摘要：本文闡述了橋梁防撞系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。首先列舉了國內(nèi)外典型的橋梁船撞事故，并簡要分析了產(chǎn)生這類事故的原因。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了目前國內(nèi)外較為常用的各類橋梁防撞系統(tǒng)的特點。
一、橋梁船撞事故
世界范圍內(nèi)跨江跨海橋梁工程的建造正在迅速開展。我國進(jìn)行了縱貫?zāi)媳薄M貫東西的干線公路網(wǎng)建設(shè)。大型橋梁的建設(shè)可以緩解交通壓力、促進(jìn)陸路交通。但是對于水上船舶而言，橋梁卻是人工障礙物。由于自然環(huán)境、通航環(huán)境、船舶狀況、船舶操縱者以及管理者等諸多方面因素導(dǎo)致船舶與橋梁發(fā)生碰撞的惡性事故在世界范圍內(nèi)每年都有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，在１９６０～１９９３年的３３年中，全世界因船撞橋而導(dǎo)致?lián)p毀的大型橋梁已達(dá)２９座，其中美國１５座，死亡人數(shù)為３２１人。由國際航海協(xié)會常務(wù)會議建立的船撞橋國際數(shù)據(jù)庫中包含了１５１起事故。統(tǒng)計表明１９７０—１９７４年間，美國內(nèi)河上發(fā)生了８１１起船撞橋事件，造成損失２３００多萬美元。在通航的大型橋梁運(yùn)營期間，約有１０％的橋梁因船舶撞擊而倒塌。１９８０年，美國佛羅里達(dá)州造價２５０００萬美元的陽光大橋被散裝貨輪撞擊而倒塌，造成３５人喪生。１９９３年，美國亞拉巴馬州ＣＳＸ鐵路大橋，被拖駁船隊嚴(yán)重撞擊造成橋梁坍塌，列車出軌，４７人喪生。２００２年美國俄克拉荷馬州阿肯色河上，一艘拖輪頂著兩艘運(yùn)油的空駁船撞上一座有２０年歷史的公路橋的一個橋墩，造成公路橋坍塌，死亡１７人。
在國內(nèi)，航行船舶撞擊橋梁的事故長期地、普遍地存在，對橋梁安全運(yùn)營造成了很大的危害。在我國從第一個有記載的船撞橋事故——１９５９年發(fā)生在武漢長江大橋的船撞橋事故——開始，長江干線上已經(jīng)陸續(xù)發(fā)生了近３００起船撞橋事故，武漢長江公鐵兩用橋自１９５８年建成以來己發(fā)生了７０多起船撞橋事故，其中直接經(jīng)濟(jì)損失超過百萬元的事故就超過１０起。南京長江大橋自建成起己發(fā)生了約３０起船撞橋事故。重慶自沙沱大橋被船撞已達(dá)上百次之多。２００７年，廣東九江斜拉橋因船撞擊而導(dǎo)致橋面脫落江中，造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。２００７年，江蘇昆山市發(fā)生貨船撞擊大洋橋橋墩事故，造成２兩人死亡。表１顯示了一些典型的國外船撞橋事故。
國內(nèi)學(xué)者的研究表明船撞橋事故的因素很多，主要因素
(1)人為操作失誤。如駕駛船舶時不專心、疲勞造成反應(yīng)遲鈍、違反航行交通規(guī)則、錯估水流和風(fēng)速等；
(2)船舶機(jī)械失效，如：機(jī)械失靈、設(shè)備老化引起的失；
(3)不利的通航條件，如能見度低、船舶交通量太大等。一般的船撞橋事故是其中的多種因素組合所致。
二、橋梁防撞研究
船撞橋問題涉及多個學(xué)科，如船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)，碰撞力學(xué)、水動力學(xué)、橋梁工程、巖土力學(xué)等。碰撞是船體和橋墩或防撞結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)的一種復(fù)雜的非線性動態(tài)響應(yīng)過程。在碰撞中，船橋結(jié)構(gòu)變形、失效和船體剛體運(yùn)動同時發(fā)生。橋梁上部結(jié)構(gòu)與橋墩之間、土壤與橋樁之間均存在非線性動力耦合。由于以上這些因素，使得船橋碰撞問題的研究變得比較復(fù)雜。船撞橋問題的系統(tǒng)研究始于１９７８年。美國發(fā)生了眾多船舶撞毀橋梁的惡性事故之后，馬里蘭大學(xué)率先開展了橋梁及橋墩的防撞保護(hù)系統(tǒng)的研究。１９９１年美國出版了“公路橋梁防撞設(shè)計指南》，對公路橋梁的船舶撞擊設(shè)計提供了指導(dǎo)和依據(jù)。
橋梁防撞裝置的目的是防止橋梁因船舶撞擊力超過橋墩的設(shè)計承受能力，保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)安全。上通過采用不同型式的防撞設(shè)施，可以阻止船舶撞擊力傳到橋墩，或者通過緩沖消能防撞設(shè)施，延長船舶的撞擊時間，減小船舶撞擊力，從而最終保護(hù)橋梁安全。防撞設(shè)施的設(shè)計需要根據(jù)橋墩的自身抗撞能力、橋墩的位置、橋墩的外形、水流的速度、水位變化情況、通航船舶的類型、碰撞速度等因素進(jìn)行。防撞設(shè)施一般應(yīng)滿足如下要求：對碰撞的船舶能量進(jìn)行消能緩沖；在各種水位條件下，撞擊的船舶不能直接觸及墩壁；防撞設(shè)施不能影響航道的通航，占用航道范圍盡量少；各種緩沖材料的布置應(yīng)盡量減小通航船舶的損傷；防撞設(shè)施制造、安裝、維護(hù)和修理經(jīng)濟(jì)性較好；防撞設(shè)施具有很好的可靠全性和安性等。
對于橋墩防撞措施，許多研究者提出過各種方案，主要有：
（１）浮圍：通過在橋墩周圍安裝鋼格子浮圍，利用浮圍的變形吸收船的動能，使經(jīng)過浮圍傳到橋墩上的力被限制在允許的范圍內(nèi)。
（２）纜索攔截：纜索的端部錨固于水底，纜索和錨之間有緩沖裝置，用來吸收船的動能。這種方法的可靠性不佳，較適合于主航道以外使用。
（３）護(hù)樁：橋墩前船舶可能的碰撞位置設(shè)置防撞樁，以達(dá)到防護(hù)的目的。
（４）人工島；在橋墩前用沙子、碎石或混凝土將橋墩周圍建立人工島，使船島上擱淺而停下，這種方法具有很好的防護(hù)效果，安全可靠。
（５）樁群：在橋墩周邊設(shè)置多根鋼管樁，并通過多層水平系桿將各個鋼管樁相連，通過鋼管樁系統(tǒng)來抵抗船舶對橋梁的撞擊作用，避免橋墩系統(tǒng)受到損壞。
其它還有一些常用的橋梁防撞裝置如：圍堰、半圍堰、復(fù)合鋼浮圍等，均具有較好的防護(hù)效果。表２顯示了國內(nèi)外一些典型的橋梁防撞系統(tǒng)。
三、結(jié)論
本文闡述了橋梁船舶撞擊問題及防撞系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。首先列舉了國內(nèi)外典型的橋梁船撞破壞事故，并簡要分析了產(chǎn)生這類事故的原因。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了目前國內(nèi)外較為常用的各類橋梁防撞系統(tǒng)的特點。
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