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[摘 要]导管架安装中,在陆地预制完后需装船拖运到施工海域就位。而装船质量直接影响今后平台的使用安全和使用寿命。滑移调载装船技术在埕北海域的CB11N导管架装船中取得了良好的效果。本文通过此导管架的装船实例,详细介绍浅海大型导管架的滑移调载装船技术,并提出了在技术方案里需要计算分析的相关因素。
[关键词]导管架 装船 滑移调载
中图分类号:U693.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)07-0096-01
1 滑移调载装船
导管架的装船有多种,但由于制造CB11N工地海域水深不够,大型吊装设备无法进场,装船只能靠滑移方式,施工流程如图一。
1.1 装船准备
(1)动力选择。
CB11N导管架与吊装用具共达800t之余,理论计算出需100t的动力才能拖动导管架。为减少对动力的要求,我们采用9-9滑轮2组、20t卷扬机2台的来作为滑移机具,这样单个卷扬机仅提供5.56吨的动力即可。
(2)施工船舶的准备。
根据导管架的重量和尺寸,选择合理的船舶装载。由于潮汐影响,海水面也随之波动。为保证装载时驳船滑道和陆地滑道随时处在同一水平面上,要求驳船必须有自我调载能力或辅助调整能力。CB11N导管架选择了的中大1号驳船作为导管架的运输船。中大1号驳船规格参数如下:船长85m,船宽33m,型深5.8m(空载吃水0.73m),载重量8000吨(甲板承载能力16t/m2),调载能力3000t/h。
(3)滑道铺设。
为将导管架滑移到驳船上需要铺设滑道。滑道铺设分为陆地滑块和驳船金属滑道两部分,滑道的中心尺寸为导管架底部尺寸,陆地滑道和驳船滑道要保持在同一条直线上。
装船前应该做好卷扬机的固定、滑道铺设、滑轮组和牵引点的安装、导管架滑移前的加固及临时底座拆除等工作。在滑移的最后准备阶段,滑道上凹凸不平处须切除、打磨干净,并在滑道上涂抹黄油,减少滑动阻力。
在浅海区域为防止驳船搁浅问题出现,有必要对码头进行水深探摸。我们在50*100m施工海域范围进行了水深情况测量最浅为3.1m,最深为4.4m,水深不能满足中大1号的吃水深度,因此需对此区域进行海底清淤工作。
1.2 滑移调载装船
待各项准备工作完成后,应滑移一小段,看滑移方案是否满足工程需要,并进行合理的调试。为了保证安全,在装船作业之前定期接收作业期间的天气预报,根据气象预报确定滑移时间及驳船的调载。导管架在滑移过程中应保持一定速度缓慢拖动,原则上不能停,但在调载速率与滑移速率不协调时,可以考虑暂停。滑移前进行驳船调载,使码头箱梁式滑道与驳船滑道在同一水平面上。当导管架前部底座上驳船之前,保证驳船上滑道顶面与码头上滑道顶面平齐,当导管架前部支撑底座1/2上船后停止装船,驳船减载到导管架后端底座离开码头滑道,最后滑移至到位。此过程应使装船速度和调载速度保持一致。
2 力学计算
在编制大型导管架滑移调载装船施工方案时必须要对施工中的动力要求、临时加固件等各个方面进行力学分析、计算。
①滑移动力计算
F:摩擦力,分为静、动摩擦力。
G:导管架重量
u:摩擦系数,钢材静、动摩擦系数为0.15和0.25
滑移动力为静摩擦力、动摩擦力较大者。但注意动力设备要考虑机械效率和安全系数。
②钢丝绳破断力计算
F:为钢丝绳最小破断拉力,KN
K:某一指定结构钢丝绳的最小破断拉力系数,具体值可以在GB/T8918-1996,中第7页找到
D:(代表钢丝绳的绳径) R0:代表钢丝绳的公称抗拉强度,MPA
③钢材强度校核
此工序中钢材强度校核一般只是关于剪切力的校核,根据此公式还可以计算出其它需要加固焊接的钢材面积滑道。
τ:剪切强度MPa FQ:剪切力N
AS:受力面积mm2 [τ]:许用剪切强度MPa
④风荷载
F=Ch*Cs*S*PkN
S:受风构件的正投影面积,m2;
Ch:受风构件的高度系数
Cs——受风构件形状系数
P:风压,kPa
而风压P=0.613×10-3*V2
V:风速m/s
由《海上移动平台入级与建造规范》中表2.2.2选取,高度系数Ch=1.0,构件形状系数Cs=0.5,V=13.8m/s(导管架六级以上包括六级风速禁止施工,取六级风上限值)
除此之外还有拖航稳性计算,驳船减加载计算、其它材料受力力矩分析计算等等,虽然分析计算非常繁琐,但它对滑移调载装船的安全、质量有着重要的保障作用,并可以节约施工费用。
5 总结
浅海大型导管架滑移调载装船是吊装装船除外的一个常用方法,虽然滑移前准备工作繁琐、效率不高,风险较大,但不为因导管架安装场地、水域深度和吊装费用高制约的合理方案技术。滑移调载装船在CB11N导管架以至埕北油田其它导管架的装船中发挥着良好的效果,显示了一定的科学性、经济性和实用性。通过CB11N导管架的滑移调载装船实例,介绍了大型导管架的滑移调载装船技术和滑移施工方案中相關力学计算,为以后的施工提供一定帮助。
参考文献
[1] 王衍鑫.大型导管架滑移装船过程分析及软件开发[D].中国海洋大学.2010-06-01.
