自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于±木工程中的結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，特別設(shè)及一種自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平 臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)海域有著豐富的油氣資源。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)能源的需求不但加大，海洋油氣 勘探開(kāi)發(fā)具有良好的發(fā)展前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Α：Ｑ笃脚_(tái)作為海洋資源開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)設(shè) 施，導(dǎo)管式海洋平臺(tái)是中淺海海洋平臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)形式。它采用將粧穿過(guò)導(dǎo)管腿使預(yù)制的 導(dǎo)管架固定在海上，導(dǎo)管架和粧是主要的承重部件，其它設(shè)備層及工作區(qū)則坐落在平臺(tái)上。 在風(fēng)、浪、流、冰和地震等海洋環(huán)境動(dòng)力荷載作用下，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)十分劇烈。
[0003] 傳統(tǒng)的抗振方法主要是通過(guò)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度和剛度來(lái)減少結(jié)構(gòu)振動(dòng)，但通過(guò)運(yùn) 種方法來(lái)抵抗結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)的舒適度通常不能滿足要求。近些年提出的±木工程結(jié)構(gòu) 耗能減振體系和基底隔震體系雖然可W有效減輕結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)但也存在一定的問(wèn)題。
[0004] 在現(xiàn)已知的可行技術(shù)方案中，針對(duì)導(dǎo)管式海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制，一方面，主要 是采用隔振措施或者采用各種阻尼器進(jìn)行抗振，但隔振措施雖然能較好地控制導(dǎo)管架端帽 位移和生活區(qū)加速度，卻不適合海嘯、贓風(fēng)等荷載，容易傾覆。專利號(hào)CN1414183A雖然考 慮到普通隔震層會(huì)產(chǎn)生不可接受的過(guò)大位移，設(shè)置了限位器，將局部阻尼轉(zhuǎn)化為整體結(jié)構(gòu) 的阻尼，從而減輕結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)反應(yīng)。但導(dǎo)管架海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)剛度較大、位移較小，位移相 關(guān)型耗能器并不能發(fā)揮太大作用。同樣道理，對(duì)于速度相關(guān)型耗能器，也發(fā)揮空間也不太 大。另一方面，在海洋平臺(tái)外部添加阻尼器，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋平臺(tái)的振動(dòng)控制，如專利號(hào)CN 103572853A減振系統(tǒng)可使導(dǎo)管架式海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)整體抵御外部荷載的能力增加，如冰荷 載、浪荷載、風(fēng)荷載、地震荷載，甚至是海嘯。但結(jié)構(gòu)阻尼器采用記憶合金阻尼器造價(jià)較高。 同時(shí)，專利號(hào)CN103195040A提到通過(guò)組合結(jié)構(gòu)來(lái)減小鋼管支架接觸面積可W減小振動(dòng)。 然而單純通過(guò)在中空夾層鋼管內(nèi)誘筑混凝±來(lái)提高強(qiáng)度和剛度的效果較為明顯，但對(duì)改善 結(jié)構(gòu)的抗振性效果不大。
