復(fù)合材料防船撞設(shè)施

自浮式鋼覆復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施是由纖維增強(qiáng)鋼覆復(fù)合材料外殼、內(nèi)部消能格構(gòu)腹板+消能鋼板、內(nèi)填耗能閉孔吸能材料及組件連接機(jī)構(gòu)、內(nèi)側(cè)阻尼元件組成。

殼體為鋼+復(fù)合材料殼體，較復(fù)合材料殼體來說增加了更大的剛性，外覆復(fù)合材料有著很好的耐腐蝕和耐水流沖擊作用，并且在復(fù)合材料外表層加入紫外線吸收劑和抗老化劑使其具有更好的耐候性。

復(fù)合材料格構(gòu)腹板及耗能鋼板，增強(qiáng)了防撞設(shè)施的防撞能力，復(fù)合材料又具有各向異性的特點(diǎn)，能夠最大效能發(fā)揮變形吸能的作用，具有更強(qiáng)的緩沖吸能的能力，撞擊變形時(shí)，將撞擊動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，最終減少撞擊力。

高性能閉孔吸能材料，為閉孔結(jié)構(gòu)，在撞擊時(shí)通過擠壓、壓饋延長撞擊時(shí)間吸收撞擊動(dòng)能，起到耗能作用。

自浮式鋼覆復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施可以采用卯榫結(jié)構(gòu)連接，或采用承插螺栓連接，增強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并保障連接尺寸精度，又便于安裝、更換。

內(nèi)側(cè)阻尼元件在使用過程中起到防止因水流、波浪造成的自浮式復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施直接與橋墩或承臺(tái)磕碰的作用，防止長期磕碰對(duì)復(fù)合材料殼體或橋墩造成的疲勞；阻尼元件貼面板為PE耐磨板，能夠緩解長期疲勞，并在撞擊第一時(shí)間降低磕碰損傷并將力量傳遞至橡膠制阻尼元件進(jìn)行一級(jí)吸能，對(duì)于小撞僅靠阻尼元件即可化解。

防撞設(shè)施撞擊仿真效果：

本次計(jì)算采用最不利撞擊工況進(jìn)行分析，撞擊角度0度正面撞擊，如下圖所示。作為參考，采用同角度撞擊剛性墻作為撞擊裸墩的工況，如下圖所示。

裸墩裝機(jī)效果如下圖所示，船頭出現(xiàn)明顯變形，通過船頭位置結(jié)構(gòu)變形吸收船舶動(dòng)能，迫使船舶停止運(yùn)動(dòng)。

設(shè)防撞擊效果如下圖所示，防撞設(shè)施發(fā)生部分變形，替船舶分擔(dān)了動(dòng)能的耗散。

撞擊力對(duì)比如下圖所示:

曲線A為未設(shè)置橋梁防撞設(shè)施的橋墩所受的船舶撞擊力，曲線B為設(shè)置了橋梁防撞設(shè)施后橋墩所受的撞擊力。從圖中曲線趨勢可以看出，設(shè)置防撞設(shè)施后，能夠明顯降低船舶撞擊力，延長撞擊時(shí)間，達(dá)到保護(hù)橋墩的目的。

1、柔性材料、撞擊力吸能好

自浮式鋼覆復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施屬于柔性材料+鋼制作，內(nèi)部填充高性能閉孔吸能材料，與自浮式復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施相比，增大了剛性，能夠更大的消減船撞力，有效的保護(hù)人、橋安全，同事，還能夠最大限度的降低船舶的損傷。

2、耐腐蝕、耐久性、耐撞性、耐疲勞性能優(yōu)異

與純鋼制橋梁防撞設(shè)施相比，鋼+復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施耐腐蝕、耐久性好，使用過程不需要維護(hù)；

結(jié)構(gòu)性能好，可承受小船多次撞擊；

復(fù)合材料抗疲勞能力強(qiáng)、彈性好，變形后可以恢復(fù)。

3、重量輕，運(yùn)輸、安裝、更換方便

鋼+復(fù)合材料殼體比重為鋼制殼體的1/4，且高性能閉孔吸能材料比重更輕。

獨(dú)立單元重量輕、運(yùn)輸、吊裝費(fèi)用低。

4、受撞擊可改變船舶航向

橋梁防撞設(shè)施為圓角結(jié)構(gòu)，當(dāng)船舶與防撞設(shè)施碰撞時(shí)，防撞裝置能夠撥開船頭，使之不再繼續(xù)沖擊橋墩，從而主動(dòng)降低船舶撞擊橋墩的能量。

5、連接形式好拆裝、運(yùn)輸安裝方便快捷

自浮式鋼覆復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施由多個(gè)獨(dú)立的單元組成，可采用卯榫或插銷式連接方式，可拆裝，運(yùn)輸和安裝便捷、高效，各單元損壞后維修更換方便。

6、可塑性強(qiáng)，可根據(jù)具體橋墩形式，結(jié)合通航情況設(shè)計(jì)出適用的橋梁防撞裝置

7、外觀美觀、醒目

自浮式鋼覆復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施外觀可制作成任何顏色或圖案，設(shè)置成醒目顏色或反光形式，提高橋墩安全性。

在自浮式鋼覆復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施保護(hù)系統(tǒng)中，當(dāng)船舶與防撞設(shè)施撞擊緊密接觸后，防撞設(shè)施截面本身也能承受較大的撞擊力，設(shè)施截面外殼為彈性復(fù)合材料，其內(nèi)部填充的耗能材料抗剪強(qiáng)度高，緩沖能力強(qiáng)。

由于鋼覆復(fù)合材料橋梁防撞系統(tǒng)具有自重輕、緩沖性、彈性模量低等特點(diǎn)，因此可有效保護(hù)船舶不至于局部受損。

總結(jié)自浮式鋼覆復(fù)合材料橋梁防撞設(shè)施的受力機(jī)理，主要有以下幾點(diǎn)：

彈性好，長纖維可有效分散撞擊荷載，同時(shí)保護(hù)橋梁與船舶；

纖維強(qiáng)度高、質(zhì)量輕；

耐腐蝕、穩(wěn)定性好、免維護(hù)、免油漆涂裝；

綠色環(huán)保材料；

重量輕、運(yùn)輸、安裝、更換方便；

內(nèi)部緊密填充耗能材料，撞擊時(shí)耗能材料相互摩擦消耗能量，以降低撞擊力；

小撞不壞，中撞好修，大撞好換。