重庆黄花园嘉陵江大桥桥墩FRP防撞浮箱工程，为在大桥2号主墩上、下游侧墩柱及3号主墩上游侧墩柱周围各设置1个（全桥共3个）纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer, FRP）防撞浮箱作为被动防撞保护结构的船撞防护工程。该桥桥墩船撞防护的设计标准如表1所示，该桥每个FRP浮箱的平面轮廓尺寸为17.9m×17.1m，高为4.0m，重约600.0kN。浮箱的结构形式如图1和图2所示。
表1 黄花园大桥桥墩船撞防护工程设计标准
黄花园大桥桥墩FRP防撞浮箱工程，项目业主重庆市城投路桥管理有限公司于2009年12月面向全国招标确定采用FRP防撞浮箱设计方案。其后组织重庆大学、重庆交通大学、重庆交通科研设计院、重庆建科院、林同棪国际工程咨询（中国）公司、重庆航道局等单位有关专家对浮箱设计、制造、安装项目总承包单位完成的设计文件、结构计算书、撞击试验检测报告及施组方案进行了六次专家评审。工程于2013年5月完成施工图设计，于2014年1月完成浮箱的工厂制造和陆上预拼装检验，于2014年6月完成浮箱的水上安装并交付使用（图3～图8）。
黄花园大桥桥墩FRP防撞浮箱工程，也是“自定位、弱接触、高消能的FRP桥墩防撞浮箱”专利技术成果（专利号：ZL 201010507177.2）在国内外桥墩船撞防护工程中的首次应用。经结构计算和撞击试验检验证明，FRP浮箱具有如下比钢浮箱更优异的结构功能：
1. 对桥墩的防撞保护更好
因FRP材料比钢材拉伸、弯曲强度高，弹性模量和波阻抗比钢材低，故可保证FRP浮箱在同样的撞击能量作用下比钢浮箱更不易被撞坏和能吸收更多的撞击能量，加上FRP浮箱采用“箱壳构件内装密贴排列的八边形柱壳构件”的单元箱结构形式及“单元箱间燕尾槽连接”组装方式，使浮箱能通过弹性大变形、运动摩擦和增加撞击做功时间的方式大量吸收和消耗船撞动能，将传给桥墩的船撞力降低50%以上。因传统的钢浮箱通过消能降低的船撞力仅25%左右，故黄花园大桥采用的FRP浮箱能对桥墩提供比钢浮箱更好的船撞安全保护。
2. 船舶和浮箱的撞损破坏更少
因FRP浮箱能通过弹性大变形吸收更多的船撞动能、增加船舶的撞击做功时间和减小反推船舶做功的反作用力，故可减少撞击船舶和船上人员的撞击损伤，并使浮箱撞后不发生钢浮箱那样的破坏性变形和大面积损伤。FRP浮箱与钢浮箱相比，更易达到“既不伤墩、又少伤船、还少结构自伤”的桥墩柔性防撞设计最优目标，更能减少船撞事故造成的包括桥梁损失、船舶损失、人员伤亡、浮箱损失、交通受阻、水域污染等经济损失和社会影响。
3. 浮箱自身的后期维修养护更省
因FRP浮箱比钢浮箱撞损小、破坏少、不会发生钢浮箱那样的凹陷、断裂迭加的不可恢复性破坏，故FRP浮箱的撞后破损修复比钢浮箱简单、快捷和节省。并且，FRP材料能耐酸、碱、盐介质腐蚀，不会发生钢浮箱那样的锈蚀破坏；浮箱成型时自带色彩且保色性好，不需要钢浮箱那样的为防锈和保色的长期涂装养护；浮箱材料的自然老化寿命不低于50年；故可保证FRP浮箱比钢浮箱使用寿命更长。
重庆市城市建设投资公司，重庆市城投路桥管理有限公司
重庆交通大学复合材料桥梁研究所，重庆交通学院复合材料开发公司
二0 一四年六月
作者：张锡祥