[0005] 在W往的海洋平臺(tái)振動(dòng)控制研究中，往往很少考慮結(jié)構(gòu)的復(fù)位功能，所W導(dǎo)致結(jié) 構(gòu)在遭受極端荷載后不能復(fù)位，不能投入使用，而導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此急需一種技術(shù) 方案來(lái)解決運(yùn)一技術(shù)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型旨在提供一種剛度大、強(qiáng)度高、施工便捷、抗振效果好、耐久性高的自 復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的一種自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)，由平臺(tái)架和平臺(tái) 構(gòu)成，平臺(tái)安裝在平臺(tái)架上，所述平臺(tái)架由平臺(tái)導(dǎo)管、平臺(tái)橫撐、平臺(tái)斜撐、預(yù)應(yīng)力外置鋼拉 桿構(gòu)成，平臺(tái)導(dǎo)管在豎直方向上設(shè)置，平臺(tái)導(dǎo)管之間設(shè)有若干根平臺(tái)橫撐和平臺(tái)斜撐，平臺(tái) 導(dǎo)管的頂端連接平臺(tái)處為海洋平臺(tái)上下連接部，平臺(tái)導(dǎo)管的底端固定連接在海底，平臺(tái)內(nèi) 部設(shè)有若干根平臺(tái)橫撐和平臺(tái)斜撐，平臺(tái)外設(shè)有多根預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿，所述平臺(tái)導(dǎo)管包 括外鋼管、內(nèi)鋼管、波紋管、夾層混凝±、預(yù)應(yīng)力內(nèi)置鋼拉桿、定位栓釘和加勁肋，其中外鋼 管、內(nèi)鋼管、波紋管由外到內(nèi)套設(shè)且同軸，外鋼管與內(nèi)鋼管之間、內(nèi)鋼管與波紋管之間均設(shè) 有夾層混凝±，定位栓釘設(shè)置在外鋼管上，其與內(nèi)鋼管可活動(dòng)連接，預(yù)應(yīng)力內(nèi)置鋼拉桿設(shè)置 在波紋管內(nèi)部，加勁肋固定連接在外鋼管的外側(cè)，平臺(tái)導(dǎo)管的頂端固定設(shè)有法蘭盤(pán)，法蘭盤(pán) 上端連接平臺(tái)或續(xù)接一根平臺(tái)導(dǎo)管。
[0008] 平臺(tái)導(dǎo)管與平臺(tái)之間包括法蘭盤(pán)連接或變直徑連接。
[0009] 本實(shí)用新型的重點(diǎn)是在于提供了一種平臺(tái)導(dǎo)管，結(jié)合平臺(tái)導(dǎo)管，其內(nèi)部設(shè)置的預(yù) 應(yīng)力內(nèi)置鋼拉桿和平臺(tái)架外部設(shè)置的預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿配合使用更好的起到了自復(fù)位的 功能，其次，平臺(tái)導(dǎo)管的內(nèi)部填充混凝±，增強(qiáng)了鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力。所述=管同軸為外鋼 管、內(nèi)鋼管和波紋管=管軸線相同，主要通過(guò)設(shè)置定位栓釘來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述限位栓釘主要指在 外鋼管和內(nèi)鋼管上等間距設(shè)置的等長(zhǎng)栓釘；所述夾層混凝±是指內(nèi)外鋼管間和內(nèi)鋼管與波 紋管間填充的夾層混凝±;所述平臺(tái)導(dǎo)管需要根據(jù)抗彎、抗剪要求在外鋼管上焊接加勁肋 和法蘭；由于鋼管對(duì)核屯、混凝±套髓的約束作用，核屯、混凝±除承受縱向壓力外，還受到鋼 管的側(cè)向約束，處于=向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，從而使核屯、混凝±具有更高的軸向抗壓強(qiáng)度和 壓縮變形能力。鋼管借助內(nèi)填混凝上的支撐作用，增強(qiáng)了其幾何穩(wěn)定性，改變了空鋼管的失 穩(wěn)狀態(tài)，并延緩鋼管過(guò)早地發(fā)生局部屈曲，從而提高了鋼管的承載能力，與普通平臺(tái)導(dǎo)管相 比，具有更優(yōu)越的力學(xué)性能。理論分析和工程實(shí)踐都表明，鋼管混凝上與結(jié)構(gòu)鋼相比，在保 持自重相近和承載能力相同的條件下，可節(jié)省鋼材約50 %，焊接工作量可大幅度減小。
[0010] 還包括預(yù)應(yīng)力鋼錯(cuò)具，預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿及預(yù)應(yīng)力內(nèi)置鋼拉桿通過(guò)預(yù)應(yīng)力鋼錯(cuò)具 固定連接在海底。
[0011] 平臺(tái)導(dǎo)管為3-8根。
[0012] 定位栓釘設(shè)置在外鋼管的兩端內(nèi)側(cè)，定位栓釘設(shè)置在內(nèi)鋼管和波紋管之間。
[0013] 預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿在連接平臺(tái)的連接點(diǎn)為單根或雙根設(shè)置。
[0014] 所述變直徑連接為內(nèi)鋼管的上端面為高出外鋼管上端面。
[0015] 所述變直徑連接為內(nèi)鋼管的上端為變直徑內(nèi)鋼管，其直徑小于內(nèi)鋼管的直徑。
