鋼管樁犧牲陽極組的安裝結構

彭建敏

廣州南洋理工職業(yè)學院 廣東廣州 510000

根據“珠海港高欄港區(qū)神華煤炭儲運一期工程鋼管樁防腐施工”對犧牲陽極保護方法施工要求：“盡量減少對鋼管樁涂層的破壞”，采用犧牲陽極懸掛方式，在水面上焊接饋電的方法安裝。該裝置為對開式類手鐲型，所選用的犧牲陽極材料均布其周圍。

犧牲陽極懸掛裝置由二組卡箍組成，每組卡箍用折頁相連，用螺栓卡箍在鋼管樁上。角鋼作為饋電裝置，以保證足夠的電導連性能。該角鋼上端離承臺底鋼板200-500mm，在低潮位時焊接在鋼管樁上，兩側焊縫長度100mm。本裝置保證安裝犧牲陽極在低于最低潮位下300mm。

本裝置除犧牲陽極的外圓弧面和螺栓、螺紋部分外全部涂以環(huán)氧改性涂料。該裝置設有上、下兩組導電卡子，以保證足夠的電連接性能。

而且該裝置采用弧形的IMR-BJ0型陽極組裝而成對開式類手鐲型陽極組，所選用的犧牲陽極均布其周圍，減少了鋼管樁周圍耐海水和泥砂的沖擊和磨損。

1 極限強度計算

為保證具有足夠的機械強度和確保鋼管樁周圍耐水流的沖擊及足夠的電連接性能，特進行下列計算。

螺栓強度校核

陽極組重量為434㎏，半卡箍承受軸向載荷217㎏?？ü抗潭ㄔ阡摴軜逗?，其靜摩擦系數(shù)f=0.1，假設只有一組卡箍支承，因螺栓為預緊聯(lián)接，取預緊系數(shù)K0=1.6，螺栓的相對剛度系數(shù)KC=0.2，則螺栓所受載荷為P∑＝38279。螺栓材料采用35鋼，則許用應力[σ]=210MPa，該螺栓M30能承受117810N。由于117810N＞38279N，螺栓強度符合要求。

折頁軸強度

折頁軸選用Q235-A鋼，剪切許用應力[τ]=94MPa，折頁軸能承受剪切力F =132888N＞38279N，折頁軸強度符合要求。

卡箍強度

卡箍選用扁鋼100×10，材質采用Q235-A鋼，[σ]=156MPa。

①卡箍由于螺栓緊固所受載荷：

F1=38279N

②卡箍由于犧牲陽極受潮流載荷：

犧牲陽極高1180㎜，寬度為290㎜，厚為73㎜；設最大潮流速為3m/s，陽極所受潮流最大載荷F=ρQv；取海水密度ρ=1030㎏/ m3；

陽極弧面擋水高=86㎜

Q=0.3044m3/s

則F2=941N

③卡箍由于饋電角鋼受潮流載荷

饋電角鋼選用∠100×10，總長4m，角鋼高為7.07㎝，饋電角鋼所受潮流極限載荷F=ρQvSinα。

Q=0.8484m3/s

F3=1854N

設上卡箍承受一半載荷，則卡箍所受最大載荷為：

F=F1+F2+（F3/2）=40147N

σ=40.15MPa＜156MPa，強度符合要求。

饋電角鋼強度

饋電角鋼選用∠100×10，最大長度為2.98m，角鋼高為7.07㎝，取最大潮流速為3m/s，饋電角鋼所受潮流極限載荷F=ρQvSinα。

Q=0.632m3/s

F=1031N

饋電角鋼所受最大彎矩M= 386625N㎜

角鋼截面模數(shù)Wxo=40260㎜3

σ=9.6MPa

安全系數(shù)n=235/9.6=24.5，結構強度符合要求。

饋電角鋼焊縫強度

饋電角鋼與鋼管樁焊接用J506焊條，焊縫高為7㎜，兩側焊縫長度為100㎜。

焊縫剪切許用應力[τ]=118MPa

焊縫所產生的剪切應力τ=M/aL（h+a）

式中M為彎矩，a為焊縫高，h為焊縫間矩，L為焊縫長度。

M= 257750N·㎜

τ=2.48MPa＜118MPa，結構強度符合要求。

犧牲陽極與鋼管樁之間導連電阻

犧牲陽極通過卡箍、導電卡子、饋電角鋼與鋼管樁連接?？ü拷孛?00×10，長2.356m，導電卡子φ8，長0.51m，饋電角鋼100×10，長3m，取鋼的電阻率20×10-8Ωm。則算最長距離時的接觸電阻為：

R=ρL/A=0.00245Ω＜0.005Ω，符合要求（見GJB156-86標準）。

2 結語

犧牲陽極懸掛裝置可以滿足鋼管樁陰極保護犧牲陽極安裝需要，且安全可靠。在大橋設計條件下不會因海浪等外界因素影響而產生松動脫落，但應避免其它施工船舶和裝備的撞擊。