系船柱拉力檢測

溫藝燦

摘要：本文以深圳孖洲島友聯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、儀器設備、檢測方法和注意事項，為類似檢測工作的開展提供借鑒。

關鍵詞：系船柱;拉力;檢測

引言

系船柱是安裝在碼頭上部結構的用于船舶系纜的設施，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、移泊和調頭等安全作業起穩定作用。

1檢測背景

深圳孖洲島友聯修船基地工程在施工收尾階段，出現船塢和碼頭上共有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行拉力檢測，判斷系船柱系纜拉力是否滿足設計使用要求。

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計要求為1000kN，計劃抽取其中的4個未破壞的系船柱進行系纜拉力的測試。

2檢測依據

因已安裝就位的系船柱并沒有現行的拉力檢測方法與標準規范，參照《建筑基樁檢測技術規范》中的基樁水平靜載的測試方法，在兩個系船柱之間進行加載試驗，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，使系船柱受力狀態為面荷載狀態。如圖2墊塊及球座示意圖所示：

支座體系在現場加工完成，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其余檢測儀器設備

本檢測所需的其余檢測儀器設備見表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：

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

當夾角β=∠30°時，檢測荷載F2=F1·cos30°=866.0kN;

當夾角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，業主單位認為系船柱系纜拉力的設計應有富余安全保障系數。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，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，荷載采用聯于千斤頂的壓力表測定油壓，根據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，待穩定后方可施加下一級荷載。當最后一級荷載達到持荷時間后即可卸載。全部卸載后應再詳細檢查系船柱是否出現變形、裂縫等不良現象。

4.4終止加載條件

（1）達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）系船柱柱體出現明顯的斷裂或周圍混凝土出現破碎。

4.5檢測結果

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

5檢測安全注意事項

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

（2）檢測處20m范圍內須設安全警戒，該區域內不得有與檢測無關的人員逗留。

（3）使用電源時，應注意電路系統的工作安全，電器設備應事先查，無異常時方可進行操作。

（4）檢測加載時應使荷載傳遞均勻、連續、無沖擊。

（5）在加載過程中，若發現系船柱或支座體系出現裂縫，應當立即終止試驗。

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

6結語

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

參考文獻：

[1] 《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014.

[2] 《鋼結構設計標準規范》GB5017-2017.

（作者單位：中交三航局廈門分公司）