摘要：钢结构升船平台为海洋运输船只提供维修和进坞功能，同时具有适度的稳定性、很好的抗震能力和足够的承载能力。通过对某升船平台结构加固工程总体质量的检测，用简化模型计算与荷载试验结合的方式，判定平台能否满足使用要求。
关键词：钢结构升船平台；荷载试验；承载能力；应力测试
引言
海洋运输船只能够持续正常的运输，需要先进的维护方式。钢结构升船平台因其质量轻、韧性好、施工方便和整体刚性好等特点而得到广泛应用和频繁的使用。由于平台经常受海水的浸泡易产生严重的腐蚀，影响结构的整体稳定性，为避免平台在运行过程中突然失效，必须对钢结构升船平台的安全给予重视并定期进行安全检查。通过对某升船平台结构加固工程总体质量的检测实例，采用简化模型的方法，对钢结构在理论荷载下进行计算分析；再通过现场荷载试验，判断结构是否符合承载力检验标准。
1工程概况
大连外轮航修厂400t简易升船设施主要由水工建筑物、升船平台、吊点装置、机械设备、电气设备等构成。其中升船平台为梁板式全焊结构，采用3节联动平台，前后2节为主动平台，各长16m，宽14m，中间为从动平台，长12m，宽14m。平台共有4根主横梁，设8个吊点。平台原设计承载能力600t，每年修船约20条，使用频繁。由于升船设施随着潮汐的涨落经常浸泡在海水中，主要结构腐蚀严重[1]。经过对升船平台进行结构检测及承载力评估，船重荷载≤270t，为保证生产安全，提出对升船平台钢结构进行加固防腐处理方案，将船重荷载设计值提高到400t，为验证加固后平台是否能满足现有提升能力（400t）的要求，需对加固施工质量进行检测，并进行使用性能静力荷载试验。
2加固结构质量检测
从钢材强度、焊接质量、加固钢板截面尺寸及结构防腐涂层厚度等几个方面对结构加固后质量进行检测，检测结果见表1。经检测加固后的结构平台不存在影响结构性能的缺陷，判定升船平台结构的加固质量较好。
3荷载试验方案
按照GB/T50344-2004《建筑结构检测技术标准》[2]附录H对于钢结构性能的静力荷载检验的规定及合同书中约定内容，本次试验属于结构使用性能检验，试验方案如下。3.1最大试验荷载依据GB/T50344-2004附录H.2.3条钢结构使用性能检验的荷载，应取下列荷载之和：实际自重×1.0；其他恒载×1.15；可变荷载×1.25。其中实际自重不变，其他恒载无，可变荷载即为船重荷载，所以本次试验最大荷载为500（t）。3.2荷载分级依据GB/T50344-2004附录H.1.4条，检验的荷载应分级加载，每级荷载不宜超过最大荷载的20%，本次试验的最大荷载为500t，荷载共分5级，分别为100t，200t，300t，400t，500t。加载布置示意见图2，现场加载情况见图3．3.3变形（最大挠度）测试依据GB/T50344-2004附录H.1.5条，加载过程中应记录荷载变形曲线。H.1.6条规定达到使用性能检验的最大荷载后，应持荷至少1h，每隔15min测取一次荷载和变形值，直到变形值在15min内不再明显增加为止。然后分级卸载，在每一级荷载和卸载全部完成后测取变形值。H.2.4条规定卸载后残余变形不应超过所记录最大变形值的20%。依据JTJ283-1999《港口工程钢结构设计规范》[3]第6.3.2条，受弯构件的最大挠度值不应超过L/500，L为计算跨度。本次试验在主要构件上均设置观测点，采用全站仪检测梁在各级荷载下变形情况，测点布置见图4。3.4应力测试依据JTJ283-19995.2.1条规定，Q345钢材抗拉、抗压强度设计值为310MPa，抗剪强度设计值为180MPa。本试验应力测试采用电测法，在主要承重梁上设置应力测试点，每根梁梁中下翼缘沿梁长方向贴一单向电阻应变片，梁一端腹板中部贴1直角应变花。2#，3#主横梁两端均贴应变花，3#主横梁承重最大，所以在上翼缘原材上贴1单片，下翼缘原材和加固板材上各贴1单片，以备比较。3-E号吊耳贴1直角应变花。采用DH3816静态应变测试系统进行测试。测点位置示意见图5。试验测定的应力值为不记自重的荷载应力，最终应加上自重产生的应力同设计值比较。3.5试验步骤（1）依据试验方案，在应力测试点粘贴电阻应变片，布置测试导线。（2）可变荷载为零时，测读各点应变及变形初始读数。（3）依据3.2条逐级施加荷载，每级荷载在总体范围内均匀分布。（4）在每级荷载下测读各测点应变及变形读数。观测主要受力点焊缝不应出现开裂，随时计算在各级荷载下主要测点的应力值及挠度值，不应超过设计值及标准要求，而且应变与挠度的增量基本呈线性关系；否则，应立即停止试验，研究判断后再决定后续试验如何进行。（5）在一切正常的条件下，满足3.1条的要求，即可终止试验。
4荷载试验结果分析
4.1模型简化计算由荷载布置图4，可把各梁的受力情况简化成图6的形式。其中l是横梁的长度，F为加载后梁所分担的重物重力的近似值，b是所受集中力到支点的距离，q为梁本身自重和承担其他梁的重量所折算出来的均布荷载。4.2变形（最大挠度）测试结果（表2）根据实际应用情况，本次试验荷载集中在2#，3#主横梁附近，以此附近数据进行分析。试验所测各测点变形增量基本呈线性，卸载后残余变形均小于最大变形值的20%，各梁最大挠度值均小于计算跨度1/500的规定。4.3应力测试结果由理论计算和实际荷载布置可知3#主横梁受力最大，所以以3#主横梁为例进行应力分析，由表3中数据可见，各测点应力增量基本呈线性，卸载后基本无残余应力，说明材料均在线弹性范围内。最大应力（最大荷载应力+自重应力）未超过材料强度设计值要求。3#主横梁跨中下翼缘原材和加固板材测试结果相近，说明加固焊缝质量完好。4.4误差分析由表2、表3中数据可以看出，变形测试最大误差为15.9%，应力测试最大误差为19.6%。误差的主要来源有：①加载方式与简化模型不同引起的误差，②由于锈蚀等原因造成的实际截面尺寸与计算尺寸不同的误差，③仪器设备等引起的误差。结果分析表明理论计算与实际测量基本相符，验证了理论分析的正确性。
5结语
对某400t升船设施加固后进行质量检测，依据国家标准及模型简化计算结果，对结构平台进行现场荷载试验，通过理论分析和试验结合的方式，确定该平台满足提升能力设计要求，说明加固措施合理有效，为平台后期安全生产提供保证。通过对升船平台的检测及现场试验，解决了平台达到使用年限或结构遇到腐蚀等损伤而不能正常使用的问题。
参考文献
［1］姜连馥，陆文发.卷扬式垂直升船平台设计简介[J].水运工程.1995，（12）.
［2］GB/T50344-2004，建筑结构检测技术标准[S].
作者：金立强 邢怀念 刘增利 李达 孙凯 李书卉 张小鹏 单位：大连理工大学工程力学系
