閔波 李應曉 馬力順 林延明 陳貴發(fā)

（海洋石油工程股份有限公司 天津塘沽 300452）

1 引言

隨著海洋油氣田開發(fā)技術(shù)的日益提高以及陸地石油資源的枯竭，開發(fā)海洋油氣田已經(jīng)成為今后國家能源開發(fā)的重點領(lǐng)域，開發(fā)海洋油氣田相配套的大型導管架以及海洋石油平臺技術(shù)孕育而生。這類鋼結(jié)構(gòu)一般都在陸地滑道上建造，建造過程中需要分片預制，分片安裝，導管架在高空安裝過程中，由于高度較高。結(jié)構(gòu)形式較為分散，一般需要在安裝水平片時加裝臨時支撐。這一過程力學情況復雜，危險系數(shù)高，不僅要考慮結(jié)構(gòu)自身桿件在運動中桿件受力分析，也需要考臨時支撐否滿足要求。SACS軟件是當今海事結(jié)構(gòu)設計分析中最廣泛的軟件。本文就以一導管架為模型，結(jié)合施工步驟，運用SACS軟件進行臨時支撐計算分析，并設計臨時支撐節(jié)點。并運用軟件自帶規(guī)范進行校核。

2 模塊概況

此模塊為一導管架，分為四腿三層結(jié)構(gòu)形式，主要參數(shù)如表一所示

表 1 主要參數(shù)

圖1 實體模型

此導管架在滑道上建造，預制時分為2個立片及三層水平片進行分別預制。在空間安裝EL(-)3000以及EL(+)6000 兩層水平片時底部增加臨時支撐。以保障高空作業(yè)安全進行。此文重點為計算此臨時支撐以及臨時支撐類型的選取。

3 施工方法

此導管架建造按照常規(guī)步驟分步進行，先進行底層安裝，后進行上層空間安裝。

3.1 安裝底部水平片

此項工作前應先將滑靴固定好，所有機械工具必須經(jīng)過安全檢查。根據(jù)臨時支撐圖布置好臨時支撐，底層的支撐要實時監(jiān)測支墩的沉陷情況，及時調(diào)整，在所有準備工作完成后，將預制好的EL(-)15 900水平片布置在滑道上的臨時支撐上，并調(diào)整該水平片水平

圖2 底層甲板片

3.2 立ROW-2片

立片前，ROW-B片需要根據(jù)現(xiàn)場施工狀態(tài)并參照《立片預制方案》完成該立片上的附件安裝。立片完成后應注意用拖拉繩固定.

圖3 立ROW-2片

3.3 安裝EL(-)15 900和EL(-)3 000水平片之間的ROW-A和ROW-B上的花片

圖4 安裝花片

3.4 安裝 Row-2和Row-1之間的EL(-)3 000水平片

圖5 安裝EL(-) 3 000水平片

3.5 安裝 Row-1和Row-2之間的EL(+)6 000水平片

圖6 安裝EL(+)6 000水平片

3.6 立ROW-1片并合攏

圖7 立ROW-1片

3.7 安裝剩余附件

安裝未能在預制過程中提前焊接在各個片上的剩余附件，其中包括防沉板上與導管及拉筋連接的斜撐，安裝順序根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。

總體結(jié)構(gòu)完工后，進行最終涂裝、檢驗，等待牽引裝船。

4 臨時支撐計算

4.1 計算模型

此sacs模型完全按照實際圖紙建立。在底層EL(-)15 900水平片安裝后，EL(-)3000水平片安裝前，增加1根的規(guī)格為?356*19的管。作為EL(-)3000水平片外側(cè)的臨時支撐。此支撐與地面固定連接。

在?610拉筋中心位置，設置臨時支撐可以避免支撐對底層片上陽極塊的干涉?？梢栽陉懙剡M行陽極的安裝，避免在空間進行陽極安裝。提高效率。

以往項目中，臨時支撐一般為2根臨時支撐。此次經(jīng)過計算設置一根臨時支撐，能更大程度上節(jié)約材料。同時釋放出更多安裝空間。提高空間安裝施工效率。

EL(-)3000水平片安裝后，EL(+)6000水平片安裝前，在相同位置繼續(xù)增加向上的臨時支撐。以方便EL(+)6000水平片的吊裝。

在計算時，按照最危險情況進行計算。即按照上圖中兩層水平片全部吊裝完成后整體計算。

圖8 SACS 模型

4.2 邊界條件

底層甲板片支撐邊界條件以及連接形式如下圖所示：

圖9 模型邊界條件

5 計算結(jié)果分析

● 應力分析

SACS軟件應力分析采用AISC13th規(guī)范自動校核，利用桿件UC值來判斷在某種工況下，此桿件是否危險，如果UC值超過規(guī)范要求數(shù)值，可以對某桿件結(jié)構(gòu)加強來處理。軟件計算方法簡單實用，計算精度也達到工程所需要求，下表為選取UC值最大幾根桿件。此次計算最大UC為0.47 ，滿足小于1的狀態(tài)，故本次桿件應力均滿足力學要求。

表2 計算結(jié)果

6 臨時支撐細部結(jié)構(gòu)

臨時結(jié)構(gòu)主結(jié)構(gòu)為?356*19的無縫鋼管，由于導管架結(jié)構(gòu)本身拉筋不能再承受其他外力。對于節(jié)點交叉處需要特別處理。

6.1 底部設計

臨時支撐底部設計如下圖所示，底板使用PL25的方板，以增加受力面積，減小對地壓強。?356*19管四周增加4塊防傾覆筋板。增加臨時支撐穩(wěn)定性。

圖10 底部支撐

6.2 底層水平片節(jié)點設計

圖11 底層水平片

底層EL(+)15 900水平片拉筋為直徑508，上方臨時支撐受力需要避開508的拉筋，以免拉筋垂直受力，影響桿件本身的強度，故設計兩根成品管與H440型鋼為支撐結(jié)構(gòu)，以完全避開508的拉筋。

6.3 中間水平片節(jié)點設計

圖12 中間層水平片

中間層水平片由于受上下都有支撐管影響，同時上層支撐管向下傳力影響。設計四塊筋板卡住拉筋管，以釋放來自上層的受力。避免應力集中。使水平片拉筋受到破壞。

7 結(jié)論

在本文中通過對導管架建造過程中臨時支撐的設計為出發(fā)點，經(jīng)過SACS軟件的模擬計算，結(jié)合現(xiàn)場實際情況。設計出適合此項目的臨時支撐節(jié)點。

SACS模擬切合實際，計算結(jié)果精度達到工程計算要求。同時對于臨時支撐的節(jié)點設計給出指導意見。為后續(xù)項目在此方面的設計提供設計依據(jù)以及經(jīng)驗。SACS軟件在海洋工程領(lǐng)域運用廣泛，范圍不僅僅局限于本文的臨時支撐計算，還能用于靜力學分析，非線性塑性分析，動態(tài)分析等。