖門水道出?？?，是廣東省西部沿海高速一期工程新會段的重要組成部分，崖門大橋橋長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)計目標(biāo)

設(shè)計目標(biāo)如下：①正常情況，1萬噸級海船失控情況下，防撞設(shè)施能夠抵抗船舶撞擊能量;②極限情況，2萬噸級海船失控情況下，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2萬噸級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備。

2.3設(shè)計方案

方案一：加強橋墩基礎(chǔ)+組合式防撞附體方案（1.4億元）

基礎(chǔ)加強：該方案通過加樁的方式增加橋墩基礎(chǔ)強度，使橋墩基礎(chǔ)抗撞能力得到有效提升，滿足船舶撞擊要求。增加樁基礎(chǔ)通過鋼筋混凝土同原承臺連成一體，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)到基本保護橋墩的目的。

防撞設(shè)施布置圖如下：

設(shè)計特點：①加樁，提高橋墩自身結(jié)構(gòu)強度;②增加防撞墻，增加保護范圍，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)計思想，便于維修和更換。優(yōu)勢：造價低，施工簡單，對通航影響小，能夠全角度保護橋墩。缺點：防撞方案依靠橋墩進行設(shè)防，需對現(xiàn)橋墩檢測評估，防撞設(shè)施增加承臺承重。

方案二：獨立墩+復(fù)合材料護舷+消能桁架（1.54億元）

獨立墩：該方案為優(yōu)化獨立防撞墩方案，由樁基礎(chǔ)通過混凝土連接成一個整體，共同承擔(dān)船舶撞擊作用。方案整體設(shè)計為流線型，船舶碰撞后，可調(diào)撥船首方向，使船舶能量保留在船上，進而保護橋墩和減少船舶的損傷，同時可以減少波流力，起到改善橋墩附近的水流，減少沖刷等效果。獨立墩頂部設(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)合材料護舷：承臺外側(cè)設(shè)置復(fù)合材料防撞護舷，以起到防止船舶擦碰，或者小型碰撞消能的作用，同時復(fù)合材料防撞護舷，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)計特點：①優(yōu)化承臺線型，減少（改善）波流力，船撞后可以調(diào)撥船首，保護船舶;②增加防撞墻，增加保護范圍，降低船舶撞擊力;③優(yōu)化鋼覆材料護舷，提高防撞護舷的單位吸能量;④增加消能桁架，進一步提高橋墩的抗撞能力，消能桁架通過自身變形和破損吸收船舶撞擊的能量，同時保護獨立墩傾覆后不會造成承臺二次損傷。優(yōu)勢：造價較低，防護效果好，對通航影響小，能夠有效保護橋墩。缺點：需對現(xiàn)橋墩檢測評估，施工期通航安全影響較大，撞損后維護成本高。

方案三：優(yōu)化獨立墩+固定式鋼覆材料（1.5億元）

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

鋼覆材料護舷：承臺外側(cè)設(shè)置復(fù)合材料防撞護舷，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)計特點：①優(yōu)化承臺線型，減少（改善）波流力，船撞后可以調(diào)撥船首，保護船舶;②優(yōu)化布置，采用直樁形式，通過優(yōu)化樁基配筋，以增強獨立防撞墩結(jié)構(gòu)能力;③增加防撞墻，增加保護范圍，降低船舶撞擊力;④優(yōu)化鋼覆材料護舷，提高防撞護舷的單位吸能量;優(yōu)點：造價較高，對橋墩防護效果好，方便后期防撞等級提升，維護成本低;缺點：施工工期較長，施工難度較大，施工期對通航安全影響較大，撞擊后船舶自身損壞程度大，無法做到全方位保護橋梁。

2.4方案確定

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

3 結(jié)語

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)很長一段時間，隨著航道等級、通航船舶噸位的提升，也會有更多的橋梁需要設(shè)置防撞設(shè)施。本文對現(xiàn)有橋梁防船撞設(shè)施建設(shè)的特點進行了分析，通過廣東崖門大橋的防撞設(shè)施設(shè)置方案研究為例，從設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計原則、設(shè)計方案比選等多個方面進行了分析，可以為以后的類似項目起到借鑒作用。

參考文獻：

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