復合材料防船撞設施

自浮式鋼覆復合材料橋梁防撞設施是由纖維增強鋼覆復合材料外殼、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構(gòu)、內(nèi)側(cè)阻尼元件組成。

殼體為鋼+復合材料殼體，較復合材料殼體來說增加了更大的剛性，外覆復合材料有著很好的耐腐蝕和耐水流沖擊作用，并且在復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。

復合材料格構(gòu)腹板及耗能鋼板，增強了防撞設施的防撞能力，復合材料又具有各向異性的特點，能夠最大效能發(fā)揮變形吸能的作用，具有更強的緩沖吸能的能力，撞擊變形時，將撞擊動能轉(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)，在撞擊時通過擠壓、壓饋延長撞擊時間吸收撞擊動能，起到耗能作用。

自浮式鋼覆復合材料橋梁防撞設施可以采用卯榫結(jié)構(gòu)連接，或采用承插螺栓連接，增強連接結(jié)構(gòu)強度，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合材料橋梁防撞設施直接與橋墩或承臺磕碰的作用，防止長期磕碰對復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，并在撞擊第一時間降低磕碰損傷并將力量傳遞至橡膠制阻尼元件進行一級吸能，對于小撞僅靠阻尼元件即可化解。

防撞設施撞擊仿真效果：

本次計算采用最不利撞擊工況進行分析，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)變形吸收船舶動能，迫使船舶停止運動。

設防撞擊效果如下圖所示，防撞設施發(fā)生部分變形，替船舶分擔了動能的耗散。

撞擊力對比如下圖所示:

曲線A為未設置橋梁防撞設施的橋墩所受的船舶撞擊力，曲線B為設置了橋梁防撞設施后橋墩所受的撞擊力。從圖中曲線趨勢可以看出，設置防撞設施后，能夠明顯降低船舶撞擊力，延長撞擊時間，達到保護橋墩的目的。

1、柔性材料、撞擊力吸能好

自浮式鋼覆復合材料橋梁防撞設施屬于柔性材料+鋼制作，內(nèi)部填充高性能閉孔吸能材料，與自浮式復合材料橋梁防撞設施相比，增大了剛性，能夠更大的消減船撞力，有效的保護人、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施相比，鋼+復合材料橋梁防撞設施耐腐蝕、耐久性好，使用過程不需要維護；

結(jié)構(gòu)性能好，可承受小船多次撞擊；

復合材料抗疲勞能力強、彈性好，變形后可以恢復。

3、重量輕，運輸、安裝、更換方便

鋼+復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。

獨立單元重量輕、運輸、吊裝費用低。

4、受撞擊可改變船舶航向

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

5、連接形式好拆裝、運輸安裝方便快捷

自浮式鋼覆復合材料橋梁防撞設施由多個獨立的單元組成，可采用卯榫或插銷式連接方式，可拆裝，運輸和安裝便捷、高效，各單元損壞后維修更換方便。

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

7、外觀美觀、醒目

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

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

由于鋼覆復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，因此可有效保護船舶不至于局部受損。

總結(jié)自浮式鋼覆復合材料橋梁防撞設施的受力機理，主要有以下幾點：

彈性好，長纖維可有效分散撞擊荷載，同時保護橋梁與船舶；

纖維強度高、質(zhì)量輕；

耐腐蝕、穩(wěn)定性好、免維護、免油漆涂裝；

綠色環(huán)保材料；

重量輕、運輸、安裝、更換方便；

內(nèi)部緊密填充耗能材料，撞擊時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。