韓敬艷

海洋石油工程股份有限公司，天津 300452

從2011年曹妃甸1-6油田國內(nèi)首例導管架拆除、2015年曹妃甸11-1/11-2油田國內(nèi)首例單點（YOKE）拆除，到2016年埕北油田儲罐及導管架帽拆除、海洋石油102單點（YOKE）拆除，2017年渤中25-1明珠號單點（YOKE）棄置、泰國灣組塊拆除，無一例外都是整體吊裝拆除、整體裝船固定并運輸至目的地。這些平臺及單點（YOKE）結(jié)構(gòu)形式不同，裝船固定的方式也不同。本文詳細論述了棄置拆除的海洋結(jié)構(gòu)物裝船固定的方式、方法及思路。

1 裝船固定設計流程

裝船固定是一個非常復雜的設計，裝船固定設計是整體設計計算中非常重要的一環(huán)，主要包含裝船布置、甲板強度的計算、附屬結(jié)構(gòu)的計算等內(nèi)容，具體設計流程如圖1所示。

裝船固定的方式和駁船上的位置直接影響了運輸分析和穩(wěn)性分析，其中運輸計算和穩(wěn)性計算的結(jié)果又將作為裝船固定計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 裝船固定設計具體內(nèi)容

2.1 駁船上布局

裝船固定中通常先要確定裝船固定的整體方式及駁船上的布局，作為整體設計計算的依據(jù)。待目標駁船確定后，根據(jù)駁船具體結(jié)構(gòu)形式，初步確定棄置拆除物在駁船上的擺放位置。擺放的原則：盡量將墊墩等支撐物放置在艙壁或主梁下，沿船的中軸線對稱放置。如果駁船不能調(diào)載，布置時則需要盡量將組塊的重心置于船的中軸線上，后期通過配重的方式調(diào)平。

棄置拆除物運輸項目一般對駁船的集中承載力要求很高，即要求駁船梁結(jié)構(gòu)的強度更高。所以項目選取駁船時，需要通過ANSYS軟件單獨校核駁船的局部強度，而不能僅通過甲板承載力來判斷駁船運輸能力的強弱。

圖1 裝船固定設計流程

2.2 裝船固定方式

2.2.1 墊墩支撐

墊墩是棄置項目在裝船固定中最常用的支撐物。根據(jù)其形式大致分為兩種：一種是用于支撐單點等特殊結(jié)構(gòu)的墊墩，見圖2；另一種是用于支撐導管架和組塊等規(guī)則結(jié)構(gòu)的墊墩，見圖3。

圖2 單點 （YOKE）拆除用墊墩形式

圖3 組塊及導管架拆除用墊墩形式

2.2.2 筋板固定

常見的裝船固定方式見圖4，通過三層筋板將結(jié)構(gòu)物主腿與墊墩腳靴、墊墩腳靴與墊墩平面、墊墩與船舶甲板固定連接起來。

圖4 常見的裝船筋板固定方式

2.2.3 抬梁固定

通常設計裝船固定方式時還要充分考慮到卸船的方式，如泰國組塊拆除項目中利用運輸小車的方式卸船（見圖5），而運輸小車一般需要支撐在抬梁上。在綜合考慮支撐物的高度、長度等關(guān)鍵因素后，需要選擇適合的抬梁進行裝船固定，以方便卸船（見圖6）。

2.報表填報不規(guī)范問題。一是建議加強教育主管部門與財政部門、財政業(yè)務部門與預算編審部門之間溝通，以便在預算下達時就能保持口徑一致，避免高校財務人員憑職業(yè)判斷來填報。二是建議主管部門每年編制完決算報表后，組織編報者進行學習總結(jié)，指出不規(guī)范的地方及其原因，防止在下一年度會計核算中重復出錯。三是建議建立決算報表員交流平臺，就如何提高決算報表質(zhì)量、報表數(shù)據(jù)分析應用等相關(guān)情況展開經(jīng)驗討論，有利于統(tǒng)一和提升業(yè)務能力、操作技能。

圖5 利用運輸小車卸船

圖6 增加抬梁的裝船固定方式

2.2.4 臨時支撐固定

當棄置拆除結(jié)構(gòu)物質(zhì)量較大，筋板固定仍不能滿足結(jié)構(gòu)物固定的要求時，裝船固定還應增加臨時支撐。臨時支撐為連接結(jié)構(gòu)物主要構(gòu)件和船舶甲板的管材，支撐兩端可以為包板或管插板，YOKE壓載艙裝船固定的方式見圖7。棄置拆除項目裝船固定的大部分工作是需要海上安裝的，而斜撐中的馬鞍口會造成海上施工困難，因此一般盡量少使用斜撐。

圖7 曹妃甸單點棄置項目YOKE壓載艙裝船固定的方式

2.2.5 邊擋固定

對于鋼樁、隔水套管、海底管道等重量分布均勻的小型貨物，其主要采用邊擋的裝船固定方式，邊擋一般采用H型鋼。如曹妃甸單點拆除項目對YOKE臂與YOKE壓載艙采用兩種不同的裝船固定方式，YOKE壓載艙采用的墊墩加臨時支撐的方式進行固定，而YOKE臂則由于重量較輕，采用的是枕木加邊擋的方式進行固定，見圖8。