[2] 刘冬冬.基于分步调载的滑移装船过程优化技术研究[D].天津大学.2008-05-01.
[关键词]导管架 装船 滑移调载
中图分类号:U693.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)07-0096-01
1 滑移调载装船
导管架的装船有多种,但由于制造CB11N工地海域水深不够,大型吊装设备无法进场,装船只能靠滑移方式,施工流程如图一。
1.1 装船准备
(1)动力选择。
CB11N导管架与吊装用具共达800t之余,理论计算出需100t的动力才能拖动导管架。为减少对动力的要求,我们采用9-9滑轮2组、20t卷扬机2台的来作为滑移机具,这样单个卷扬机仅提供5.56吨的动力即可。
(2)施工船舶的准备。
根据导管架的重量和尺寸,选择合理的船舶装载。由于潮汐影响,海水面也随之波动。为保证装载时驳船滑道和陆地滑道随时处在同一水平面上,要求驳船必须有自我调载能力或辅助调整能力。CB11N导管架选择了的中大1号驳船作为导管架的运输船。中大1号驳船规格参数如下:船长85m,船宽33m,型深5.8m(空载吃水0.73m),载重量8000吨(甲板承载能力16t/m2),调载能力3000t/h。
(3)滑道铺设。
为将导管架滑移到驳船上需要铺设滑道。滑道铺设分为陆地滑块和驳船金属滑道两部分,滑道的中心尺寸为导管架底部尺寸,陆地滑道和驳船滑道要保持在同一条直线上。
装船前应该做好卷扬机的固定、滑道铺设、滑轮组和牵引点的安装、导管架滑移前的加固及临时底座拆除等工作。在滑移的最后准备阶段,滑道上凹凸不平处须切除、打磨干净,并在滑道上涂抹黄油,减少滑动阻力。
在浅海区域为防止驳船搁浅问题出现,有必要对码头进行水深探摸。我们在50*100m施工海域范围进行了水深情况测量最浅为3.1m,最深为4.4m,水深不能满足中大1号的吃水深度,因此需对此区域进行海底清淤工作。
1.2 滑移调载装船
待各项准备工作完成后,应滑移一小段,看滑移方案是否满足工程需要,并进行合理的调试。为了保证安全,在装船作业之前定期接收作业期间的天气预报,根据气象预报确定滑移时间及驳船的调载。导管架在滑移过程中应保持一定速度缓慢拖动,原则上不能停,但在调载速率与滑移速率不协调时,可以考虑暂停。滑移前进行驳船调载,使码头箱梁式滑道与驳船滑道在同一水平面上。当导管架前部底座上驳船之前,保证驳船上滑道顶面与码头上滑道顶面平齐,当导管架前部支撑底座1/2上船后停止装船,驳船减载到导管架后端底座离开码头滑道,最后滑移至到位。此过程应使装船速度和调载速度保持一致。
2 力学计算
在编制大型导管架滑移调载装船施工方案时必须要对施工中的动力要求、临时加固件等各个方面进行力学分析、计算。
①滑移动力计算
F:摩擦力,分为静、动摩擦力。
G:导管架重量
u:摩擦系数,钢材静、动摩擦系数为0.15和0.25
滑移动力为静摩擦力、动摩擦力较大者。但注意动力设备要考虑机械效率和安全系数。
②钢丝绳破断力计算
F:为钢丝绳最小破断拉力,KN
K:某一指定结构钢丝绳的最小破断拉力系数,具体值可以在GB/T8918-1996,中第7页找到
D:(代表钢丝绳的绳径) R0:代表钢丝绳的公称抗拉强度,MPA
③钢材强度校核
此工序中钢材强度校核一般只是关于剪切力的校核,根据此公式还可以计算出其它需要加固焊接的钢材面积滑道。
τ:剪切强度MPa FQ:剪切力N
AS:受力面积mm2 [τ]:许用剪切强度MPa
④风荷载
F=Ch*Cs*S*PkN
S:受风构件的正投影面积,m2;
Ch:受风构件的高度系数
Cs——受风构件形状系数
P:风压,kPa
而风压P=0.613×10-3*V2
V:风速m/s
由《海上移动平台入级与建造规范》中表2.2.2选取,高度系数Ch=1.0,构件形状系数Cs=0.5,V=13.8m/s(导管架六级以上包括六级风速禁止施工,取六级风上限值)
除此之外还有拖航稳性计算,驳船减加载计算、其它材料受力力矩分析计算等等,虽然分析计算非常繁琐,但它对滑移调载装船的安全、质量有着重要的保障作用,并可以节约施工费用。
5 总结
浅海大型导管架滑移调载装船是吊装装船除外的一个常用方法,虽然滑移前准备工作繁琐、效率不高,风险较大,但不为因导管架安装场地、水域深度和吊装费用高制约的合理方案技术。滑移调载装船在CB11N导管架以至埕北油田其它导管架的装船中发挥着良好的效果,显示了一定的科学性、经济性和实用性。通过CB11N导管架的滑移调载装船实例,介绍了大型导管架的滑移调载装船技术和滑移施工方案中相關力学计算,为以后的施工提供一定帮助。
参考文献
[1] 王衍鑫.大型导管架滑移装船过程分析及软件开发[D].中国海洋大学.2010-06-01.
[2] 刘冬冬.基于分步调载的滑移装船过程优化技术研究[D].天津大学.2008-05-01.