[0016] 外鋼管、內(nèi)鋼管、波紋管的截面為圓形或矩形，外鋼管材料為不誘鋼，內(nèi)鋼管、波紋 管材料為不誘鋼、普通鋼材或高強(qiáng)鋼材。所述外鋼管材料為不誘鋼，內(nèi)鋼管材料為普通鋼 材、高強(qiáng)鋼材或不誘鋼；外鋼管采用不誘鋼能夠有效地提高結(jié)構(gòu)的耐久性、節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。 同時(shí)具相關(guān)研究表明：不誘鋼鋼管混凝±相較于普通鋼管混凝±在受荷后期具有更強(qiáng)的對(duì) 核屯、混凝±的約束能力。
[0017] 所述夾層混凝±材料為自密實(shí)高強(qiáng)混凝±、自密實(shí)高強(qiáng)再生混凝±，自密實(shí)混凝 上具有較好的流動(dòng)性、均勻性和穩(wěn)定性，能夠有效地保證混凝上的填充效果和密實(shí)度。
[0018] 所述平臺(tái)連接方式-法蘭連接為：所述法蘭內(nèi)側(cè)與內(nèi)鋼管、外鋼管分別進(jìn)行焊接； 所述法蘭外側(cè)需根據(jù)要求同外鋼管上的加勁肋進(jìn)行焊接；所述平臺(tái)架和平臺(tái)間法蘭盤(pán)通過(guò) 高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接；所述螺栓為高強(qiáng)螺栓；所述法蘭盤(pán)材料為高強(qiáng)鋼材或不誘鋼。
[0019] 所述平臺(tái)連接方式-承插連接為：所述承插連接為平臺(tái)架內(nèi)管外伸部分插入平臺(tái) 內(nèi)管；所述平臺(tái)內(nèi)管外伸部分為內(nèi)鋼管接近平臺(tái)架與平臺(tái)相連接部分口徑逐漸縮小，但縮 小范圍不得影響混凝±誘筑，且平臺(tái)架內(nèi)鋼管高出外鋼管一段距離。所述平臺(tái)和平臺(tái)架外 鋼管直徑相同，平臺(tái)架外鋼管和平臺(tái)外鋼管間的連接通過(guò)焊接實(shí)現(xiàn)。
[0020] 所述預(yù)應(yīng)力鋼錯(cuò)具包括單孔錯(cuò)具、扁錯(cuò)或群錯(cuò)。
[0021] 一種制作自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)的方法，包括W下步驟：
[0022] 第一步，平臺(tái)導(dǎo)管的制作：在空屯、外鋼管內(nèi)插入內(nèi)鋼管，誘筑內(nèi)外鋼管夾層混凝 ±，外鋼管上焊接加勁肋，混凝±強(qiáng)度滿足要求后，將法蘭盤(pán)同內(nèi)外鋼管、加勁肋進(jìn)行焊接。
[0023] 第二步：平臺(tái)工廠預(yù)制完成后，通過(guò)駁運(yùn)或者浮運(yùn)到海上施工現(xiàn)場(chǎng)，就位后將鋼粧 及平臺(tái)導(dǎo)管打入海底。
[0024] 與普通海洋平臺(tái)不同的是，自復(fù)位導(dǎo)管架海洋平臺(tái)的鋼粧底端預(yù)留有預(yù)應(yīng)力鋼錯(cuò) 具，便于內(nèi)置和外置預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿進(jìn)行張拉。
[0025] 第=步：進(jìn)行平臺(tái)架的最終調(diào)平，調(diào)平完成后在內(nèi)鋼管中安裝波紋管，并進(jìn)行灌 漿。
[0026] 第四步：灌漿完成后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿的張拉和平臺(tái)架端帽法蘭盤(pán)的固定。
[0027] 本實(shí)用新型的有益效果為：
[0028] (1)和目前常用的海洋平臺(tái)相比，本平臺(tái)最大的特點(diǎn)是在海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)外部和內(nèi) 部加入了預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿。本實(shí)用新型提出的的導(dǎo)管架可W按照普通導(dǎo)管架安裝工藝流 程進(jìn)行，僅是在粧頂預(yù)留有預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿預(yù)埋件便于預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿張拉，在導(dǎo)管 架最終調(diào)平后增加安裝波紋管，在灌漿之后增加預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿張拉與導(dǎo)管架端帽法蘭 盤(pán)固定，之后按正常程序安裝即可。本實(shí)用新型的安裝同普通鋼質(zhì)導(dǎo)管架的安裝程序相似， 僅多了預(yù)應(yīng)力外置鋼拉桿的固定與張拉，不會(huì)增加施工難度。但由于增加了預(yù)應(yīng)力外置鋼 拉桿，對(duì)結(jié)構(gòu)的減振、魯棒性及復(fù)位功能等方面都有很