导管架吊装吊点的设计分析.pdf

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1、第5期-33-导管架吊装吊点的设计分析张海荣，李记忠，张伟（海洋石油工程股份有限公司，天津300451）[摘要]吊点是采用吊装施工的导管架非常重要的附件，吊点结构如发生破坏，将在吊装过程中产生巨大风险，造成不可挽回的损失。本文以渤海海域某导管架为例，研究了导管架外置吊装吊点的设计及手工强度校核方法，利用有限元软件对其进行计算，并将两种校核方法进行对比分析，提出了吊点设计及校核中需要注意的问题。[关键词]导管架；吊装吊点；设计；校核海洋钢结构安装过程中的结构吊装是整个施工过程非常关键的一步。吊装工作能否顺利完成，直接关系到工程

2、的进度及成败。吊装前对吊点强度进行准确有效的分析是必要的，吊装吊点如果与其所在高度处的走道等附件结构有干涉，小型导管架经常会采用延长吊点所在的主腿顶部长度，将吊点布置在导管架内侧，但此种方案需要对主腿进行海上切割，大大增加海上工作量。因此考虑为缩短海上施工时间，可将吊点布置在导管架外侧不影响后续作业的位置，两种布置情况下吊点受力有所不同。本文以渤海海域一采用吊装下水的八腿导图1吊点布置图管架为例，探讨导管架外置吊点的设计、强度校核、受力特点及需要注意的问题。1吊点设计1.1吊点布置首先根据主结构及附件的重量以及重心确定整个导

3、管架结构吊装的重心，吊点的布置要尽量确保起主板与吊钩、导管架重心以及吊点孔所在平面一致，尽量减小吊点所受面外力，同时吊点的布置也应满足结构物整体强度和变形的要求。吊点布置图见图1，导管架吊装示意图见图2，吊点位于中间四个主腿的外侧，导管架吊装重量为2947吨。1.2吊点形式吊点结构形式如图3所示，按照APIRP2A图2导管架吊装示意图推荐做法的要求，开阔海域动力放大系数选用2.0/1.35，非开阔海域动力放大系数选用1.5/1.15，对于海上吊装，其作业区域定义为开阔海域，考作者简介：张海荣（1983—），女，河北人，工学硕

4、士，工程师。主要从事海洋石油工程的结构设计与研究工作。虑两倍的安全系数后最大吊绳力为21485.7kN，考石油和化工设备-34-论文广场2017年第20卷虑吊装时吊绳操作空间后吊装角度确定为67°，2.2吊点截面校核其余主要设计参数见表1。主要校核截面如图4所示，一个为吊点板根部截面，另一个为吊点孔中心所在截面，根据吊绳力、吊装角度以及截面特性计算截面各点内力及组合应力，进行强度校核。图3吊点结构形式表1吊点参数（单位mm）主板厚度内颊板外颊板吊点孔筋板吊点高度Tm厚度Ta厚度Tb直径d厚度图4吊点校核截面260090604

5、530560吊点板强度校核位置是沿吊点主板高度选取2强度校核各个筋板所在位置处，以吊点板根部截面最高处A点为例给出计算方法和校核准则，其余位置相同吊点的强度校核过程分为以下几个步骤：且校核结果满足要求。首先根据吊装计算结果确定最大吊绳力及对应的吊点角度；根据吊绳力大小设计吊点结构形式及My=PVhp+Ph(L4-Lt)=1937250kN•mm尺寸，依据规范，对吊点进行强度校核和焊缝设Mz=Pohp=698290kN•mm计，若校核不通过，则根据结果调整吊点结构布A=(LT+BT+BT+(B-T)T)=421200mm21m

6、ttbbmmimi置及各部分尺寸后重新校核。fa=Ph/A=19.9MPafby=My(L4+Tt)/Iy=71.8MPa2.1吊点板强度校核fbz=MzBt/2Iz=20.2MPa(1)轴向强度校核fvz=PV/Tm(L1+Tt+Tb)=80.8MPa最大压应力：fp=P(d(Tm+2Ta+2Tb))fvy=PO/(A-Tm(L1+Tt+Tb))=6.1MPa=238.7MPaVonMisesstress:允许应力：Fp=0.9Fy=0.9×355=319.5MPaOK式中，P为由吊装计算提取的含2倍动力系数OK的最大吊绳

7、力；Fy为吊点结构材料屈服强度。式中，Ph为吊绳力水平分力；Ph为吊绳力水(2)受剪强度校核平分力；Pv为吊绳力垂向分力；Po为面外力，取[1]受剪截面：As=2Tm(R1-d2)+4Ta(R2-吊绳力的5%作用于吊点孔中心；Iy、Iz为面内、2面外吊点抗弯惯性矩；M、M为面内、面外弯d2)=1899mmyz矩。最大剪应力：fV=PAs=113.1MPa强度校核中用到的上下环板及筋板的宽度Bt允许应力：Fv=0.4Fy=0.4×355=142MPa等，要考虑吊点受力时其有效宽度，通常情况下OK上环板实际宽度大于有效宽度，有效

8、宽度的计算第5期张海荣等导管架吊装吊点的设计分析-35-[2]可由受压构件翼缘的允许宽厚比得出，如上环板灰色部分）之外，最大应力小0.7Fy即248.5MPa，宽度计算如下：满足强度要求。对于外置吊点，其受力特点与内置吊点主要不同在于吊点上环板为受压和因吊点受弯而产生的压力组合，而内置吊点