桥梁在设计和施工方面是如何防止船舶撞击的？

桥梁在防撞设计上的理念

船与桥是矛盾对立面的两个主体，如何将这两个主体存在的矛盾，变成对立的统一，是交通运输部门决策者必须考虑的问题。对设计人员而言，应向建设方提出自己的严正立场和观点。

船撞桥的问题也是当今世界上屡发的难题，根据我国防灾委员会提出的防灾、少灾、减灾的国策，对有通航要求河流上的桥梁，在设计时必须把这个问题列入议事日程。船撞桥的问题事关国计民生的大事不能等闲视之。故提出下面一些关于桥梁在防撞设计问题上的措施和观点。

采取什么样的措施来防止船撞桥的恶性事故发生？

（1）应遵守“桥梁轴线的法线方向与水流主流流向一致，必须斜交时，其偏角不超过50，若超过50，应加大净宽”。（JTJ311-97）的规定。

（2）这项要求也载明于TB10002-1-99铁道桥涵设计基本规范中：3.1.7“通航河流上桥址中线应予航线正交。”此外JTG D60-2009：《公路桥涵设计通用规范》2.1.3中，有“桥孔布置和净空应满足通航标准”（3.2.5）的规定；作用于桥墩上的流水压力与船撞力叠加的规定（4.3.8）；桥墩有强烈流水作用应作成流线型的规定（4.3.9）；桥墩位于通航河流应考虑船舶撞击的规定（4.4.2）等5项，可以说这些都是必要条件，凡是没有符合规范精神的设计，应该在施工前进行修改。

（3）防止船撞桥墩的主要办法是加大通航净宽。举3个实例：

例1，长江黄石公路桥，1995年10月建成，水中设6个墩（其中4个为双薄壁墩）将江河道分为7格，主航道宽约为220m，建设期和建成后发生多起撞船事故。投运不到15年已在上游960m处另建新桥，新建的鄂东大桥采用一跨过江的桥型，跨度为926m。已于2010-09-08建成通车；

例2，重庆长江石板坡桥，因交通繁忙建设复线桥与原桥平行，中线相距25m，但两主跨（156m和174m）之间不宜平行再加设新墩，故复线新桥两主跨合为一跨（330m），由两边混凝土刚性T型梁与中间108m钢结构结合成330m跨；

例3，广东九江公路桥，水中引桥的23号墩被撞断。塌下50m跨4孔，约200m，修复时在24号墩处新建两侧各100m的独塔斜拉桥，取消了23号和25号桥墩，塔两侧跨度由50m变为100m，塔墩的水平防撞力也比原来的墩提高了。

（4）将尽量多的水面还给航道。充分地减少船桥相撞的措施，除了必须符合规范之外，还有充分避免船桥相撞恶性事故的原则性的、更高的要求：桥梁跨越航道时最好航道中无墩，一跨过江，如因经济及技术原因而做不到，则可采用“长跨少墩”，墩少了每个墩也就会大一些、强一些。例如希腊安特里翁海峡大桥，四塔五跨过海峡，2252m（286+3×560+286）；法国米劳大桥七塔八跨过山谷，2460m（204+6×560+204）；浙江嘉绍大桥八塔九跨越过钱塘江口，2680m（70+200+5×428+200+70）。都是长跨少墩，将尽量多的水面还给航道。

（5）两类防撞装置（或设施）。采用了上述3种措施之后，仍有万一撞上桥墩的可能性，例如偏航船舶撞上航道边上的桥墩，船愈来愈大需要核算万一撞上时桥墩是否经受得住。此外还应该保护船和环境。因此需要防撞装置。防撞装置按其保护功能分为两大类：第一类仅保护桥的：如人工岛、防撞墩、钢围栅等；第二类既保护桥又保护保护船和环境的。现在我国新发展了一种高耗能柔性防撞装置，其目标是希望保护桥的同时也保护船和环境。

一般在建桥的同时就建立航标、灯标和警示牌等，新建大桥有雷达监视（传到中心控制室）并有“甚高频”电话建立“船-桥联系”，有的桥针对雾天设置多个黄灯……这些都是主动地（导航的）防撞装置。此外为了防御万一船撞上桥，在水浅和有礁石的地方，因地制宜地利用礁石、浅滩设置间接式被动防撞装置，如人工岛、防撞墩等。为了进一步在保护桥的同时保护船和环境，在人工岛和防撞墩的外侧可装柔性装置。在水比较深或水位变化比较大的地方，则安装浮式高耗能柔性防撞装置。

防撞装置从刚性（钢栅、人工岛、围堰等），弹性（钢柱、钢板桩结构，橡胶垫等），弹-塑性（大变形的钢结构、新研制的塑料垫等）进一步发展到粘滞性耗能元件。它和精心设计精心制造的钢结构结合起来，可以达到拨转船头，减少船舶与防撞装置交换的能量，起到”四两拨千斤”的作用，减少传到桥墩上的力，其降低幅度可达到50%或更多。这过程通常引入数值计算，并可在不同阶段用实验验证。

几种水路主流桥梁防撞技术介绍

1.柔性钢套箱防船撞装置

该设施由内套箱、外套箱、三角套箱及缓冲消能元件组成，其围绕承台一周布置，实现360度全方位防护。

当撞击时，该装置三角形结构拨转船头，促进导向，减少撞击过程中的能量交换；在撞击作用下，缓冲消能元件、外套箱、内套箱变形吸能，实现“三级耗能”，并通过导向和吸能，最终降低船舶撞击力，可消减60%的撞击力。

从相关的船撞试验和工程应用来看，具有多级耗能特点，实现了小撞不坏，大撞可修的优点，实现了桥不坏、船不坏、防撞设施不坏的“三不坏”撞击先进理念。目前该装置的设计吨位可达万吨级以上，装置高度、宽度等参数根据墩型、设防等级和通航条件综合确定。

2.复合材料放船撞装置

该神器由复合材料板材和耗能填充芯材构成，通过材料间的挤压、摩擦和变形实现耗能，降低船舶撞击力。

从工程应用调研来看，外形有分隔式防撞块和组合式防撞箱，内部由格栅式或蜂窝式等结构。该结构分固定式和浮动式，具有重量轻、易成型、抗腐蚀、造价低等特点，其设防等级在1000吨以下。

3.固定式钢套箱防船撞设施

该设施由单一的钢套箱组成，固定于承台周围，发生碰撞时钢套箱塑性变形吸能，同时对船舶进行一定的导向作用，是船舶动能大部分保留在船上，对桥墩及船舶都起到保护效果。

该结构简单，亦可用作施工钢吊箱，延长撞击时间，船撞力消减可达40%，360度保护桥墩。该类装置的设防可达万吨级别，目前已在港珠澳大桥等项目组应用。