[发明专利]一种FRP和钢板组合的海上防撞装置

说明书

本发明属于海洋工程结构物安全防护领域，尤其涉及一种FRP和钢板组合的海上防撞装置，以解决海上结构体的安全防护问题，是由多个基本防撞单元围绕被保护结构物组装而成。基本防撞单元为扇形柱体，包括FRP壳体，波纹钢板防撞结构，S型钢板防撞结构和顶盖。波纹钢板防撞结构和S型钢板防撞结构嵌入在FRP壳体内部。FRP壳体为FRP材料制成，FRP壳体内部挖空为不相通的外侧和内侧两部分，外侧用来嵌入波纹钢板防撞结构，内侧用来嵌入S型钢板防撞结构。本发明解决了海上结构体的安全防护问题，吸能效果好的同时，具有很强的耐腐蚀性，降低了后期维护成本，有利于海上结构体的长期保护，便于海上作业和组装更换。

技术领域

本发明属于海洋工程结构物安全防护领域，尤其涉及一种FRP和钢板组合的海上防撞装置。

背景技术

随着交通运输业的蓬勃发展，跨海和通航江河的大型桥梁建造的越来越多；与此同时，世界船舶也进一步大型化、高速化。对于建造在海上的结构物，如跨海大桥、海洋平台等，船舶撞击风险己经成为威胁海上结构物寿命周期安全性的一个重要因素。

国际航海协会常务会议PIANO第19工作组建立的船撞桥国际数据库收集了151起重大船撞桥事故，这些事故主要发生在北欧国家、口本、美国、德国、英国、法国、比利时和荷兰等国家。据统计，在1960到1993年的33年中，全世界因船撞桥而导致损毁的大型桥梁达2座，死亡人数达321人。损失最大的是美国的阳光大桥、澳大利亚的塔斯曼大桥等，这些桥梁都在被船撞塌后重建。我国船撞桥事故也时有发生，其损失是巨大的。如武汉长江大桥自从1957年建成以来发生了70余起，其中直接经济损失超过百万的大事故超过10起；南京长江大桥建桥至今已发生约30起船撞桥事故；白沙沱大桥已发生了上百起船撞桥事故。据不完全统计，仅发生在我国长江、珠江、黑龙江三大水系干线上的船撞桥事故就达到300起以上。

近期的船撞桥事故也给我们敲响了警钟。2007年6月15口凌晨5时10分，国道325广东的九江大桥发生船撞桥事故。南桂机035号船舶偏离航道，误入非通航孔，直接撞击到23号桥墩，该船产生的横桥向撞击力远大于设计该桥墩允许的400吨横桥向撞击，导致四孔非通航孔桥坍塌的事故，同时致使未坍塌的相邻孔出现严重损伤。2007年月29口12时45分左右，在江苏省昆山市大洋桥水域，一艘货船因避让船只，撞上大洋桥桥墩，致使大桥部分桥面发生坍塌。

船舶撞击事故一旦发生，会给社会利益各方面造成较大的影响，不局限于巨大的经济损失和人员伤亡，可能还会对社会工业、交通、贸易、环境及公众心理造成极大的冲击。据统计，世界范围内每年都发生数起严重的船桥相撞事件。因此，如何减少船桥碰撞造成的损失，已成为桥梁运营管理部、水运航道管理部门及相关科研工作者亟待解决的现实问题。

设置防撞装置能有效消减船碰撞力，在工程实践中应用较多的有间接构造措施,如围堰、刚性人工岛、防撞桩群、漂浮拦网等防撞系统。例如，法国的诺曼底桥，美国的伊利诺依河桥采用围堰方法；香港的青马大桥，汀九大桥采用人工岛方法；上海奉浦公路桥，黄石长江公路桥，崖门公路桥采用浮式耗能装置方法；广州解放桥，澳门澳凼大桥，巴西的尼泰罗依河桥，日本的东京湾公路桥采用墩外桩柱和桩围栏方法。以上装置系统通过具体措施保证船舶碰撞力不传到保护的结构物上，但是建设成本比较高。对于直接构造防撞装置，受撞后的船撞力要传到海上结构物上，其核心的设计思想是削减船撞力，其中柔性耗能防撞装置提供了一个有效思路，可实现保护海上结构物的同时保护船只。

柔性的耗能防撞装置除了能有效耗散船舶碰撞过程中的动能，而且还应该具有良好的耐久性，保证在长期海水及海生物的侵蚀、冻融损坏、化学物质侵袭等苛刻的腐蚀性环境条下具有良好的耐久性，研究表明海洋结构物中构件的承载力会随着时间推移而降低，特别是钢结构腐蚀病害是海上结构物设计必须重点考虑的问题。

纤维增强复合材料即FRP，是由基本材料和高分子材料复合而成，具有良好的耐腐性，相对于钢结构，还具有质量轻强度高、比刚度大、比吸能能力强、可设计性的优点，在土木建筑、航天和海洋工程领域得到广泛应用。

发明内容