深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點，它包括大截面立柱和小截面立柱，沿軸線在大截面立柱內(nèi)設(shè)置有中央通道；小截面立柱頂部一段伸入大截面立柱的中央通道內(nèi)，中央通道的內(nèi)壁面與小截面立柱頂部的外壁面之間形成環(huán)形空間，環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置有灌漿料；位于與小截面立柱頂部連接的小截面立柱頂甲板和中央通道的內(nèi)壁面之間焊接有若干肘板；在小截面立柱頂部，通過上層固定裝置將小截面立柱頂部與大截面立柱固定連接；位于大截面立柱底部，通過下層固定裝置將大截面立柱底部與小截面立柱固定連接。本實用新型海上施工簡便，結(jié)構(gòu)安全可靠性高，成本低，能適應(yīng)于不同尺度立柱，可以廣泛在深水環(huán)境條件下鋼結(jié)構(gòu)間的連接中應(yīng)用。
【專利說明】深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種浮式平臺連接節(jié)點，特別是關(guān)于一種應(yīng)用于海上的深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的無條件穩(wěn)性整裝型深吃水浮式采油平臺在海上安裝過程中，將小截面立柱從大截面立柱中央孔道中在受控狀態(tài)下逐步下放，將小截面立柱與大截面立柱進行永久連接。所采用的方式如下:使用吊機將液壓模鍛連接設(shè)備通過中央孔道放至小截面立柱中與大截面立柱連接處，進行液壓模鍛，通過液壓力使小截面立柱與大截面立柱連接處的外壁板產(chǎn)生塑性變形，將其擠入大截面立柱下部連接處砧板連接結(jié)構(gòu)的凹槽中，使兩部分結(jié)構(gòu)全強度聯(lián)接為一個整體。
[0003]無條件穩(wěn)性整裝型深吃水浮式采油平臺海上安裝連接作業(yè)是關(guān)鍵工況，主要存在以下技術(shù)挑戰(zhàn)和風險:1)安裝過程中大截面立柱和小截面立柱皆處于運動狀態(tài)，操作空間狹小，此外受環(huán)境條件制約，安裝作業(yè)時間受到限制；2)平臺就位后，連接節(jié)點是整個平臺受外載荷最大的區(qū)域之一，承受彎矩和剪力聯(lián)合作用，如何保證節(jié)點的強度和疲勞同樣存在挑戰(zhàn)。
[0004]考慮到該連接節(jié)點的技術(shù)難度，盡管無條件穩(wěn)性整裝型深吃水浮式采油平臺中采用的液壓脹管連接方案是可行的，但在操作中存在以下問題:1)其中通過液壓使結(jié)構(gòu)塑性變形時，要求大截面立柱和小截面立柱的凹槽相對位置精度控制要求很高，而此時大截面立柱和小截面立柱都在運動狀態(tài)，具有垂向運動、水平運動和轉(zhuǎn)動，保證兩者相對位置不變存在很大難度；2)液壓脹管現(xiàn)有技術(shù)很難適應(yīng)大直徑立柱的連接，對無條件穩(wěn)性整裝型深吃水浮式采油平臺的立柱設(shè)計帶來了很大限制；3)現(xiàn)有連接方案會使平臺局部結(jié)構(gòu)(即大截面立柱內(nèi)壁和小截面立柱外壁局部區(qū)域)發(fā)生塑性變形，通過塑性變形使大截面立柱和小截面立柱連為一體，該過程不可逆，一旦操作時出現(xiàn)問題，會對平臺結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大影響，該方案存在技術(shù)和安全風險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點，其海上施工簡便，結(jié)構(gòu)安全可靠性高，成本低，能適應(yīng)于不同尺度立柱。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:一種深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點，其特征在于:它包括大截面立柱和小截面立柱，沿軸線方向在所述大截面立柱內(nèi)設(shè)置有中央通道；所述小截面立柱頂部一段伸入所述大截面立柱的中央通道內(nèi)，所述中央通道的內(nèi)壁面與所述小截面立柱頂部的外壁面之間形成環(huán)形空間，所述環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置有灌漿料；位于與所述小截面立柱頂部連接的小截面立柱頂甲板和所述中央通道的內(nèi)壁面之間焊接有若干肘板；在所述小截面立柱頂部，通過上層固定裝置將所述小截面立柱頂部與所述大截面立柱固定連接；位于所述大截面立柱底部，通過下層固定裝置將所述大截面立柱底部與所述小截面立柱固定連接。
