重慶黃花園嘉陵江大橋橋墩FRP防撞浮箱工程，為在大橋2號(hào)主墩上、下游側(cè)墩柱及3號(hào)主墩上游側(cè)墩柱周圍各設(shè)置1個(gè)（全橋共3個(gè)）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Fiber Reinforced Polymer, FRP）防撞浮箱作為被動(dòng)防撞保護(hù)結(jié)構(gòu)的船撞防護(hù)工程。該橋橋墩船撞防護(hù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，該橋每個(gè)FRP浮箱的平面輪廓尺寸為17.9m×17.1m，高為4.0m，重約600.0kN。浮箱的結(jié)構(gòu)形式如圖1和圖2所示。
表1 黃花園大橋橋墩船撞防護(hù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
黃花園大橋橋墩FRP防撞浮箱工程，項(xiàng)目業(yè)主重慶市城投路橋管理有限公司于2009年12月面向全國(guó)招標(biāo)確定采用FRP防撞浮箱設(shè)計(jì)方案。其后組織重慶大學(xué)、重慶交通大學(xué)、重慶交通科研設(shè)計(jì)院、重慶建科院、林同棪國(guó)際工程咨詢（中國(guó)）公司、重慶航道局等單位有關(guān)專家對(duì)浮箱設(shè)計(jì)、制造、安裝項(xiàng)目總承包單位完成的設(shè)計(jì)文件、結(jié)構(gòu)計(jì)算書、撞擊試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告及施組方案進(jìn)行了六次專家評(píng)審。工程于2013年5月完成施工圖設(shè)計(jì)，于2014年1月完成浮箱的工廠制造和陸上預(yù)拼裝檢驗(yàn)，于2014年6月完成浮箱的水上安裝并交付使用（圖3～圖8）。
黃花園大橋橋墩FRP防撞浮箱工程，也是“自定位、弱接觸、高消能的FRP橋墩防撞浮箱”專利技術(shù)成果（專利號(hào)：ZL 201010507177.2）在國(guó)內(nèi)外橋墩船撞防護(hù)工程中的首次應(yīng)用。經(jīng)結(jié)構(gòu)計(jì)算和撞擊試驗(yàn)檢驗(yàn)證明，F(xiàn)RP浮箱具有如下比鋼浮箱更優(yōu)異的結(jié)構(gòu)功能：
1. 對(duì)橋墩的防撞保護(hù)更好
因FRP材料比鋼材拉伸、彎曲強(qiáng)度高，彈性模量和波阻抗比鋼材低，故可保證FRP浮箱在同樣的撞擊能量作用下比鋼浮箱更不易被撞壞和能吸收更多的撞擊能量，加上FRP浮箱采用“箱殼構(gòu)件內(nèi)裝密貼排列的八邊形柱殼構(gòu)件”的單元箱結(jié)構(gòu)形式及“單元箱間燕尾槽連接”組裝方式，使浮箱能通過彈性大變形、運(yùn)動(dòng)摩擦和增加撞擊做功時(shí)間的方式大量吸收和消耗船撞動(dòng)能，將傳給橋墩的船撞力降低50%以上。因傳統(tǒng)的鋼浮箱通過消能降低的船撞力僅25%左右，故黃花園大橋采用的FRP浮箱能對(duì)橋墩提供比鋼浮箱更好的船撞安全保護(hù)。
2. 船舶和浮箱的撞損破壞更少
因FRP浮箱能通過彈性大變形吸收更多的船撞動(dòng)能、增加船舶的撞擊做功時(shí)間和減小反推船舶做功的反作用力，故可減少撞擊船舶和船上人員的撞擊損傷，并使浮箱撞后不發(fā)生鋼浮箱那樣的破壞性變形和大面積損傷。FRP浮箱與鋼浮箱相比，更易達(dá)到“既不傷墩、又少傷船、還少結(jié)構(gòu)自傷”的橋墩柔性防撞設(shè)計(jì)最優(yōu)目標(biāo)，更能減少船撞事故造成的包括橋梁損失、船舶損失、人員傷亡、浮箱損失、交通受阻、水域污染等經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。
3. 浮箱自身的后期維修養(yǎng)護(hù)更省
因FRP浮箱比鋼浮箱撞損小、破壞少、不會(huì)發(fā)生鋼浮箱那樣的凹陷、斷裂迭加的不可恢復(fù)性破壞，故FRP浮箱的撞后破損修復(fù)比鋼浮箱簡(jiǎn)單、快捷和節(jié)省。并且，F(xiàn)RP材料能耐酸、堿、鹽介質(zhì)腐蝕，不會(huì)發(fā)生鋼浮箱那樣的銹蝕破壞；浮箱成型時(shí)自帶色彩且保色性好，不需要鋼浮箱那樣的為防銹和保色的長(zhǎng)期涂裝養(yǎng)護(hù)；浮箱材料的自然老化壽命不低于50年；故可保證FRP浮箱比鋼浮箱使用壽命更長(zhǎng)。
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重慶交通大學(xué)復(fù)合材料橋梁研究所，重慶交通學(xué)院復(fù)合材料開發(fā)公司
二0 一四年六月
作者：張錫祥
