1、公路 年月第期 收稿日期：文章编号：（）中图分类号：文献标识码：某内河航道桥抗船撞安全性能评估分析招启嵩，温敏韬（中国建筑第四工程局有限公司广州市 ）摘要：鉴于船撞桥事故频发，特别对于桥龄超过 年的内河航道桥，桥梁抗撞能力在设计阶段鲜有考虑，需要进行抗撞安全性能评估。通过 、有限元软件建立分析模型，根据 桥梁抗撞设计规范（）要求，结合实际通航船舶的情况，对某内河航道大桥通航孔桥墩进行抗撞性能分析。结果表明：桩柱式桥墩在 船舶撞击力偶然组合下强度及变形均不满足要求，在 船舶撞击力偶然组合下变形不满足要求。建议采取航道控制措施，降低通航船舶吨位、限止船舶通航速度，并设置防撞措施保障桥梁结构安全。基
2、于分析过程，总结了桥梁抗撞安全性能评估的一般流程。关键词：桥梁防撞；抗撞设计规范；船舶撞击力；数值分析；抗撞性能；屈服弯矩；安全评估概述随着我国交通运输业的日益发达，通航船舶吨位等级明显增大，航道桥梁遭受船舶撞击的风险大大增加，导致船撞桥事故频发。我国内河航道的船桥碰撞事故已发生多起，年广东佛山九江大桥非通航孔被运沙船碰撞导致桥梁垮塌；年广东佛山西安亭大桥遭运沙船碰撞导致梁板底开裂并脱落；年广东广州北斗大桥遭货船碰撞导致桥墩倾斜露筋。高志升等采用在桥梁基桩周围抛片石的加固方法，基础的承受撞击能力有所提高。朱俊羽等以遭受船撞的某航道桥为研究对象，从墩顶位移和桥墩抗力两方面对受撞桥墩的安全性进行评
3、估，并提出了修补防撞建议。特别对于老旧桥梁，根据 公路桥涵设计通用规范 设计的防撞能力，难以满足现状情况，当发生船舶撞击事故时，轻则导致结构局部混凝土受撞脱落、墩顶水平位移过大，对桥墩结构耐久性及行车舒适度造成不利影响；重则导致桥墩开裂、上部结构倾斜甚至倒塌，威胁桥梁结构安全。既有研究大多依据 公路桥涵设计通用规范 相关规定进行研究，且抗弯能力未考虑屈服弯矩，本文依据 公路桥梁抗撞设计规范（）要求，以广州某内河航道大桥为研究对象，采用 及 软件计算桥墩抗撞承载力。从桥墩抗撞及变形能力验算结构抗撞性能，总结桥梁结构抗撞安全评估一般流程，并提出防撞措施。工程概况某内河航道大桥于 年 月建成，全长
4、，桥面总宽 ，双幅桥布置，上部结构为 预应力混凝土简支型梁，下部结构为桩柱式桥墩。通航水位 （珠基高程），通航净高 ，通航净宽，设计为单孔通航，现为双孔单向通航。桥型布置见图。大桥所在水域航道等级为级，通行 级船舶。大桥实景见图。根据 公路桥梁抗撞设计规范（）规定，大桥船撞重要性等级为，船撞作用设防水准为，桥梁结构的抗船撞性能等级为，桥梁构件的抗船撞性能等级均为 （柱式构件及桩基础）。桥墩采用柱式墩，墩高 ，墩柱直径 ，墩柱间距 。墩柱采用 混凝土，主筋采用 根 级钢筋，箍筋采用级钢筋；基础采用钻孔灌注桩，桩长 ，直径 ；桩基与系梁采用 混凝土，主筋采用 根 级钢筋。有限元分析模型 抗力计算采
5、用 通用有限元软件建立模型，按单位：图桥型布置图大桥实景照“法”在桩侧建立土弹簧并考虑桩土作用，亚黏土线以下根据节点深度及单元长度建立水平弹性支撑。结合桥梁地勘资料，根据桩入土深度及地质情况计算相应 值，见图。图大桥下部结构有限元模型同时采用 截面分析软件计算桥墩及桩基截面的等效屈服弯矩作为截面极限抗弯承载力。图为桥墩和桩基截面的纤维模型。图桥墩、桩基截面模型荷载作用如下。（）恒载：结构重力（包括结构附加重力）由程序根据构造尺寸，材料重度，自重系数等自动计算。二 公路 年第期 年第期招启嵩温敏韬：某内河航道桥抗船撞安全性能评估分析期荷载主要包括现浇部分，桥面铺装及防撞护栏等。（）活载：原设计荷
