点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:大桥也有“金钟罩”,再也不怕撞了!
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

大桥也有“金钟罩”,再也不怕撞了!

来源:蝌蚪五线谱2023-03-08 19:48

  近日,南京长江大桥穿上“防撞甲”的消息

  登上热搜

  看似稳固的大桥也需要防撞措施吗?

  “防撞甲”的原理是什么?

  南京长江大桥于1968年建成通车,是长江上第一座由中国自行设计和建造的双层式铁路、公路两用桥梁,在中国桥梁史和世界桥梁史上具有重要意义,是中国经济建设的重要成就、中国桥梁建设的重要里程碑,具有极大的经济意义、政治意义和战略意义,有“争气桥”之称。

  图源:南京发布

  然而,由于桥梁建设年代较早,随着近年来长江航行的各类船舶从数量和吨位上都在不断增加,航线也愈发密集,难免引起船桥碰撞,桥墩遭受船舶碰撞风险不断增大。

  如2013年5月12日, 一艘山东威海籍载有12539t石灰石的“鑫川8号”货船, 在下行准备通过南京长江大桥过程中, 突然大角度转向, 与六孔和七孔之间的桥墩发生碰擦, 并导致船体破损进水, 最终货船沉没。

  数据显示:每年因船舶撞击造成桥梁严重破坏甚至垮塌的重大事故都在发生,所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。很多船撞桥事故轻则损失数万元, 重则人员伤亡、损失以数百万、数千万甚至数十亿美元计, 大量的间接损失更是难以计算。

  阿肯色河桥船撞事故

  九江大桥船撞事故

  太阳埠大桥船撞事故

  金塘大桥船撞事故

  严重船撞事故现场图片

  为了避免或减小船桥碰撞带来的损失,防撞设施被增设在南京长江大桥的桥墩上就显得尤为必要。

  目前国内外桥墩防撞设施种类较多

  其基本原理是基于

  能量吸收、动量缓冲而设计的

  每种防撞设施都有其特点和使用条件

  具体来说

  国内外桥梁多采用人工岛

  群桩、橡胶护舷

  钢套箱等防撞结构

  减轻船桥碰撞的损失

  防撞设施

  人工岛防撞

  虽能避免船舶直接撞击桥墩,但占用了较多航道,造价高昂。

  群桩防撞

  能减少船舶对桥墩的损伤,但是造价高,且撞损后难以修复,船舶毁损严重。

  钢箱防撞

  一般安装在承台或桥墩周围,主要靠钢材的塑性变形和破损来吸收撞击能量,是国内使用非常广泛的一种防撞设施,但是其对船撞力削减幅度有限,自身刚度大对船舶损伤大,且需要定期维护。

  橡胶护舷防撞装置在港口和码头工程应用已比较普遍,安装方便,维护费用低,可重复使用,但是其吸收的碰撞能量少,难以抵御大尺寸船舶正向撞击。

  鉴于传统防撞设施存在的诸多弊端,采用新材料设计开发新型防撞系统迫在眉睫。

  近年来,针对传统材料的局限性,纤维增强树脂基复合材料(FRP)受到了极大重视,除了具有轻质高强、可设计性好以及耐腐蚀等优良性质外,还具有良好的吸能性。

  复合材料防撞设施可以有效减少碰撞对桥梁和船只的损伤,具有船-桥双向保护的显著优势。越来越多的跨江跨海大桥选择了这种先进的复合材料作为桥梁的防撞设施。

  武汉鹦鹉洲长江大桥

  以圆形截面复合材料防撞系统为例,其主要由复合材料外筒、内筒、内外筒之间的聚氨酯弹性粘结材料以及内筒内部填充的轻质摩擦颗粒材料组成。

  防撞系统的内、外筒为玻璃纤维增强乙烯基树脂复合材料, 具有良好的力学性能,可以承受来自船只撞击的巨大冲击力,并且具有耐海水腐蚀环境和免维护的优点。

  复合材料内外筒之间填充的聚氨酯弹性材料, 具有较高的抗剪和界面粘结性能, 缓冲能力较强;内筒填充的轻质摩擦颗粒材料可有效提高内筒刚度, 并能限制内外筒变形, 保证其不发生较大变形而导致破裂, 并通过摩擦挤压消耗大量撞击能量,能够有效缓和来自船只撞击产生的冲击。圆形截面环形外观设计可以让船尽早滑离而带走尽量多的剩余动能。

  因此,装上这样复合材料防撞设施的跨江跨海桥梁也就拥有了“金钟罩”。

  图片来源:央视新闻客户端、中国政府网

  南京发布、新浪微博、百度等。

  参考文献:

  [1]赵凡,方海,梁志雯,祝露,韩娟,王盛.纤维增强橡胶复合材料软体系统船撞吸能试验与模拟[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2022,54(02):184-190.DOI:10.15986/j.1006-7930.2022.02.004.

