半潛平臺(tái)資料

1、海上半潛式平臺(tái)的相關(guān)調(diào)研資料匯編4.1海洋石油981海洋石油981深水半潛式鉆井平臺(tái)，簡(jiǎn)稱“海洋石油 981”，中國(guó)海油深海油 氣開(kāi)發(fā)五型六船之一，是根據(jù)中國(guó)海洋石油總公司（簡(jiǎn)稱“中海油”）的需求和 設(shè)計(jì)理念，由中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七八研究所設(shè)計(jì)、上海外高橋造船有限公 司承建的，耗資60億元，中海油擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，由中海油服租賃并運(yùn)營(yíng)理。 該平臺(tái)采用美國(guó)F&G公司ExD系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化及增強(qiáng)了動(dòng)態(tài)定位能 力，以及錨泊定位，是在考慮到南海惡劣的海況條件下設(shè)計(jì)的，整合了全球一流的 設(shè)計(jì)理念、一流的技術(shù)和裝備，所以它還有著“高精尖”內(nèi)涵。除了通過(guò)緊急關(guān)斷 閥、遙控聲吶、水下機(jī)器人等常

2、規(guī)方式關(guān)斷井口，該平臺(tái)還增添了智能關(guān)斷方式， 即在傳感器感知到全面失電、失壓等緊急情況下，自動(dòng)關(guān)斷井口以防井噴。設(shè)計(jì)能 力可抵御兩百年一遇的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，首次采用最先進(jìn)的本質(zhì)安全型水下防噴器系統(tǒng)， 具有自航能力，還有世界一流的動(dòng)力定位系統(tǒng)。主要參數(shù)海洋石油981深水半潛式鉆井平臺(tái)長(zhǎng)114米，寬89米，面積比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球 場(chǎng)還要大，平臺(tái)正中是約56層樓高的井架。該平臺(tái)自重30670噸，承重量12.5萬(wàn) 噸，可起降中國(guó)最大的“ Sikorsky S -92型”直升機(jī)。作為一架兼具勘探、鉆井、 完井和修井等作業(yè)功能的鉆井平臺(tái)，“海洋石油981 ”代表了海洋石油鉆井平臺(tái)的一流水平，最大作業(yè)水深3000米，

3、最大鉆井深度可達(dá)10000米。該平臺(tái)總造價(jià)近 60億元。4.2 “油服創(chuàng)新號(hào)”鉆井平臺(tái)“油服創(chuàng)新號(hào)” 鉆井平臺(tái)是按照挪威海域的相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)來(lái) 設(shè)計(jì)和建造的半潛式鉆井平臺(tái)，滿足挪威石油安全管理局、挪威海事局、挪威船級(jí) 社、挪威石油工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及傳統(tǒng)半潛式鉆井平臺(tái)的相關(guān)要求，具備在全球海況最 復(fù)雜的挪威北海海域作業(yè)的能力，同時(shí)適用于全球其他海域?！坝头?chuàng)新號(hào)” 鉆井平臺(tái)長(zhǎng)104.5米、型寬65米、型深36.85米，設(shè)計(jì)吃 水9.5米17.75米，作業(yè)水深70- 750米，最大垂直鉆井深度 7500米，最大可變 甲板載荷4000噸，額定居住人員120人，集鉆修井、居住等功能于一身。DP

4、3動(dòng)力 定位系統(tǒng)及無(wú)人值班的機(jī)艙設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)在駕駛室及操作室集中遙控操作?！坝?服創(chuàng)新號(hào)”關(guān)鍵設(shè)備的選配和建造均滿足挪威石油安全管理局最新AoC標(biāo)準(zhǔn)。4.3勘探三號(hào)#勘探三號(hào)半潛式鉆井平臺(tái)是中國(guó)第一座半潛式鉆井平臺(tái)，隸屬中國(guó)石化集團(tuán)上 海海洋石油局，1984年6月由上海708研究所、上海船廠、海洋地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合設(shè) 計(jì)，上海船廠建造，于1984年7月正式交付使用。該平臺(tái)總長(zhǎng)91米，寬71米， 高約30米，性能優(yōu)良，設(shè)備先進(jìn)，安全可靠，達(dá)到了那時(shí)國(guó)際上同類型半潛式鉆 井平臺(tái)的水平，同時(shí)具有中國(guó)船級(jí)社和美國(guó)船級(jí)社的入級(jí)證書(shū)，建成后立即投入到 東海油氣田的勘探工作中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了 “平湖”等許多高產(chǎn)油