[0007]位于所述大截面立柱周向、中央通道的內(nèi)壁面周向、小截面立柱的外壁面周向以及小截面立柱頂甲板上都間隔設(shè)置有若干環(huán)向加強筋和若干縱向加強筋，位于所述小截面立柱及所述小截面立柱頂甲板上的所述若干環(huán)向加強筋和若干縱向加強筋構(gòu)成小截面立柱艙壁；位于所述大截面立柱上的所述若干環(huán)向加強筋和若干縱向加強筋構(gòu)成大截面立柱艙壁。
[0008]若干所述肘板沿所述小截面立柱頂甲板周向均勻布置，每個所述肘板上都預(yù)制有若干根加強筋；每個所述肘板的底端都焊接在所述小截面立柱頂甲板上，與所述小截面立柱艙壁連接成一體；每個所述肘板的側(cè)面都焊接在所述中央通道的內(nèi)壁面上，與所述大截面立柱艙壁連接成一體。
[0009]位于所述環(huán)形空間底部，所述中央通道的內(nèi)壁面上，由下至上依次設(shè)置有主注漿閥和輔注漿閥，位于所述環(huán)形空間頂部，所述中央通道的內(nèi)壁面上設(shè)置有回流閥，所述主注漿閥連接主灌漿系統(tǒng)，所述輔注漿閥連接輔灌漿系統(tǒng)，所述主灌漿系統(tǒng)和輔灌漿系統(tǒng)都連接所述回流閥。
[0010]位于所述大截面立柱底部，在所述環(huán)形空間底部開口處設(shè)置有封隔器。
[0011]位于所述環(huán)形空間內(nèi)，在所述中央通道的內(nèi)壁面上、小截面立柱的外壁面上都間隔設(shè)置有若干剪切鍵，所述剪切鍵沿所述中央通道的內(nèi)壁面和小截面立柱的外壁面環(huán)向設(shè)置，且所述中央通道的內(nèi)壁面和小截面立柱的外壁面上的所述剪切鍵為交錯布置。
[0012]本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本實用新型由于采用將灌漿與焊接相結(jié)合，兩種方法都具有較高的技術(shù)成熟度、成本低、水下作業(yè)少和操作方便等優(yōu)點。2、本實用新型采油灌漿與焊接組合連接節(jié)點，以灌漿為主要承力結(jié)構(gòu)，焊接肘板為輔助承力結(jié)構(gòu)。采用灌漿連接將大截面立柱和小截面立柱連接成一個整體，可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)間的荷載有效轉(zhuǎn)移；通過肘板主要承擔軸向剪切力，減小水泥漿所受交變剪切力，增大水泥漿疲勞壽命，提高系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)可靠性和冗余。3、本實用新型由于采用了雙層固定裝置，使得在深水環(huán)境條件下進行灌漿連接作業(yè)時，仍可保證大截面立柱與小截面立柱間無相對運動，結(jié)構(gòu)處于平穩(wěn)狀態(tài)，水泥漿在凝結(jié)硬化階段不受擾動，保證水泥漿凝結(jié)后的強度可到達設(shè)計預(yù)想效果。綜上所述，本實用新型具有可適應(yīng)于不同尺度立柱，海上施工簡便，結(jié)構(gòu)安全可靠性高，成本低等優(yōu)點，可以廣泛在深水環(huán)境條件下鋼結(jié)構(gòu)間的連接中應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的灌漿與焊接組合連接節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是圖1中A-A剖面俯視圖；
[0015]圖3是圖1中B處放大示意圖；
[0016]圖4是圖1中D處放大示意圖；
[0017]圖5是圖1中C-C剖面俯視圖；
[0018]圖6是在無條件穩(wěn)性整裝型深吃水浮式采油平臺上本實用新型的施工位置示意圖，圖中虛線圓圈處即為本實用新型的施工位置。

【具體實施方式】
