海港码头钢管桩阴极保护分析(2)

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护系统的设计使用寿命为30年。

　　4牺牲阳极阴极保护设计

　　4.1设计参数选取

　　阴极保护电流密度的选取与钢管桩材质、表面状况、涂料的种类和厚度、老化情况及其在保护期内的破损率有关;还受工作海域的海水电导率、流速、溶解氧含量、温度、海生物生长、泥沙含量等环境因素影响。因此在阴极保护电流密度的选取时，必须结合相关规范，并综合考虑以上因素来确定。

　　4.1.1涂层破损率

　　按照DNVRPB401所规定的保护电流密度与涂层破损率之间的相互关系，针对该工程小于1mm的环氧涂层，并考虑到涂层质量和施工状况，本工程钢管桩表面涂层破损率取值为：

　　初期2%;

　　平均25%;

　　末期60%。

　　4.1.2保护电流密度

　　根据码头附近水质资料情况，参照有关标准和相关码头钢管桩阴极保护的工程经验，本工程钢桩保护电流密度选取如下：潮差区：20(mA/m2);

　　水中区：38(mA/m2);

　　海泥区：8(mA/m2)。

　　4.2保护面积与保护电流计算

　　码头平台以每结构段的所有钢桩作为一个被保护单元进行独立设计计算;系缆墩和集水井单独设计计算。

　　4.2.1保护面积

　　钢管桩保护面积包括潮差区、水中区和海泥区三部分，其中海泥区分为泥面至泥面以下6m与6m以下至桩尖两部分。每个独立单元的计算结果见表2。

　　表2每个独立单元钢管桩保护面积计算结果(单位：m2)

　　部位 直径/mm 数量/根 潮差区 海水区 泥下区 小计

　　平台 I结构段 Ф1200 58 1155.09 2872.63 6833.16 12224.47

　　II结构段 48 936.39 2376.16 5191.60 9632.08

　　III结构段 50 951.70 2475.28 5082.60 9684.56

　　系缆墩 Ф1200 10 204.27 495.58 1174.24 2109.34

　　集水井

　　Tr1 Ф1000 6 102.14 247.79 590.28 1057.84

　　4.2.2保护电流

　　根据选取的保护电流密度以及钢桩的保护面积，计算钢管桩不同时期的保护电流，结果见表3。

　　4.3阳极材料

　　设计选用铝-锌-铟-镁-钛高效铝合金牺牲阳极，具体化学成分和电化学性能见表4与表5。

　　4.4阳极重量及规格

　　根据钢管桩所需的平均保护电流和30年使用寿命，按下式计算所需阳极重量：

　　(1)

　　W’=W/K(2)

　　式中：：钢桩的平均保护电流(A);

　　：保护系统的设计使用年限;

　　：阳极的实际电容量;

　　：所需阳极的净重量(kg);

　　’：单只阳极的净重量(kg);

　　K：单桩阳极设计数量，K=2只。

　　经计算，每个独立单元所需阳极重量见表6。

　　阳极规格、尺寸和重量分别为：

　　I型：1200×(170+200)×180(单位：mm);净重：105kg。

　　5、设计校核

　　5.1阳极重

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