版權歸原作者所有，如有侵權，請聯係我們(men)

近日，南京長江大橋穿上“防撞甲”的消息

登上熱搜

看似穩固的大橋也需要防撞措施嗎？

“防撞甲”的原理是什麽(me) ？

南京長江大橋於(yu) 1968年建成通車，是長江上第一座由中國自行設計和建造的雙層式鐵路、公路兩(liang) 用橋梁，在中國橋梁史和世界橋梁史上具有重要意義(yi) ，是中國經濟建設的重要成就、中國橋梁建設的重要裏程碑，具有極大的經濟意義(yi) 、政治意義(yi) 和戰略意義(yi) ，有“爭(zheng) 氣橋”之稱。

圖源：南京發布

然而，由於(yu) 橋梁建設年代較早，隨著近年來長江航行的各類船舶從(cong) 數量和噸位上都在不斷增加，航線也愈發密集，難免引起船橋碰撞，橋墩遭受船舶碰撞風險不斷增大。

如2013年5月12日, 一艘山東(dong) 威海籍載有12539t石灰石的“鑫川8號”貨船, 在下行準備通過南京長江大橋過程中, 突然大角度轉向, 與(yu) 六孔和七孔之間的橋墩發生碰擦, 並導致船體(ti) 破損進水, 最終貨船沉沒。

數據顯示：每年因船舶撞擊造成橋梁嚴(yan) 重破壞甚至垮塌的重大事故都在發生，所導致的人員傷(shang) 亡、財產(chan) 損失以及環境破壞是驚人的。很多船撞橋事故輕則損失數萬(wan) 元, 重則人員傷(shang) 亡、損失以數百萬(wan) 、數千萬(wan) 甚至數十億(yi) 美元計, 大量的間接損失更是難以計算。

阿肯色河橋船撞事故

九江大橋船撞事故

太陽埠大橋船撞事故

金塘大橋船撞事故

嚴(yan) 重船撞事故現場圖片

為(wei) 了避免或減小船橋碰撞帶來的損失，防撞設施被增設在南京長江大橋的橋墩上就顯得尤為(wei) 必要。

目前國內(nei) 外橋墩防撞設施種類較多

其基本原理是基於(yu)

能量吸收、動量緩衝(chong) 而設計的

每種防撞設施都有其特點和使用條件

具體(ti) 來說

國內(nei) 外橋梁多采用人工島

群樁、橡膠護舷

鋼套箱等防撞結構

減輕船橋碰撞的損失

防撞設施

橡膠護舷防撞裝置在港口和碼頭工程應用已比較普遍，安裝方便，維護費用低，可重複使用，但是其吸收的碰撞能量少，難以抵禦大尺寸船舶正向撞擊。

鑒於(yu) 傳(chuan) 統防撞設施存在的諸多弊端，采用新材料設計開發新型防撞係統迫在眉睫。

近年來，針對傳(chuan) 統材料的局限性，纖維增強樹脂基複合材料(FRP)受到了極大重視，除了具有輕質高強、可設計性好以及耐腐蝕等優(you) 良性質外，還具有良好的吸能性。

複合材料防撞設施可以有效減少碰撞對橋梁和船隻的損傷(shang) ，具有船-橋雙向保護的顯著優(you) 勢。越來越多的跨江跨海大橋選擇了這種先進的複合材料作為(wei) 橋梁的防撞設施。

武漢鸚鵡洲長江大橋

以圓形截麵複合材料防撞係統為(wei) 例，其主要由複合材料外筒、內(nei) 筒、內(nei) 外筒之間的聚氨酯彈性粘結材料以及內(nei) 筒內(nei) 部填充的輕質摩擦顆粒材料組成。

防撞係統的內(nei) 、外筒為(wei) 玻璃纖維增強乙烯基樹脂複合材料, 具有良好的力學性能，可以承受來自船隻撞擊的巨大衝(chong) 擊力，並且具有耐海水腐蝕環境和免維護的優(you) 點。

複合材料內(nei) 外筒之間填充的聚氨酯彈性材料, 具有較高的抗剪和界麵粘結性能, 緩衝(chong) 能力較強;內(nei) 筒填充的輕質摩擦顆粒材料可有效提高內(nei) 筒剛度, 並能限製內(nei) 外筒變形, 保證其不發生較大變形而導致破裂, 並通過摩擦擠壓消耗大量撞擊能量，能夠有效緩和來自船隻撞擊產(chan) 生的衝(chong) 擊。圓形截麵環形外觀設計可以讓船盡早滑離而帶走盡量多的剩餘(yu) 動能。

因此，裝上這樣複合材料防撞設施的跨江跨海橋梁也就擁有了“金鍾罩”。

圖片來源：央視新聞客戶端、中國政府網

南京發布、新浪微博、百度等。

參考文獻：

[1]趙凡,方海,梁誌雯,祝露,韓娟,王盛.纖維增強橡膠複合材料軟體(ti) 係統船撞吸能試驗與(yu) 模擬[J].西安建築科技大學學報(自然科學版),2022,54(02):184-190.DOI:10.15986/j.1006-7930.2022.02.004.

[2]方海,王健,祝露,劉偉(wei) 慶.武漢鸚鵡洲長江大橋中塔墩防船撞裝置研究[J].橋梁建設,2020,50(01):20-25.

[3]方海,鄧向陽,鄧成剛,王立新,劉偉(wei) 慶,吳誌敏.橋墩采用新型複合材料防撞設施技術研究[J].中外公路,2014,34(04):148-153.DOI:10.14048/j.issn.1671-2579.2014.04.037.

[4]劉偉(wei) 慶,方海,祝露,韓娟,吳誌敏.船-橋碰撞力理論分析及複合材料防撞係統[J].東(dong) 南大學學報(自然科學版),2013,43(05):1080-1086.

END

作者：杜天宇

審核專(zhuan) 家：周三峰 南京工業(ye) 大學土木工程學院

歡迎掃碼關(guan) 注深i科普！

我們(men) 將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物！