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复合材料防撞设施

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复合材料防撞设施
 
    船(车)撞桥事故在世界各地一直在不断地发生,船撞桥事故的频率远比我们想象的更高。由船撞桥事故所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。很多船撞桥事故轻则损失数万元,重则人员伤亡,损失以数百万、数千万甚至数十亿美元计,大量的间接损失更是难以计算。因此对桥梁采取防撞措施尤为必要,其根本目的是:防止桥梁遇船舶(车辆)撞击力而发生结构毁坏,同时尽可能地保护船舶(车辆),将损失减少到最低程度。

    自浮式复合材料柔性消能防撞设施是由纤维增强复合材料、内设消能肋、消能柱,内填耗能闭孔泡沫材料,主要为了消耗船舶撞击时的撞击力,以保护船舶和桥梁本体结构免受损伤。纤维增强复合材料耐腐蚀性能极佳,使用寿命长,能长达几十年,耐受降水、海水等各种恶劣环境中的腐蚀。复合材料柔性消能护舷由纤维,碳纤维,硅材料,耗能闭孔泡沫材料等制成,能有效将撞击力分散,消能肋为波形筋段和面层联接,又和消能柱交叉,呈波形和螺旋柱形便具有类似弹簧的结构,是有较强的缓冲变形能力,消能材料受到撞击,消能柱因为撞击力压缩变形,一方面将撞击物的动能转化为弹性势能,另一方面延长了撞击物与复合材料柔性消能护舷的作用时间,最终减少了撞击力的力量。耗能闭孔泡沫在复合材料柔性消能护舷遭撞击变形时产生耗能,防撞结构应允许有较大的变形,通过变形耗能将船的撞击力降低至50%以上。

    复合材料柔性消能护舷一般情况下将受到重力、浮力、潮流力、波流力等荷载的作用,对于这些静态和半静态的荷载,复合材料柔性消能护舷经过理论设计和试验证明,实际应用已不存在问题。但当其遇到船的碰撞而形成冲击载荷时,其内部的动态、响态和静态相比是完全不同的,属于复杂的流固耦合非浅性系统的碰撞问题。在桥体设计时若不能定量考虑由碰撞引起的巨大冲击力将容易导致桥体的关键部位发生意想不到的破坏,甚至造成巨大的人员和财产损失。因此对复合材料柔性消能护舷的冲击性能消能性能进行定量研究设计并制造,对保护船舶和桥梁结构的安全具有理论和实际意义。

    复合材料柔性消能护舷可设计成标准型与定制型,标准型号的复合材料柔性消能护舷单元具有相同的外观形状和结构形式,大小相同的复合材料柔性消能护舷单元按照规定组合成复合材料柔性消能护舷;定制型号的复合材料柔性消能护舷单元可根据防撞部位的具体需求单独设计防撞护舷外观要求和结构形状以达到防撞效果。复合材料柔性消能护舷根据需求形式可以分类为固定式和自浮式二种款式,固定式复合材料柔性消能护舷固定安装在桥梁的防撞部位;自浮式复合材料柔性消能护舷安装在桥梁的桥墩四周,随着江面(河道)水位的高低自浮式复合材料柔性消能护舷依靠水的浮力沿着桥墩轴线上下升降,复合材料柔性消能护舷始终处于船舶的撞击高度。复合材柔性消能护舷剖面形式有矩形、半圆形、圆形、异面形、多边形等等。