彭建敏

廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院 廣東廣州 510000

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

犧牲陽(yáng)極懸掛裝置由二組卡箍組成，每組卡箍用折頁(yè)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(dǎo)連性能。該角鋼上端離承臺(tái)底鋼板200-500mm，在低潮位時(shí)焊接在鋼管樁上，兩側(cè)焊縫長(zhǎng)度100mm。本裝置保證安裝犧牲陽(yáng)極在低于最低潮位下300mm。

本裝置除犧牲陽(yáng)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(shè)有上、下兩組導(dǎo)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(yáng)極組裝而成對(duì)開式類手鐲型陽(yáng)極組，所選用的犧牲陽(yáng)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(qiáng)度計(jì)算

為保證具有足夠的機(jī)械強(qiáng)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(jìn)行下列計(jì)算。

螺栓強(qiáng)度校核

陽(yáng)極組重量為434㎏，半卡箍承受軸向載荷217㎏。卡箍固定在鋼管樁后，其靜摩擦系數(shù)f=0.1，假設(shè)只有一組卡箍支承，因螺栓為預(yù)緊聯(lián)接，取預(yù)緊系數(shù)K0=1.6，螺栓的相對(duì)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(yīng)力[σ]=210MPa，該螺栓M30能承受117810N。由于117810N＞38279N，螺栓強(qiáng)度符合要求。

折頁(yè)軸強(qiáng)度

折頁(yè)軸選用Q235-A鋼，剪切許用應(yīng)力[τ]=94MPa，折頁(yè)軸能承受剪切力F =132888N＞38279N，折頁(yè)軸強(qiáng)度符合要求。

卡箍強(qiáng)度

卡箍選用扁鋼100×10，材質(zhì)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(yáng)極受潮流載荷：

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

陽(yáng)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(zhǎng)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(shè)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(qiáng)度符合要求。

饋電角鋼強(qiáng)度

饋電角鋼選用∠100×10，最大長(zhǎng)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合要求。

饋電角鋼焊縫強(qiáng)度

饋電角鋼與鋼管樁焊接用J506焊條，焊縫高為7㎜，兩側(cè)焊縫長(zhǎng)度為100㎜。

焊縫剪切許用應(yīng)力[τ]=118MPa

焊縫所產(chǎn)生的剪切應(yīng)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(zhǎng)度。

M= 257750N·㎜

τ=2.48MPa＜118MPa，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合要求。

犧牲陽(yáng)極與鋼管樁之間導(dǎo)連電阻

犧牲陽(yáng)極通過(guò)卡箍、導(dǎo)電卡子、饋電角鋼與鋼管樁連接?？ü拷孛?00×10，長(zhǎng)2.356m，導(dǎo)電卡子φ8，長(zhǎng)0.51m，饋電角鋼100×10，長(zhǎng)3m，取鋼的電阻率20×10-8Ωm。則算最長(zhǎng)距離時(shí)的接觸電阻為：

R=ρL/A=0.00245Ω＜0.005Ω，符合要求（見(jiàn)GJB156-86標(biāo)準(zhǔn)）。

2 結(jié)語(yǔ)

犧牲陽(yáng)極懸掛裝置可以滿足鋼管樁陰極保護(hù)犧牲陽(yáng)極安裝需要，且安全可靠。在大橋設(shè)計(jì)條件下不會(huì)因海浪等外界因素影響而產(chǎn)生松動(dòng)脫落，但應(yīng)避免其它施工船舶和裝備的撞擊。