系船柱拉力檢測

溫藝燦

摘要：本文以深圳孖洲島友聯(lián)修船基地工程系船柱拉力檢測為例，介紹了系船柱系纜拉力的檢測依據(jù)、儀器設(shè)備、檢測方法和注意事項，為類似檢測工作的開展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：系船柱;拉力;檢測

引言

系船柱是安裝在碼頭上部結(jié)構(gòu)的用于船舶系纜的設(shè)施，由殼體、錨桿、螺母、墊圈、錨板和柱心填料組成，對船舶離靠碼頭、停泊、移泊和調(diào)頭等安全作業(yè)起穩(wěn)定作用。

1檢測背景

深圳孖洲島友聯(lián)修船基地工程在施工收尾階段，出現(xiàn)船塢和碼頭上共有8個系船柱被系纜繩拉斷，為查明事故原因，決定對工程未破壞的系船柱進(jìn)行拉力檢測，判斷系船柱系纜拉力是否滿足設(shè)計使用要求。

該工程的的系船柱為普通系船柱，柱殼材料是鑄鐵，底盤形狀圓形，兩個系船柱之間的距離20m～25m，系船柱系纜拉力的設(shè)計要求為1000kN，計劃抽取其中的4個未破壞的系船柱進(jìn)行系纜拉力的測試。

2檢測依據(jù)

因已安裝就位的系船柱并沒有現(xiàn)行的拉力檢測方法與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，參照《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》中的基樁水平靜載的測試方法，在兩個系船柱之間進(jìn)行加載試驗，以檢測驗證兩個系船柱的承載力。

3檢測儀器設(shè)備

3.1檢測支座

檢測支座體系制作材料采用支撐鋼管（Φ609×12mm），左、右橫梁及拉桿均采用鋼管焊接組成，橫梁與拉桿交界處采用厚度20mm的鋼板作為肋板加強，拉桿長度按擬做檢測的兩系船柱之間的實際間隔尺寸確定，檢測支座體系所能承受的拉力不少于試驗荷載的1.5倍。如下圖1檢測支座示意圖所示：

墊塊及球座采用厚度為20mm的鋼板彎成圓弧狀，加工成：長×高×厚=40cm×40cm×25cm大小，球座直徑約50cm，球座弧長約為系船柱圓周長的1/3，使系船柱受力狀態(tài)為面荷載狀態(tài)。如圖2墊塊及球座示意圖所示：

支座體系在現(xiàn)場加工完成，利用碼頭已有的門機將檢測支座體系安裝就位在檢測點。

3.2其余檢測儀器設(shè)備

本檢測所需的其余檢測儀器設(shè)備見表1。

4檢測方法

4.1檢測荷載計算

因系船柱系纜拉力的設(shè)計要求為1000kN，平常系纜繩在受到拉力F1的作用下，系纜繩與水平面之間的夾角β一般在∠30°～∠45°之間，如圖3系船柱荷載示意圖所示：

假設(shè)拉力F1等于系船柱系纜的設(shè)計拉力為1000kN，通過公式計算求得水平荷載（即檢測荷載F2）：

當(dāng)夾角β=∠30°時，檢測荷載F2=F1·cos30°=866.0kN;

當(dāng)夾角β=∠45°時，檢測荷載F2=F1·cos45°=707.1kN。

4.2實際檢測荷載及其作用點

項目部要求水平檢測荷載為866kN，業(yè)主單位認(rèn)為系船柱系纜拉力的設(shè)計應(yīng)有富余安全保障系數(shù)。故雙方最終確定水平檢測荷載為1000kN。

水平檢測荷載作用點根據(jù)檢測支座制作后的實際情況，確定在距離系船柱底部為30cm處。如圖4系船柱檢測荷載示意圖所示。

4.3加載方法

檢測采用如上圖所示的試驗裝置，以兩個相鄰的系船柱為一組，通過連接拉桿和千斤頂向兩個系船柱同時施加拉力。試驗加載裝置采用油壓千斤頂加載，千斤頂放置于系船柱的一側(cè)，千斤頂與系船柱之間接觸部位墊一專門加工的墊塊和球形支座，荷載采用聯(lián)于千斤頂?shù)膲毫Ρ頊y定油壓，根據(jù)千斤頂率定曲線換算荷載。

在受檢系船柱的水平力作用平面上兩側(cè)對稱安裝兩個百分表（安裝位置如檢測荷載示意圖所示），用于觀察系船柱在受到拉力作用下的變形情況。

加載方式采用慢速維持荷載法，逐級加載，每級荷載持荷5min后再加下一級荷載，直到加完最后一級荷載，持荷5min后卸載到零。

本試驗分10級加載，每級加載為檢測荷載1000kN的1/10，即100kN。第一級按2倍分級荷載加荷;每級加載后持荷時間為5min，每一級加載后持荷階段均認(rèn)真地觀測壓力表的示值，拉桿的焊縫和變形及系船柱的變形或裂縫等情況，待穩(wěn)定后方可施加下一級荷載。當(dāng)最后一級荷載達(dá)到持荷時間后即可卸載。全部卸載后應(yīng)再詳細(xì)檢查系船柱是否出現(xiàn)變形、裂縫等不良現(xiàn)象。

4.4終止加載條件

（1）達(dá)到試驗要求的最大荷載;

（2）某級荷載作用下，系船柱底部水平位移急劇增加，位移速率明顯增大;

（3）系船柱柱體出現(xiàn)明顯的斷裂或周圍混凝土出現(xiàn)破碎。

4.5檢測結(jié)果

本次分別對2#碼頭的45#和46#、47#和48#兩組系船柱進(jìn)行系纜力試驗。系船柱底部未出現(xiàn)水平位移，系船柱柱體未出現(xiàn)明顯斷裂，周邊凝土也未出現(xiàn)破碎。兩組檢測結(jié)果基本相同，檢測結(jié)果如下：

5檢測安全注意事項

（1）檢測人員不得穿拖鞋、涼鞋進(jìn)入施工現(xiàn)場，進(jìn)入工地現(xiàn)場必須戴好安全帽、穿好救生衣。

（2）檢測處20m范圍內(nèi)須設(shè)安全警戒，該區(qū)域內(nèi)不得有與檢測無關(guān)的人員逗留。

（3）使用電源時，應(yīng)注意電路系統(tǒng)的工作安全，電器設(shè)備應(yīng)事先查，無異常時方可進(jìn)行操作。

（4）檢測加載時應(yīng)使荷載傳遞均勻、連續(xù)、無沖擊。

（5）在加載過程中，若發(fā)現(xiàn)系船柱或支座體系出現(xiàn)裂縫，應(yīng)當(dāng)立即終止試驗。

（6）其它相關(guān)事宜按照有關(guān)的安全法規(guī)及施工單位安全管理規(guī)章制度實施，確保檢測過程的安全順利實施。

6結(jié)語

該檢測工作得到了順利實施，其檢測結(jié)果證明了系船柱斷裂的主要原因非系船柱本身質(zhì)量或施工質(zhì)量的原因，而是使用不當(dāng)造成的。此次檢測還為系船柱系纜拉力檢測積累了經(jīng)驗，為今后工程施工中遇到類似情況提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2014.

[2] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》GB5017-2017.

（作者單位：中交三航局廈門分公司）