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自浮式复合材料桥梁防撞设施简介

自浮式复合材料桥梁防撞设施，是安装在桥梁桥墩四周，随着江面（河道、海面）水位的高低依靠自身的浮力沿着桥墩轴线上下升降，始终处于船舶撞击高度的防撞设施。

根据设防桥梁或承台规格，当最高水位与最低水位相差较多，且桥墩或承台垂直方向尺寸相同或变化不大，可使用自浮式桥梁防撞设施，使其随水位涨落而漂浮在水面始终处于迎撞面，保护桥梁或承台不直接遭受船舶撞击。

自浮式复合材料桥梁防撞设施是由复合材料外壳、内部消能格构腹板、内填耗能闭孔吸能材料及组件连接机构、内侧阻尼元件组成。

复合材料壳体有着很好的耐腐蚀和耐水流冲击作用，并且在复合材料外表层加入紫外线吸收剂和抗老化剂使其具有更好的耐候性。

复合材料格构腹板有着非常好的韧性与刚性，能够使内部填充吸能材料形成一个封闭的舱室，并作为吸能材料的骨架，扩大吸能作用。

高性能闭孔吸能材料，为闭孔结构，在撞击时通过挤压、压馈延长撞击时间，吸收撞击动能，起到耗能作用。

自浮式复合材料防撞设施可以采用卯榫结构连接，或采用承插螺栓连接，增强连接结构强度，并保障连接尺寸精度，又便于安装、更换。

自浮式复合材料桥梁防撞设施防撞效果

防撞设施撞击仿真效果：

本次计算采用最不利撞击工况进行分析，撞击角度0度正面撞击，如下图所示。作为参考，采用同角度撞击刚性墙作为撞击裸墩的工况，如下图所示。

裸墩装机效果如下图所示，船头出现明显变形，通过船头位置结构变形吸收船舶动能，迫使船舶停止运动。

设防撞击效果如下图所示，防撞设施发生部分变形，替船舶分担了动能的耗散。

撞击力对比如下图所示:

曲线A为未设置桥梁防撞设施的桥墩所受的船舶撞击力，曲线B为设置了桥梁防撞设施后桥墩所受的撞击力。从图中曲线趋势可以看出，设置桥梁防撞设施后，能够明显降低船舶撞击力，延长撞击时间，达到保护桥墩的目的。

自浮式复合材料桥梁防撞设施特点

1、柔性材料、撞击力吸能好

自浮式复合材料桥梁防撞设施属于柔性材料制作，内部填充高性能闭孔吸能材料，可大幅消减船撞力，有效的保护人、桥安全，同事，还能够最大限度的降低船舶的损伤。

2、耐腐蚀、耐久性、耐撞性、耐疲劳性能优异

与钢制桥梁防撞设施相比，复合材料桥梁防撞设施耐腐蚀、耐久性好，使用过程不需要维护；

结构性能好，可承受小船多次撞击；

复合材料抗疲劳能力强、弹性好，变形后可以恢复。

3、重量轻，运输、安装、更换方便

复合材料壳体比重为钢制壳体的1/4，且高性能闭孔吸能材料比重更轻。

独立单元重量轻、运输、吊装费用低。

4、受撞击可改变船舶航向

自浮式复合材料桥梁防撞设施为圆角结构，当船舶与防撞设施碰撞时，防撞装置能够拨开船头，使之不再继续冲击桥墩，从而主动降低船舶撞击桥墩的能量。

5、连接形式好拆装、运输安装方便快捷

自浮式复合材料桥梁防撞设施由多个独立的单元组成，可采用卯榫或插销式连接方式，可拆装，运输和安装便捷、高效，各单元损坏后维修更换方便。

6、可塑性强，可根据具体桥墩形式，结合通航情况设计出适用的桥梁防撞装置

7、外观美观、醒目

自浮式复合材料桥梁防撞设施外观可制作成任何颜色或图案，设置成醒目颜色或反光形式，提高桥墩安全性。

自浮式复合材料桥梁防撞设施安装示意图

自浮式复合材料桥梁防撞设施防撞机理

在自浮式复合材料桥梁防撞设施保护系统中，当船舶与防撞设施撞击紧密接触后，防撞设施截面本身也能承受较大的撞击力，设施截面外壳为弹性复合材料，其内部填充的耗能材料抗剪强度高，缓冲能力强。

由于自浮式复合材料桥梁防撞系统具有自重轻、缓冲性、弹性模量低等特点，因此可有效保护船舶不至于局部受损。

总结自浮式复合材料桥梁防撞设施的受力机理，主要有以下几点：

弹性好，长纤维可有效分散撞击荷载，同时保护桥梁与船舶；

纤维强度高、质量轻；

耐腐蚀、稳定性好、免维护、免油漆涂装；

绿色环保材料；

重量轻、运输、安装、更换方便；

内部紧密填充耗能材料，撞击时耗能材料相互摩擦消耗能量，以降低撞击力；

小撞不坏，中撞好修，大撞好换。

衡水胜特科技有限公司为中朝圈河至元汀界河公路大桥安装的1000吨级自浮式钢覆复合材料桥梁防撞设施。

中朝边境圈河至元汀界河公路大桥连接中国珲春圈河口岸和朝鲜罗先元汀口岸，是中国进入朝鲜罗先经贸区的主要通道，该桥全长549米，桥宽23米，采用上下行分幅设计，路线全长959米为一级公路。

鉴于该桥冬季溜冰及日后通航能力大幅提升，衡水胜特科技有限公司采用的1000吨级自浮式钢覆复合材料桥梁防撞设施。