海洋平台生活模块称重设计研究.pdf

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1、第7期-31-海洋平台生活模块称重设计研究刘超(海洋石油工程股份有限公司,天津300452)[摘要]为确保海上吊装时,组块的实际重量、重心在设计允许的范围内,需要在陆地建造完工后对组块进行称重。传统称重方法需要在模块主立柱上焊接称重环板,消耗大量材料及人力。考虑到生活模块底层甲板主梁与滑靴的距离较近,可采用加强主梁的局部强度,直接用千斤顶顶升主梁的方法进行称重,这就缩短了工期,降低了项目成本。本文以某项目生活模块为研究对象,对其主梁强度进行综合评估,合理选择称重位置,在主梁预制阶段焊接加强筋板,最终采用千斤顶直接顶升主梁

2、的称重方法,得到了模块的实际重量、重心,确保了海上吊装安全顺利完成。[关键词]海洋平台;生活模块;称重;重心;千斤顶海洋平台上部模块在陆地建造完工后需要进补漆。海洋平台的生活模块(以下简称生活楼)行整体称重,以确保重量重心与理论值的偏差在底层甲板的主梁距离滑靴上表面的高度较低,一设计允许范围内,保证海上吊装的安全性。称重般在800mm以内,正好超出常用称重千斤顶的最作业前,需设计安装专门的称重支撑结构,以承大顶升高度(不超过750mm)。因此考虑称重时受来自千斤顶的顶升力。目前常用的结构形式是直接顶升主梁,在主梁预制时对

3、顶升位置提前进[1]在立柱外侧焊接扇形的称重环板,或者对滑靴进行加强,以满足局部强度的需求。本文以蓬莱19-9[2]行改造,在两侧焊接“翅膀”(滑靴改造形式如项目生活楼为例,以结构强度、千斤顶布置等主图1)。这两种结构形式的现场下料、焊接工作量要环节的分析研究为基础,介绍生活楼新型称重较大,且称重后还要针对油漆被破坏的部位进行结构设计的成功应用。图1带有称重结构的滑靴1生活楼基本参数及重量重心蓬莱19-9生活楼在海洋石油工程股份有限公司塘沽场地1#滑道建造,为4腿支撑的模块,4个支撑立柱与滑靴焊接,保证建造过程中整体结构

4、的稳定性。建造完工后,将采用拖拉牵引的方式装船。为确保海上吊装的安全性,需在陆地进行整体模块的称重,测算出实际的重量重心。首先,作者简介:刘超(1984—),男,天津人,本科,学士,工程师。主要从事海洋钢结构设计、研究工作。图2生活楼3D模型(主视图)石油和化工设备-32-论文广场2017年第20卷表1生活楼称重点支腿反力表组块节点称重点支反力/kN重量/吨SK1QA1Q2851.7291.0SK3QA2Q4578.4467.2生活楼SK2QB1Q3090.3315.3SK4QB2Q4953.3505.4合计15473.

5、71578.9置的支反力最大,为4953.3kN,选取这个点进行称重加强结构的计算和设计。图3重心(俯视)2称重设备布置根据表1及图3中生活楼的重量、重心参数,根据详细设计重控报告及三维模型得出模块的理结合公司以往项目称重经验,按表2所示布置8台论重量重心位置以及各立柱位置的支反力,可进400t千斤顶进行生活楼称重,每对千斤顶对称分布行称重千斤顶的选用及布置。生活楼重心位置如在节点位置的立柱支腿的两侧,参见图4。由于设图3所示,支反力结果如表1所示。计重量1578.9t为考虑了1.15倍重量不确定系数后的由上述图表的数据

6、可知,生活楼设计称重总值,因此,各称重点支撑重量不再增加额外的系重约为1578.9t,支腿QB2Q(即节点SK3)所在位数。表2顶升千斤顶布置表组块称重点重量(吨)千斤顶规格数量总能力(吨)负载范围A1Q291.0400280036.37%A2Q467.2400280058.40%PL19-9WHPJ生B1Q315.3400280039.42%活楼B2Q505.4400280063.18%合计1578.9320049.34%重过程中生活楼主结构的局部强度,在底部主梁[3]千斤顶顶升位置需增加筋板,根据经验,我们在相应位置

7、增加如图5和图6所示的筋板:图4千斤顶布置典型图(侧视)3称重结构设计及计算图5筋板布置图由图4所示称重千斤顶的布置位置,为保证称第7期刘超海洋平台生活模块称重设计研究-33-由上述分析可知,图5、图6的加强筋板设计满足本项目的称重要求。4滑靴强度校核经第3节论述可知,千斤顶对应位置的生活楼底梁经加强后,可满足称重强度要求,之后还需对承受千斤顶载荷的滑靴进行强度校核。称重作业时,正是通过滑靴,将千斤顶的顶升力传递到滑道。为避免滑靴在称重过程中因承受集中力而破坏,按照第3节所示方法继续通过ANSYS进行有限元分析。因滑靴受

8、力结构相同,故只需分析最大受图6筋板剖视图力,即QB2Q轴的受力。滑靴底部全部约束,千斤采用ANSYS有限元软件进行强度计算[4]。生顶位置施加直径Φ400mm的均布力,计算时受力活楼底部主梁及加强筋板的材质为GB712-2000,取1.5倍系数。2D36,允许临界应力Fy=35.5kN/cm,弹性模量为滑靴模型采用

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