  [2]方海,王健,祝露,刘伟庆.武汉鹦鹉洲长江大桥中塔墩防船撞装置研究[J].桥梁建设,2020,50(01):20-25.

  [3]方海,邓向阳,邓成刚,王立新,刘伟庆,吴志敏.桥墩采用新型复合材料防撞设施技术研究[J].中外公路,2014,34(04):148-153.DOI:10.14048/j.issn.1671-2579.2014.04.037.

  [4]刘伟庆,方海,祝露,韩娟,吴志敏.船-桥碰撞力理论分析及复合材料防撞系统[J].东南大学学报(自然科学版),2013,43(05):1080-1086.

  END

  作者:杜天宇

  审核专家:周三峰 南京工业大学土木工程学院

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 广西:凝心聚力 恢复生产生活秩序

独家策划

推荐阅读
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
人民大会堂万人大礼堂的巨大天幕上,灯光璀璨,熠熠生辉;礼堂内,中国科技界的杰出代表们,肩负全国科技工作者的重托,济济一堂、共襄盛会。
2026-07-10 09:39
水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究:在一滴水中探寻物理之美 在王恩哥看来,物理学研究有一个很大的特点,就是它能把复杂的事情简单化,并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
2026-07-09 09:51
而这一切的起点,要回到半个世纪前——在中国科学院物理研究所那间废弃的鸡舍里,陈立泉铺开了这张后来冠绝全球的“电动”蓝图。自1981年起,在中国科学院的持续支持下,实验室瞄准真正实用的锂电池,牵头组织并承担了一系列国家重大项目。
2026-07-09 09:51
谈及荣获国家最高科学技术奖,贲德谦虚地说:“这不是我个人的奖,而是所有‘雷达人’的荣誉。从原理探索到技术攻关再到雷达建造,10余载春秋,为了研制代号“7010”的远程相控阵雷达,贲德与团队闯过了一个又一个难关。
2026-07-09 09:50
发展数智经济,通过促进科技创新和产业创新深度融合培育新质生产力。为此,笔者建议,应从要素供给、产业融合、创新转化和制度保障四个方面发力,把数智经济的技术势能转化为新质生产力的发展动能。
2026-07-09 09:50
耄耋之年,她坐着轮椅来到采访室,一身深蓝素装,神情温和。她,就是“七一勋章”获得者、中国工程院院士、中南大学教授钟掘。1960年,钟掘毕业后来到岳麓山下的中南矿冶学院,一头扎进被人称作“傻大黑粗”的冶金机械行业。
2026-07-09 09:49
中国科协第十一次全国代表大会是在“十五五”开局之年召开的一次重要会议,是科协系统和广大科技工作者的一次盛会。实践充分证明,我国科技工作者始终胸怀祖国、服务人民、勇攀高峰、敢为人先,不愧为党和国家充分信赖的优秀队伍和建设科技强国的中坚力量。
2026-07-09 09:49
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
一生钢铁报国,一生慷慨无私。崔崑院士走了,但他留下的,是钢的筋骨,是火的温度,是一颗永远滚烫的赤子之心。
2026-07-08 09:45
在河北雄安人工智能产业园的一楼展厅里,一台工业机器人正利落地演示货物搬运,机械臂精准而有力;楼上,键盘敲击声此起彼伏,研发人员专注地写着代码。产业园一年前才“开业”,如今已成为人工智能公司发展的产业高地。这里诞生的国内首个处理结构化数据的通用大模型,适用于多个工业场景;这里诞生了便携式颅脑出血检测分析仪,让医学检查更加快捷便利……
2026-07-07 09:44
从“争第一”的局部超越,到“创唯一”的向上突围,再到“守专一”的产业韧性,这三重创新路径相互交织,共同勾勒出中国从“世界工厂”迈向“创新引擎”的壮阔图景
2026-07-07 09:42
近日,在内蒙古阿拉善盟额济纳旗东风镇古日乃嘎查的航天育种试验基地内,曾搭载实践十九号卫星的荒漠肉苁蓉“太空种子”,在地面选育试验中取得关键进展——首批试验植株成功开花。
2026-07-07 09:40
高校专业目录的更新,绝非简单的名称变动,而是立足国家需要、顺应产业发展、面向科技前沿之举。新农科教育已不再是单纯的“种地养猪”,而是要有系统思维和交叉学科背景,特别是打破农学、工学、理学等传统学科壁垒。
2026-07-07 09:39
加载更多