圖8 YOKE臂邊擋固定的裝船固定方式

3 裝船固定計算

3.1 墊墩等支撐物的強度計算

墊墩等支撐物的強度計算一般使用ANSYS有限元軟件，既可對支撐物單獨計算，也可將其與駁船一起計算。若單獨計算，建模時需要將用于固定連接的筋板與支撐物一起考慮，如圖9所示。計算過程中按照實際受力情況進行模擬加載，通常墊墩等支撐物計算的原始數(shù)據(jù)需要從結(jié)構(gòu)物運輸計算中提取。

圖9 墊墩的ANSYS計算模型

3.2 固定筋板的計算

校核固定筋板強度時[1]，一般不再采用軟件而是直接使用經(jīng)典力學的公式。通常筋板的校核要包括軸向拉應力或壓應力、水平剪切應力、垂向剪切應力、彎曲應力和壓彎組合等強度計算。筋板的連接通常采用焊接，故計算中也要考慮焊縫的校核。

3.3 臨時支撐的計算

計算臨時支撐固定時[2]，可以根據(jù)臨時支撐的實際情況應用SACS軟件在結(jié)構(gòu)物運輸模型中直接模擬，根據(jù)運輸結(jié)構(gòu)強度的計算結(jié)果，校核臨時支撐的強度是否滿足要求。雖然規(guī)范中規(guī)定因設計環(huán)境條件引起的側(cè)向力和垂直力所產(chǎn)生的應力，相應的基本容許應力可以增加1/3，但用于裝船固定的臨時支撐時，其允許應力值不考慮1/3的增量。

3.4 固定邊擋的計算

固定邊擋所承受的載荷組合有兩種方式：橫搖+升沉+結(jié)構(gòu)自重和縱搖+升沉+結(jié)構(gòu)自重[3]。進行邊擋校核時，對于橫向邊擋校核是將橫向邊檔模擬為SACS模型，運用SACS軟件進行分析計算；對于縱向邊擋校核，需要計算鋼樁與墊木或工字鋼之間的摩擦力F，然后比較縱向慣性力FL和摩擦力F的大小。摩擦力F的計算公式為：

式中：W為貨物自重，kN；θ為縱搖振幅，rad；μ為靜摩擦力系數(shù)。

3.5 焊縫強度校核

筋板焊接通常會根據(jù)其厚度而采用貼角焊或坡口焊方式[4]。坡口焊焊縫是全熔透的焊接形式，其焊縫強度可不必校核；貼角焊的焊縫強度校核與筋板相同，貼角焊的最小焊腳高度參見表1。

表1 貼腳焊的最小焊腳尺寸/mm

若工程中使用的焊縫高度與表2不符，可用如下公式進行強度計算：

式中： fsw=f/Aw，其中f為焊縫承受的拉力或壓力，N；Aw為焊縫的有效面積，Aw=0.707 1 L h（L為焊縫長度，m；h為焊縫高度，m），m2；Fy為鋼材的許用應力值，N/m2。

3.6 駁船強度計算

任何一種裝船固定方式都需要船舶做基礎(chǔ)。棄置拆除項目基本上都使用駁船進行運輸，駁船的甲板強度成為很多布置方式的制約因素。一般安裝項目的計算中偏重于結(jié)構(gòu)物的安全，而棄置拆除項目中因為結(jié)構(gòu)物為棄置物，計算中更關(guān)注船舶的安全。

駁船強度計算一般都使用ANSYS軟件進行詳細計算分析。根據(jù)被承載物在駁船上的位置確定所建模型的區(qū)域。如果是完全對稱的擺放，一般只建立船模型的一半即可，將墊墩及筋板建在駁船上，如圖10所示，其余承載物均以腳印的形式進行加載。

駁船甲板局部強度計算中，駁船強度校核參考的規(guī)范與船舶的入級地點相關(guān)。如果駁船入級的是CCS（中國船級社）,一般采用指導性文件 GD 05-2004《雙弦側(cè)散貨船結(jié)構(gòu)強度直接設計指南》作為校核的依據(jù)。如果是ABS（美國船級社） 或DNV（挪威船級社）入級的船舶，則需要參考相關(guān)入級規(guī)范作為校核依據(jù)。

圖10 墊墩在駁船上的整體模型示意

4 結(jié)束語

綜上所述，棄置拆除項目是一個新興的產(chǎn)業(yè)，不能簡單看作是安裝項目的逆過程。與安裝項目相比，原有結(jié)構(gòu)的強度已經(jīng)發(fā)生了折減，而且棄置拆除項目的裝船固定更關(guān)注自有設備的安全；且裝船固定的主要工作都在海上進行，施工難度大大增加。如何合理安全地進行裝船固定，是棄置拆除項目的難點之一，需要根據(jù)項目實際情況深入研究。