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1、ISBN7一5608一2503一6/TU"471第十五屆全國橋梁學術會議論文集2002.11上海船對橋墩的正撞力陳國虞上海海洋鋼結構研究所I摘要1老橋下理在通過的船只與建橋時相比:愈來愈多、愈來愈大、愈來愈快，因此要計算船撞橋的力，校核橋墩對水平力的承載能力，還要增建防御船撞橋的設施;新建跨航線的橋，計算船撞橋的力校核橋墩對水平力的浪載能力，井在建橋同時建設防御船撞橋的設施。這樣，在工程實踐中需要計算船搜橋的力、船撞橋的力可分正懂力和側摘力。本文討論正挽力的計算方法。創(chuàng)造條件合理選擇代人的數據可以使世界各國常
2、用的正搜力計算公式得到相近的結果。從而給橋梁工作者可信的數據。關鍵詞船撞橋船撞橋的力kx一、世界上船撞橋墩的力研究綜述如果橋的凈空足夠高，梁不會撞船的上部，則可只對船撞墩方面進行研究討論。目前，歐洲、美國和亞洲都有專家在研究船撞橋的問題，列出的文獻有200篇,(1991年列出153篇，近十年又增加一些，我國橋梁會議上也反映出這方面的研究)其中涉及船撞墩的力的研究亦頗多。國際橋梁和結構工程協(xié)會(IABSE)在1991年綜述中記錄有14種計算船撞力的公式或實例，有的是計算結果，有的是線圖，其中有公式6個，有些公式
3、偏于簡單，如式中只有一個變量:“多在載重量的船便有多大船撞力”;有的原理有缺陷，如:“多大的動能便有多大的力”，實際上，同一個動能可以由不同質量和速度得來經典力學理論認為不同的質量和速度得到相同的動能時，仍可有不同的撞擊力。由于兩物體撞擊的力與兩物體相撞的速度有直接關系，上述外國的公式中，能將速度作為變量代入進行計算的有3個，加上我國公路和鐵路規(guī)范中的公式，式中均有速度作為變量，這樣便有5個公式。對這5個公式的原理進行驗證，對公式中可代人的各變量的具體數值進行分析、搜集、統(tǒng)計，對各公式間的差異進行協(xié)調，便可利
4、用我國及世界上已有的研究成就發(fā)展出解決問題的方法，求出船對橋的正撞力來。以前提供給橋梁工作者的船撞力數據中，不同的公式相差成倍，使橋梁工作者應用困難。我們現在采用的辦法是:弄清世界上現存公式的機理，明確它們之間差異，取其合理部分，拼棄其不足之處;遵循我國設計規(guī)范，努力搜集切合實際的數據，以便得到船撞墩的正撞)l222船撞墩后鑲住不動的正撞力，是一個理論上的最大值，如果不讓船鑲住不動，動能便會保留在船上，而不是全部參與交換，關鍵是怎樣讓船撞上之后不鑲住，撥開船頭繼續(xù)前進。例如橋墩兩頭作成60’的正三角形，正撞變
5、成300斜撞，船撞力減半了。有的公式中已包括了折減的系數。二、最大正扭力計算的五個公式的異同公路規(guī)范【71附錄四通航河流中的橋梁墩臺所受的船只撞擊力，如無實際資料時，可按附表4采用??。漂流物撞擊力可按下式估算:P=WV/(gT)(1)式中尸—漂流物撞擊力(kN);W—漂流物重力(kN)，應根據河流中漂流物情況，按實際調查確定;V—水流速度(m/s);T-撞擊時間(S)，應根據實際資料估計，在無實際資料時，一般用Is;g—重力加速度9.81(m濘)。鐵路規(guī)范【8〕第3.4.6條墩臺承受船只或排筏的撞擊力可按下
6、式計算:F=yVsina[W/(C,+C2)10.5(2)式中F—撞擊力(kN);Y—動能折減系數，s/mo.s。當船只或排筏斜向撞擊墩臺(指船只或排筏駛近方向與撞擊點處墩臺面法線方向不一致)時可采用0.2，正向撞擊(指船只或排筏駛近方向與撞擊點墩臺面處法線方向一致)時可用0.3;V船只或排筏撞擊墩臺時的速度，m/s。此項速度對于船只采用航運部門提供的數據，對于排筏可采用筏運期的水流速度;a—船只或排筏駛近方向與墩臺撞擊點處切線所成的夾角，應根據具體情況確定，如有困難，可采用a=200;w—船只重或排筏重，k
7、N;CIX2—船只或排筏的彈性變形系數和墩臺壇工的彈件變形系數。缺乏資料時可假定C,+C2=0.0005m/kNo國際橋梁和結構工程協(xié)會(IABSE)指南[9」計算船撞力的公式中，能以船速代入的，有3個:1.敏諾斯基一捷勒一沃易蓀(Minorsky,Gerlach,Woision)公式:P=0.024(VD_)2x3(3)式中尸—撞擊力(MN);V船速(m/s);D-—船的滿載排水量(t);2.索爾一諾特一格林那(Saul一SveIsson,Knott,Greiner)公式:F二二0.88(DWT)'2(VM
8、)Z'3(De,,/D_)Ir3(4)式中尸、—最大撞擊力;223DWT—船的載重量;V-撞擊的船速(m/s);D-—撞擊時的排水量(t);D.,船只滿載排水量(t>a3.美國各州公路和運輸工作者協(xié)會(AASHTO)的公式，經1994年「12〕修正為:Ps=1.2XIO'V(DWT)"2(5)式中Ps—船只的等效正面靜撞擊力(N);DW，一.船只的載重噸數(t);V—船只的撞擊速度(m/s)o第1式
