系船柱拉力检测

温艺灿

摘要：本文以深圳孖洲岛友联修船基地工程系船柱拉力检测为例，介绍了系船柱系缆拉力的检测依据、仪器设备、检测方法和注意事项，为类似检测工作的开展提供借鉴。

关键词：系船柱;拉力;检测

引言

系船柱是安装在码头上部结构的用于船舶系缆的设施，由壳体、锚杆、螺母、垫圈、锚板和柱心填料组成，对船舶离靠码头、停泊、移泊和调头等安全作业起稳定作用。

1检测背景

深圳孖洲岛友联修船基地工程在施工收尾阶段，出现船坞和码头上共有8个系船柱被系缆绳拉断，为查明事故原因，决定对工程未破坏的系船柱进行拉力检测，判断系船柱系缆拉力是否满足设计使用要求。

该工程的的系船柱为普通系船柱，柱壳材料是铸铁，底盘形状圆形，两个系船柱之间的距离20m～25m，系船柱系缆拉力的设计要求为1000kN，计划抽取其中的4个未破坏的系船柱进行系缆拉力的测试。

2检测依据

因已安装就位的系船柱并没有现行的拉力检测方法与标准规范，参照《建筑基桩检测技术规范》中的基桩水平静载的测试方法，在两个系船柱之间进行加载试验，以检测验证两个系船柱的承载力。

3检测仪器设备

3.1检测支座

检测支座体系制作材料采用支撑钢管（Φ609×12mm），左、右横梁及拉杆均采用钢管焊接组成，横梁与拉杆交界处采用厚度20mm的钢板作为肋板加强，拉杆长度按拟做检测的两系船柱之间的实际间隔尺寸确定，检测支座体系所能承受的拉力不少于试验荷载的1.5倍。如下图1检测支座示意图所示：

垫块及球座采用厚度为20mm的钢板弯成圆弧状，加工成：长×高×厚=40cm×40cm×25cm大小，球座直径约50cm，球座弧长约为系船柱圆周长的1/3，使系船柱受力状态为面荷载状态。如图2垫块及球座示意图所示：

支座体系在现场加工完成，利用码头已有的门机将检测支座体系安装就位在检测点。

3.2其余检测仪器设备

本检测所需的其余检测仪器设备见表1。

4检测方法

4.1检测荷载计算

因系船柱系缆拉力的设计要求为1000kN，平常系缆绳在受到拉力F1的作用下，系缆绳与水平面之间的夹角β一般在∠30°～∠45°之间，如图3系船柱荷载示意图所示：

假设拉力F1等于系船柱系缆的设计拉力为1000kN，通过公式计算求得水平荷载（即检测荷载F2）：

当夹角β=∠30°时，检测荷载F2=F1·cos30°=866.0kN;

当夹角β=∠45°时，检测荷载F2=F1·cos45°=707.1kN。

4.2实际检测荷载及其作用点

项目部要求水平检测荷载为866kN，业主单位认为系船柱系缆拉力的设计应有富余安全保障系数。故双方最终确定水平检测荷载为1000kN。

水平检测荷载作用点根据检测支座制作后的实际情况，确定在距离系船柱底部为30cm处。如图4系船柱检测荷载示意图所示。

4.3加载方法

检测采用如上图所示的试验装置，以两个相邻的系船柱为一组，通过连接拉杆和千斤顶向两个系船柱同时施加拉力。试验加载装置采用油压千斤顶加载，千斤顶放置于系船柱的一侧，千斤顶与系船柱之间接触部位垫一专门加工的垫块和球形支座，荷载采用联于千斤顶的压力表测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。

在受检系船柱的水平力作用平面上两侧对称安装两个百分表（安装位置如检测荷载示意图所示），用于观察系船柱在受到拉力作用下的变形情况。

加载方式采用慢速维持荷载法，逐级加载，每级荷载持荷5min后再加下一级荷载，直到加完最后一级荷载，持荷5min后卸载到零。

本试验分10级加载，每级加载为检测荷载1000kN的1/10，即100kN。第一级按2倍分级荷载加荷;每级加载后持荷时间为5min，每一级加载后持荷阶段均认真地观测压力表的示值，拉杆的焊缝和变形及系船柱的变形或裂缝等情况，待稳定后方可施加下一级荷载。当最后一级荷载达到持荷时间后即可卸载。全部卸载后应再详细检查系船柱是否出现变形、裂缝等不良现象。

4.4终止加载条件

（1）达到试验要求的最大荷载;

（2）某级荷载作用下，系船柱底部水平位移急剧增加，位移速率明显增大;

（3）系船柱柱体出现明显的断裂或周围混凝土出现破碎。

4.5检测结果

本次分别对2#码头的45#和46#、47#和48#两组系船柱进行系缆力试验。系船柱底部未出现水平位移，系船柱柱体未出现明显断裂，周边凝土也未出现破碎。两组检测结果基本相同，检测结果如下：

5检测安全注意事项

（1）检测人员不得穿拖鞋、凉鞋进入施工现场，进入工地现场必须戴好安全帽、穿好救生衣。

（2）检测处20m范围内须设安全警戒，该区域内不得有与检测无关的人员逗留。

（3）使用电源时，应注意电路系统的工作安全，电器设备应事先查，无异常时方可进行操作。

（4）检测加载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击。

（5）在加载过程中，若发现系船柱或支座体系出现裂缝，应当立即终止试验。

（6）其它相关事宜按照有关的安全法规及施工单位安全管理规章制度实施，确保检测过程的安全顺利实施。

6结语

该检测工作得到了顺利实施，其检测结果证明了系船柱断裂的主要原因非系船柱本身质量或施工质量的原因，而是使用不当造成的。此次检测还为系船柱系缆拉力检测积累了经验，为今后工程施工中遇到類似情况提供了参考。

参考文献：

[1] 《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014.

[2] 《钢结构设计标准规范》GB5017-2017.

（作者单位：中交三航局厦门分公司）