6、载为汽车超 级，挂车 ；本次验算采用公路一级。（）撞击力：根据 公 路 桥梁 抗 撞 设 计 规 范（），设防船撞力宜根据设防代表船型、撞击速度取值，顺桥向船舶撞击力取横桥向的 倍，两者不组合；船撞力作用点位置取通航水位上 处。本文主要进行 与 船舶对桥墩撞性能验算，对应船舶撞击力见表。表船舶撞击力（撞击速度）船舶吨级 横桥向撞击力 顺桥向撞击力 （）根据 公路桥梁抗撞设计 规范（），抗船撞性能验算应分别进行强度验算和变形验算，见式（）和式（）：（）（；）（）式中：为桥梁的抗船撞性能；为桥梁结构永久作用标准值；为设防船撞力；为水流、波浪压力准永久值；为汽车荷载准永久值。本次验算采用的荷载组合为
7、：恒载 汽车荷载 船舶撞击作用。结果分析偶然荷载组合作用下，利用 计算出结构内力及抗力，同时利用 软件计算墩柱、桩基极限抗弯承载力。级驳船结果汇总（）截面抗弯验算（表）。表偶然组合下桥墩桩基抗弯承载能力验算结果撞击方向结构设计内力抗力轴力 弯矩（）弯矩（）抗弯富裕度极限弯矩 极限抗弯富裕度横桥向墩柱 桩基 顺桥向墩柱 桩基 注：设计内力包含重要性系数 。（）截面抗剪验算（表）。表偶然组合下桥墩桩基抗剪承载能力验算结果撞击方向结构设计剪力 抗剪能力 抗剪富余度横桥向墩柱 桩基 顺桥向墩柱 桩基 注：设计内力包含重要性系数 。（）变形验算（表）。表偶然组合下桥墩桩基变形性能验算结果撞击方向结构墩顶
8、最大位移允许值富余度横桥向墩柱 顺桥向墩柱 注：允许值根据 铁路桥涵设计规范（）相关规定计算。由表表可以看出，采用 级的船舶撞击桥墩时，桥梁主墩和桩基强度及变形均不满足要求。桥墩及桩基弯矩内力值已超过截面的等效屈服弯矩，桥墩抗弯富余度 ，桩基抗弯富余度 ，桥墩截面抗剪富余度 ，不满足要求；桥墩墩顶变形均超过允许值，不满足要求。级驳船结果汇总（）截面抗弯验算（表）。（）截面抗剪验算（表）。（）变形验算（表）。由表表可以看出，采用 级的船舶撞击桥墩时，桥梁主墩和桩基强度均满足要求。桥墩墩顶变形均超过允许值，不满足要求。防护建议根据大桥结构形式、现状实际情况及规划航道等级，为降低船舶撞击桥梁的风险至
9、合理及可接受的程度，建议对桥梁的抗撞性能进行提升，同时对通航环境进行完善，降低通航船舶吨位或限制通航速表偶然组合下桥墩桩基抗弯承载能力验算结果撞击方向结构设计内力抗力轴力 弯矩（）弯矩（）抗弯富裕度极限弯矩 极限抗弯富裕度横桥向墩柱 桩基 顺桥向墩柱 桩基 注：设计内力包含重要性系数 。表偶然组合下桥墩桩基抗剪承载能力验算结果撞击方向结构设计剪力 抗剪能力 抗剪富余度横桥向墩柱 桩基 顺桥向墩柱 桩基 注：设计内力包含重要性系数 。表偶然组合下桥墩桩基变形性能验算结果撞击方向结构墩顶最大位移允许值富余度横桥向墩柱 顺桥向墩柱 注：允许值根据 铁路桥涵设计规范（）相关规定计算。度，以保护桥梁安全
