橋には「金の鐘カバー」もついているので、もうぶつかる心配もありません！

最近、南京長江大橋に「衝突防止装甲」が装備されたというニュースが流れた。

トレンド検索

一見安定しているように見える橋にも衝突防止対策は必要でしょうか？

「衝突防止装甲」の原理とは？

南京長江大橋は1968年に完成し、開通しました。これは中国が設計・建設した長江初の二層鉄道・高速道路橋です。これは中国と世界の橋の歴史において大きな意義を持っています。これは中国の経済建設における重要な成果であり、中国の橋梁建設における重要な節目である。経済的、政治的、戦略的に大きな意義があり、「名声の橋」として知られています。

画像出典：南京ニュース

しかし、橋が建設されたのは比較的古い時期であり、近年、長江を航行する各種船舶の数とトン数が増加し、航路がますます密集するようになったため、船舶と橋の衝突は避けられず、橋脚が船舶に衝突される危険性が高まっています。

例えば、2013年5月12日、山東省威海市に登録され、1万2539トンの石灰岩を積んだ貨物船「新川8号」が、南京長江大橋を下流で通過しようとした際に突然大きく方向転換し、第6橋と第7橋の間の橋脚に衝突し、船体が損傷して浸水し、最終的に沈没した。

統計によると、毎年、船舶の衝突により橋がひどく損傷したり、崩壊したりする大事故が発生し、膨大な数の死傷者、財産損失、環境被害が生じています。多くの船舶衝突事故では、少なくとも数万元の損失、あるいは数百万ドル、数千万ドル、さらには数十億ドルの死傷者が出ることもあります。間接的な損失の額が大きいため、計算が困難です。

アーカンソー川の橋とボートの衝突

九江橋の船舶衝突事故

太陽埠橋で船舶衝突事故

金堂橋船舶衝突事故

重大な船舶衝突現場の写真

船舶と橋の衝突による損失を回避または軽減するためには、南京長江大橋の橋脚に衝突防止設備を追加することが特に必要です。

現在、国内外には多くの種類の橋脚衝突防止設備が存在します。

その基本原理は

エネルギー吸収と運動量緩衝のために設計

各衝突防止設備にはそれぞれ特徴や使用条件があります。

具体的には

国内外の橋のほとんどは人工島を使用している

集合杭、ゴム製フェンダー

鋼製ケーシングなどの衝突防止構造

船橋衝突による被害の軽減

衝突防止設備

ゴム製のフェンダーは港湾やドックのプロジェクトで広く使用されています。設置が簡単で、メンテナンスコストが低く、再利用が可能です。しかし、衝突エネルギーの吸収力は小さく、大型船との正面衝突に耐えることは困難です。

従来の衝突防止設備には多くの欠点があるため、新しい材料を使用した新しい衝突防止システムを設計・開発することが急務となっています。

近年、従来の材料の限界を考慮して、繊維強化樹脂ベースの複合材料（FRP）が大きな注目を集めています。軽量、高強度、意匠性、耐腐食性などの優れた特性に加え、エネルギー吸収性も優れています。

複合衝突防止設備は、橋梁と船舶の衝突による被害を効果的に軽減し、船舶と橋梁の双方向保護という大きな利点があります。ますます多くの河川橋や海上橋が、橋の衝突防止装置としてこの先進的な複合材料を選択しています。

武漢英武州長江大橋

円形断面複合材料衝突防止システムを例にとると、主に複合材料外管、内管、内管と外管の間のポリウレタン弾性接合材、内管内部に充填された軽量摩擦粒状材料で構成されています。

衝突防止システムの内管と外管はガラス繊維強化ビニル樹脂複合材料で作られており、優れた機械的特性を持ち、船舶の衝突による大きな衝撃力に耐えることができます。また、海水腐食にも耐性があり、メンテナンスも不要です。

複合材料の内管と外管の間に充填されたポリウレタン弾性材料は、高いせん断抵抗と界面接着特性、および強力な緩衝能力を備えています。内管に充填された軽量摩擦粒子材料は、内管の剛性を効果的に向上させ、内管と外管の変形を制限して、内管と外管が過度に変形して破裂しないようにし、摩擦と押し出しによって大量の衝撃エネルギーを消費し、船舶の衝突による衝撃を効果的に緩和します。円形の断面と環状の外観設計により、船はできるだけ早く滑り去り、残りの運動エネルギーをできるだけ多く奪うことができます。

したがって、このような複合衝突防止設備を備えた河川横断橋や海上横断橋には「金鐘カバー」が備え付けられることになります。

画像出典: CCTVニュースクライアント、中国政府ネットワーク

南京リリース、新浪微博、百度など

参考文献:

[1] 趙範、方海、梁志文、朱露、韓娟、王生。繊維強化ゴム複合材軟体システムの船舶衝突エネルギー吸収に関する実験およびシミュレーション研究[J]。西安建築科技大学誌（自然科学版）、2022年、54(02):184-190。 DOI: 10.15986/j.1006-7930.2022.02.004。

[2] 方海、王建、朱陸、劉偉清。武漢迎武州長江大橋中間塔橋脚の対船衝突装置の研究[J]。橋梁建設、2020年、50(01):20-25。

[3] 方海、鄧襄陽、鄧成剛、王立新、劉維清、呉志民。橋脚用新複合材料を用いた衝突防止設備の技術に関する研究[J]中国と外国の道路、2014年、34(04):148-153。 DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2014.04.037。

[4] Liu Weiqing、Fang Hai、Zhu Lu、Han Juan、Wu Zhimin。船舶と船橋の衝突力の理論的解析と複合材料衝突防止システム[J]。東南大学ジャーナル（自然科学版）、2013年、43（05）：1080-1086。

終わり

著者: 杜天宇

レビュー専門家: 南京工科大学土木工学部 周三鋒

編集者: グル