[0019]本實用新型提供一種深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點及其海上施工方法，該節(jié)點可用于深水浮式采油平臺鋼結(jié)構(gòu)間的連接，適應(yīng)用于包括無條件穩(wěn)性整裝型深吃水浮式采油平臺等需要在海上漂浮狀態(tài)下進行大尺度鋼結(jié)構(gòu)間的連接節(jié)點型式及其海上施工方法。下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0020]如圖1?圖5所示，本實用新型的深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點包括大截面立柱I和小截面立柱2，沿軸線方向在大截面立柱I內(nèi)設(shè)置有中央通道。小截面立柱2頂部一段伸入大截面立柱I的中央通道內(nèi)，中央通道的內(nèi)壁面3與小截面立柱2頂部的外壁面4之間形成環(huán)形空間，環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置有灌漿料5。位于與小截面立柱2頂部連接的小截面立柱頂甲板6和中央通道的內(nèi)壁面3之間焊接有若干肘板7，以有效保證在灌漿期間大截面立柱I與小截面立柱2之間無相對運動。在小截面立柱2頂部，通過上層固定裝置8將小截面立柱2頂部與大截面立柱I固定連接；位于大截面立柱I底部，通過下層固定裝置9將大截面立柱I底部與小截面立柱2固定連接，進一步有效保證在灌漿期間大截面立柱I與小截面立柱2之間無相對運動，進而保證了灌漿效果。
[0021]如圖1、圖2所示，位于環(huán)形空間底部，在中央通道的內(nèi)壁面3上，由下至上依次設(shè)置有主灌漿閥10和輔注漿閥11 ;位于環(huán)形空間頂部，在中央通道的內(nèi)壁面3上設(shè)置有回流閥12。其中，主灌漿閥10連接現(xiàn)有技術(shù)中的主灌漿系統(tǒng)，輔注漿閥11連接現(xiàn)有技術(shù)中的輔灌漿系統(tǒng)，主灌漿系統(tǒng)和輔灌漿系統(tǒng)都連接回流閥12。在灌漿作業(yè)時，本實用新型采用底部灌漿，通過主灌漿閥10由中央通道底部向環(huán)形空間內(nèi)灌漿，并通過檢測回流閥12處回流漿液的比重來判斷是否結(jié)束灌漿；當主灌漿系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，則通過輔注漿閥11向環(huán)形空間內(nèi)灌漿。
[0022]上述實施例中，位于大截面立柱I底部，在環(huán)形空間底部開口處設(shè)置有封隔器13。灌漿作業(yè)前，通過封隔器13封隔住環(huán)形空間底部，防止底部漏漿，確保灌漿成功。
[0023]上述各實施例中，如圖1?圖3所示，位于環(huán)形空間內(nèi)，在中央通道的內(nèi)壁面3上、小截面立柱2的外壁面4上都間隔設(shè)置有若干剪切鍵14，剪切鍵14沿中央通道的內(nèi)壁面3和小截面立柱2的外壁面4環(huán)向設(shè)置，且中央通道的內(nèi)壁面3和小截面立柱2的外壁面4上的剪切鍵14為交錯布置(如圖3所示)。各剪切鍵14均采用焊珠、貼腳焊扁鋼或貼腳焊圓鋼制成。
[0024]上述各實施例中，如圖4所示，位于大截面立柱I周向、中央通道的內(nèi)壁面3周向、小截面立柱2的外壁面4周向以及小截面立柱頂甲板6上都間隔設(shè)置有若干環(huán)向加強筋和若干縱向加強筋，位于小截面立柱2及小截面立柱頂甲板6上的若干環(huán)向加強筋和若干縱向加強筋構(gòu)成小截面立柱艙壁16 ;位于大截面立柱I上的若干環(huán)向加強筋和若干縱向加強筋構(gòu)成大截面立柱艙壁17。
[0025]上述各實施例中，如圖4、圖5所示，若干肘板7沿小截面立柱頂甲板6周向均勻布置，每個肘板7上都預(yù)制有若干根加強筋15，加強筋15在海上安裝前已在船廠預(yù)制完成，與肘板7焊為一體。每個肘板7的底端都焊接在小截面立柱頂甲板6上，與小截面立柱艙壁16連接成一體；每個肘板7的側(cè)面都焊接在中央通道的內(nèi)壁面3上，與大截面立柱艙壁17連接成一體。肘板7與小截面立柱頂甲板6、中央通道的內(nèi)壁面3之間焊接處都采用貼腳熔透焊。
[0026]上述各實施例中，灌漿料5采用在普通水泥漿中摻入適量的鋼纖維或合成纖維制成，這樣可以有效地增加水泥漿抗疲勞能力。
[0027]如圖6所示，本實用新型還提供一種用于實現(xiàn)深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點的海上施工方法，其包括以下步驟:
[0028]I)臨時固定:當小截面立柱2到達預(yù)先設(shè)定位置時，采用上層固定裝置8和下層固定裝置9將小截面立柱2與大截面立柱I之間固定，使小截面立柱2與大截面立柱I之間無相對運動；
[0029]2)排載:采用封隔器13封住小截面立柱2與大截面立柱I的中央通道底部之間的間隙，排干中央通道內(nèi)海水；
[0030]3)灌漿:啟動灌漿系統(tǒng)，通過主灌漿閥10、回流閥12和輔注漿閥11實施灌漿作業(yè)；
