[00114272]高性能钢-复合材料桥梁防船撞装置关键技术及产业化

1、项目背景 近年来,我国跨海桥梁、海上风电、跨海输电等大型近海工程得到了快速的发展。这些大型近海工程场址范围与航道、渔场、港口码头等区域逐渐靠近甚至交叉存在,船舶与其发生碰撞的概率也随之增加。据中交公路规划设计院统计,船舶撞击已成为危害我国桥梁安全的第二大因素,近年来我国发生的严重桥梁船撞事故屡见不鲜,且呈日益增加的态势。 船舶撞击对近海工程的安全造成极大危害。2008年浙江金塘跨海大桥被船舶撞击,造成桥梁结构垮塌,4人遇难,直接经济损失4500万元; 2017年广东某海上风电场受台风“天鸽”影响发生外围走锚船舶撞击风机基础事故,造成若干导管架基础损毁,经济损失巨大。国际上,2002年美国阿肯色河大桥被船舶撞毁,17辆车坠河,17人死亡;2018年越南胡志明市同奈大桥被走锚船舶撞击并卡住,造成水上交通中断。 这一危害引起了桥梁及海洋工程行业的高度关注,美国公路及运输协会（AASHTO）及国际桥梁和结构工程协会（IABSE）对船舶撞击的设防提出了相关要求。2015年我国交通运输部颁布的《公路桥涵通用设计规范》中明确将涉水桥梁设置防撞设施作为强制性要求。 2、国内外现状及趋势 美、日等发达国家基础设施建设较早,受当时技术局限性影响,主要采用人工岛、注沙围堰的防护模式,如美国金门大桥、阳光跨海高架桥等（图5）,其存在侵占航道、造价高、深水条件下不易施工等缺点。 我国当前沿海基础设施建设方兴未艾,由于优质海洋空间资源的有限,大型近海工程的选址常与繁忙的航道产生冲突,使得船撞事故屡见不鲜。我国是目前防船撞保护装置研发、生产最多的国家,采取主要的形式有：1)钢制防船撞装置,应用于杭州湾跨海大桥、象山港跨海大桥等项目。其结构自重大、易腐蚀、难维护;2)复合材料防撞装置,主要应用崇启长江大桥、广深沿江高速等项目。消能效果好、耐候性佳,但本体易断裂、自身结构强度不足;3)钢-GFRP复合材料消能保护装置,主要应用于鱼山跨海大桥、越南沥木-新武跨海大桥等项目,曾多次经历恶劣海况、船舶撞击的考验,使用效果佳。 3、项目成果 我公司在吸收国内外同类产品有缺点的基础上,自主研发的高性能钢-GFRP复合材料结构高效消能保护装置,实现了高效防护、长耐候性、高性价比的特点。装置采用以加劲钢桁架为主体,GFRP、聚氨酯、橡胶为消能单元的夹层消能结构。该装置附着于结构物上,发生船撞时可缓冲消能,减轻船舶撞击给结构物带来的灾害。船舶撞击主动预警设备由AIS基站、雷达、可见光/红外摄像机及其他传感器组成。采用多数据源融合技术,对结构物周边的船舶实现动态感知,及时发现偏航、失控等危险船舶,通过VHF、声光电等预警方式,避免船舶撞击的发生。本系统实现了主动预警和被动防护的有机结合,对保护近海结构物自身安全具有重要作用。 目前该项目已在商合杭芜湖长江公铁大桥、南溪长江公路大桥、铜陵长江大桥、越南沥木-新武跨海大桥等国内外一百余座大桥得到应用。