橋梁在設計和施工方面是如何防止船舶撞擊的？

橋梁在防撞設計上的理念

船與橋是矛盾對立面的兩個主體，如何將這兩個主體存在的矛盾，變成對立的統一，是交通運輸部門決策者必須考慮的問題。對設計人員而言，應向建設方提出自己的嚴正立場和觀點。

船撞橋的問題也是當今世界上屢發的難題，根據我國防災委員會提出的防災、少災、減災的國策，對有通航要求河流上的橋梁，在設計時必須把這個問題列入議事日程。船撞橋的問題事關國計民生的大事不能等閑視之。故提出下面一些關于橋梁在防撞設計問題上的措施和觀點。

采取什么樣的措施來防止船撞橋的惡性事故發生？

（1）應遵守“橋梁軸線的法線方向與水流主流流向一致，必須斜交時，其偏角不超過50，若超過50，應加大凈寬”。（JTJ311-97）的規定。

（2）這項要求也載明于TB10002-1-99鐵道橋涵設計基本規范中：3.1.7“通航河流上橋址中線應予航線正交?！贝送釰TG D60-2009：《公路橋涵設計通用規范》2.1.3中，有“橋孔布置和凈空應滿足通航標準”（3.2.5）的規定；作用于橋墩上的流水壓力與船撞力疊加的規定（4.3.8）；橋墩有強烈流水作用應作成流線型的規定（4.3.9）；橋墩位于通航河流應考慮船舶撞擊的規定（4.4.2）等5項，可以說這些都是必要條件，凡是沒有符合規范精神的設計，應該在施工前進行修改。

（3）防止船撞橋墩的主要辦法是加大通航凈寬。舉3個實例：

例1，長江黃石公路橋，1995年10月建成，水中設6個墩（其中4個為雙薄壁墩）將江河道分為7格，主航道寬約為220m，建設期和建成后發生多起撞船事故。投運不到15年已在上游960m處另建新橋，新建的鄂東大橋采用一跨過江的橋型，跨度為926m。已于2010-09-08建成通車；

例2，重慶長江石板坡橋，因交通繁忙建設復線橋與原橋平行，中線相距25m，但兩主跨（156m和174m）之間不宜平行再加設新墩，故復線新橋兩主跨合為一跨（330m），由兩邊混凝土剛性T型梁與中間108m鋼結構結合成330m跨；

例3，廣東九江公路橋，水中引橋的23號墩被撞斷。塌下50m跨4孔，約200m，修復時在24號墩處新建兩側各100m的獨塔斜拉橋，取消了23號和25號橋墩，塔兩側跨度由50m變為100m，塔墩的水平防撞力也比原來的墩提高了。

（4）將盡量多的水面還給航道。充分地減少船橋相撞的措施，除了必須符合規范之外，還有充分避免船橋相撞惡性事故的原則性的、更高的要求：橋梁跨越航道時最好航道中無墩，一跨過江，如因經濟及技術原因而做不到，則可采用“長跨少墩”，墩少了每個墩也就會大一些、強一些。例如希臘安特里翁海峽大橋，四塔五跨過海峽，2252m（286+3×560+286）；法國米勞大橋七塔八跨過山谷，2460m（204+6×560+204）；浙江嘉紹大橋八塔九跨越過錢塘江口，2680m（70+200+5×428+200+70）。都是長跨少墩，將盡量多的水面還給航道。

（5）兩類防撞裝置（或設施）。采用了上述3種措施之后，仍有萬一撞上橋墩的可能性，例如偏航船舶撞上航道邊上的橋墩，船愈來愈大需要核算萬一撞上時橋墩是否經受得住。此外還應該保護船和環境。因此需要防撞裝置。防撞裝置按其保護功能分為兩大類：第一類僅保護橋的：如人工島、防撞墩、鋼圍柵等；第二類既保護橋又保護保護船和環境的?，F在我國新發展了一種高耗能柔性防撞裝置，其目標是希望保護橋的同時也保護船和環境。

一般在建橋的同時就建立航標、燈標和警示牌等，新建大橋有雷達監視（傳到中心控制室）并有“甚高頻”電話建立“船-橋聯系”，有的橋針對霧天設置多個黃燈……這些都是主動地（導航的）防撞裝置。此外為了防御萬一船撞上橋，在水淺和有礁石的地方，因地制宜地利用礁石、淺灘設置間接式被動防撞裝置，如人工島、防撞墩等。為了進一步在保護橋的同時保護船和環境，在人工島和防撞墩的外側可裝柔性裝置。在水比較深或水位變化比較大的地方，則安裝浮式高耗能柔性防撞裝置。

防撞裝置從剛性（鋼柵、人工島、圍堰等），彈性（鋼柱、鋼板樁結構，橡膠墊等），彈-塑性（大變形的鋼結構、新研制的塑料墊等）進一步發展到粘滯性耗能元件。它和精心設計精心制造的鋼結構結合起來，可以達到撥轉船頭，減少船舶與防撞裝置交換的能量，起到”四兩撥千斤”的作用，減少傳到橋墩上的力，其降低幅度可達到50%或更多。這過程通常引入數值計算，并可在不同階段用實驗驗證。

幾種水路主流橋梁防撞技術介紹

1.柔性鋼套箱防船撞裝置

該設施由內套箱、外套箱、三角套箱及緩沖消能元件組成，其圍繞承臺一周布置，實現360度全方位防護。

當撞擊時，該裝置三角形結構撥轉船頭，促進導向，減少撞擊過程中的能量交換；在撞擊作用下，緩沖消能元件、外套箱、內套箱變形吸能，實現“三級耗能”，并通過導向和吸能，最終降低船舶撞擊力，可消減60%的撞擊力。

從相關的船撞試驗和工程應用來看，具有多級耗能特點，實現了小撞不壞，大撞可修的優點，實現了橋不壞、船不壞、防撞設施不壞的“三不壞”撞擊先進理念。目前該裝置的設計噸位可達萬噸級以上，裝置高度、寬度等參數根據墩型、設防等級和通航條件綜合確定。

2.復合材料放船撞裝置

該神器由復合材料板材和耗能填充芯材構成，通過材料間的擠壓、摩擦和變形實現耗能，降低船舶撞擊力。

從工程應用調研來看，外形有分隔式防撞塊和組合式防撞箱，內部由格柵式或蜂窩式等結構。該結構分固定式和浮動式，具有重量輕、易成型、抗腐蝕、造價低等特點，其設防等級在1000噸以下。

3.固定式鋼套箱防船撞設施

該設施由單一的鋼套箱組成，固定于承臺周圍，發生碰撞時鋼套箱塑性變形吸能，同時對船舶進行一定的導向作用，是船舶動能大部分保留在船上，對橋墩及船舶都起到保護效果。

該結構簡單，亦可用作施工鋼吊箱，延長撞擊時間，船撞力消減可達40%，360度保護橋墩。該類裝置的設防可達萬噸級別，目前已在港珠澳大橋等項目組應用。