[0031]4)焊接前準備:待灌漿料5凝固，通過現(xiàn)場檢驗后，開始進行焊接作業(yè)，通過升降裝置將人員和預(yù)制好的肘板7從中央通道下放至小截面立柱頂甲板6的平臺上；
[0032]5)焊接作業(yè):將每塊預(yù)制有加強筋15的肘板7底部焊接在小截面立柱頂甲板6與中央通道的內(nèi)壁3之間，實現(xiàn)將小截面立柱2與大截面立柱I之間穩(wěn)固連接成一整體。
[0033]上述各實施例僅用于說明本實用新型，各部件的連接和結(jié)構(gòu)都是可以有所變化的，在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實用新型原理對個別部件的連接和結(jié)構(gòu)進行的改進和等同變換，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種深水浮式平臺灌衆(zhòng)與焊接組合連接節(jié)點，其特征在于:它包括大截面立柱和小截面立柱，沿軸線方向在所述大截面立柱內(nèi)設(shè)置有中央通道；所述小截面立柱頂部一段伸入所述大截面立柱的中央通道內(nèi)，所述中央通道的內(nèi)壁面與所述小截面立柱頂部的外壁面之間形成環(huán)形空間，所述環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置有灌漿料；位于與所述小截面立柱頂部連接的小截面立柱頂甲板和所述中央通道的內(nèi)壁面之間焊接有若干肘板；在所述小截面立柱頂部，通過上層固定裝置將所述小截面立柱頂部與所述大截面立柱固定連接；位于所述大截面立柱底部，通過下層固定裝置將所述大截面立柱底部與所述小截面立柱固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點，其特征在于:位于所述大截面立柱周向、中央通道的內(nèi)壁面周向、小截面立柱的外壁面周向以及小截面立柱頂甲板上都間隔設(shè)置有若干環(huán)向加強筋和若干縱向加強筋，位于所述小截面立柱及所述小截面立柱頂甲板上的所述若干環(huán)向加強筋和若干縱向加強筋構(gòu)成小截面立柱艙壁；位于所述大截面立柱上的所述若干環(huán)向加強筋和若干縱向加強筋構(gòu)成大截面立柱艙壁。
3.如權(quán)利要求2所述的深水浮式平臺灌漿與焊接組合連接節(jié)點，其特征在于:若干所述肘板沿所述小截面立柱頂甲板周向均勻布置，每個所述肘板上都預(yù)制有若干根加強筋；每個所述肘板的底端都焊接在所述小截面立柱頂甲板上，與所述小截面立柱艙壁連接成一體；每個所述肘板的側(cè)面都焊接在所述中央通道的內(nèi)壁面上，與所述大截面立柱艙壁連接成一體。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的深水浮式平臺灌衆(zhòng)與焊接組合連接節(jié)點,其特征在于:位于所述環(huán)形空間底部，所述中央通道的內(nèi)壁面上，由下至上依次設(shè)置有主注漿閥和輔注漿閥，位于所述環(huán)形空間頂部，所述中央通道的內(nèi)壁面上設(shè)置有回流閥，所述主注漿閥連接主灌漿系統(tǒng)，所述輔注漿閥連接輔灌漿系統(tǒng)，所述主灌漿系統(tǒng)和輔灌漿系統(tǒng)都連接所述回流閥。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的深水浮式平臺灌楽;與焊接組合連接節(jié)點,其特征在于:位于所述大截面立柱底部，在所述環(huán)形空間底部開口處設(shè)置有封隔器。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的深水浮式平臺灌衆(zhòng)與焊接組合連接節(jié)點,其特征在于:位于所述環(huán)形空間內(nèi)，在所述中央通道的內(nèi)壁面上、小截面立柱的外壁面上都間隔設(shè)置有若干剪切鍵，所述剪切鍵沿所述中央通道的內(nèi)壁面和小截面立柱的外壁面環(huán)向設(shè)置，且所述中央通道的內(nèi)壁面和小截面立柱的外壁面上的所述剪切鍵為交錯布置。
【文檔編號】B63B35/44GK203921147SQ201420294200
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】謝彬, 姜哲, 謝文會, 王俊榮 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院