10、。当桥梁自身抗撞性能不足时，应采取工程防撞措施，对桥梁进行防撞设计，即被动防撞措施，其基本原理是利用防撞设施代替桥梁基础受撞击，或者通过防撞设施延长撞击时间、吸收或减小船舶撞击能量，达到保护桥梁的目的。被动防撞设施需结合桥梁结构形式、水文地质、气象条件及安装施工工艺等因素采取不同的结构形式，主要有两大类型。一种是间接式，用防撞设施代替桥墩承受船舶的撞击，防撞设施在桥墩之外位置，避免桥梁直接被撞，常见措施有防撞墩、人工岛、浮式锚链拦截系统等，适用于水深不深、航道宽度富裕且冲刷影响不大的情况，施工方便，成本较低。第二种是直接式，即船舶撞击桥墩，通过设计在桥墩基础上的防撞设施吸收、减小撞击能量，使得
11、撞击力小于桥梁设计的撞击力。常见措施有：橡胶护舷、防撞钢套箱、钢围堰及起到吸收、缓冲能量的新材料等，见图。本桥采用的防撞设施为橡胶护舷。图防撞设施 船撞桥安全评估一般流程基于该桥分析过程，总结了桥梁结构船撞安全评估的一般流程，见图，首先根据通航船舶吨位、速度计算出撞击力，通过数值模拟分析计算出桥梁结构抗撞承载力，进而得出安全评估结果。当桥梁抗撞评估结果不满足要求时，可采取通航控制措施，增设桥梁防撞措施，以保护桥梁结构安全。公路 年第期公路 年月第期 文章编号：（）中图分类号：文献标识码：转体桥合龙段混凝土纵向开裂控制研究张景辉（中铁十八局集团第五工程有限公司天津市 ）摘要：为控制转体桥合龙段顶
12、板处常出现的纵向开裂，以保定乐凯大街南延工程斜拉桥为例，通过数值模拟研究了合龙段两侧老混凝土对新浇筑合龙段混凝土早期收缩的约束作用，分析了不同龄期差对新浇筑混凝土收缩应力的影响。研究发现：新浇筑合龙段混凝土的收缩应力与新老混凝土的龄期差成正比；采用缩短新老混凝土的龄期差、延迟张拉合龙段两侧部分横向预应力筋、提前洒水润湿合龙段两侧老混凝土等方法，可降低合龙段新浇筑混凝土的早期收缩应力。在此基础上提出保定乐凯大街转体桥合龙段混凝土施工方案，并进行了现场测试实验，实验结果表明：该方案可有效控制合龙段混凝土的纵向开裂问题。关键词：斜拉桥；转体施工；合龙段；新老混凝土；控制开裂转体混凝土连续梁桥或斜拉桥
13、多采用分段现浇施工，因合龙段混凝土的龄期与两侧前期浇筑的老混凝土之间存在较大的龄期差，新浇筑混凝土的收缩受到两侧老混凝土的约束，合龙段混凝土在交界处纵向开裂现象较为严重，这不仅影响结构的耐久性，甚至会危害结构的正常使用功能和安全。以往关于新老混凝土结合部位的研究多集中在界面黏结性能方面，研究表明，新旧混凝土界面抗剪强度由混凝土强度、界面粗糙程度和摩擦系数等因素影响，而新旧混凝土界面的黏结性能受控因素多且相关机理较为复杂，也一直是工程界的研究热点问题之一。章世祥等研究表明，采用优化的横向预应力张拉方案可减少合龙段混凝土收缩，以提高新旧混凝土结合面的受力性能；李浩等研究提出后浇混凝土浇筑后第进行预
14、应力张拉可降低合龙段混凝土的拉应力。许大晴等研究表明，在新图船撞桥安全评估一般流程收稿日期：结语（）根据 公路桥梁抗撞设计规范 定义船舶撞击力，该桥在 船舶撞击力作用下，桥梁桥墩与桩基的抗撞性能不满足要求；在 船舶撞击力作用下，桥墩与桩基抗撞强度满足要求，抗撞变形不满足要求。（）抗撞强度上考虑结构等效屈服弯矩作为极限承载力；根据 构件，抗撞变形不考虑塑性变形。（）提出了防撞措施的建议。本桥采用的防撞设施为橡胶护舷。（）基于分析过程，总结了桥梁抗撞性能安全评估的一般流程，可为类似评估分析提供参考。参考文献：杜旭升 九江大桥船撞事故引发的思考中国海事，（）高志升，陈洪彬，常晶 某特大桥主墩基础撞击承载力研究公路，（）朱俊羽，祝露，韩娟，等某跨航道桥下部结构受船舶撞击后安全性能评估及修复世界桥梁，（）