5、氣井，并曾創(chuàng)出當(dāng)時(shí) 中國(guó)海上鉆井深度達(dá)5000米的紀(jì)錄，為中國(guó)東海油氣田的開(kāi)發(fā)作出了重大貢獻(xiàn)?？碧饺?hào)半潛式鉆井平臺(tái)適用于水深、海況較惡劣的海區(qū)。該平臺(tái)由一座箱式 甲板（亦稱平臺(tái)甲板）6根大型立柱、一座高大井架和兩只潛艇式的沉墊組成。從 沉墊底部到平臺(tái)的上甲板有35.2米高，相當(dāng)于一座12層的高樓，如果算到井架頂 部總高有100米，總長(zhǎng)91米，總寬71米，工作排水量219910噸，工作吃水2米， 平臺(tái)上裝有900項(xiàng)，8600多臺(tái)件機(jī)電設(shè)備。平臺(tái)甲板被 6根直徑9米的主柱高高地 托在高空。它除了包括鉆井、泥漿、固井、防噴系統(tǒng)在內(nèi)的全套鉆探設(shè)備外，還配 置了 4組（8臺(tái)）150噸的電動(dòng)錨機(jī)，5組6

6、60千瓦的柴油發(fā)電機(jī)組。同時(shí)，船上還 配有潛水鐘和甲板減壓艙組成的200米飽和潛水系統(tǒng)，防火、防爆和可燃性氣體自南海二號(hào)半潛式鉆井平臺(tái)是一艘有自航能力的半潛式鉆井船（亦稱鉆井臺(tái)）。 它原是挪威阿科集團(tuán)（Aker Group）設(shè)計(jì)并于1974年同時(shí)建造成德兩艘姐妹船的一 艘。其型號(hào)為：Aker-H3，原船名叫格尼.多爾芬（Borgny Dolghin）.1975 年首先在 挪威北海海域鉆井（還改造過(guò)起重浮船），先后打井11 口。1977年賣給我國(guó)原南海石油公司，1978年3月被拖至我國(guó)南海，而被命名為南海二號(hào)的。 1978年4 月至1979年11月，在我國(guó)南海鶯歌海海域鉆井三口（井深分別為 23

7、35米，2850 米，2500米）總進(jìn)尺7685米。該平臺(tái)在挪威北海和我國(guó)南海海域使用了五年鉆井14 口后，船體，特別是舾裝設(shè)備均需要進(jìn)行大修，因此于1979年11月28日停止使用于1980年4月至9月送日本進(jìn)行修理。在日本主要修理了錨機(jī)、大型交流直流電機(jī)和液壓部分等設(shè)備， 同時(shí)結(jié)合我國(guó)國(guó)內(nèi)使用的實(shí)際情況，增加了一層生活艙和一些相關(guān)的設(shè)備，改建了 直升飛機(jī)坪，對(duì)原二組空調(diào)設(shè)備進(jìn)行了擴(kuò)建，并另增添了一組空調(diào)設(shè)備。日本修理 后，返航至海南島三亞港停泊，待修鉆井等設(shè)備。“南海5號(hào)”長(zhǎng)92.35米，高117.7米，重11640噸，海底鉆井深度達(dá)5000 米，隸屬于中國(guó)海洋石油服務(wù)股份有限公司，1984

8、年投入營(yíng)運(yùn)。4.6南海6號(hào)5“南海6號(hào)”鉆井平臺(tái)是中海油公司的一條自航半潛式近海鉆井船，1982年由瑞典GVA船廠建造，由美國(guó)弗雷德戈得曼公司設(shè)計(jì)，能夠在60457米水深中工作，鉆井深度達(dá)7842米勘探四號(hào)是1983年由新加坡遠(yuǎn)東船廠建造的一條半潛式鉆井平臺(tái)，設(shè)計(jì)型式 為I 一 929,人級(jí)于ABS最大鉆井作業(yè)深度為7620m最大作業(yè)水深600m平臺(tái) 建成后一直在英國(guó)北海海域從事鉆井作業(yè)。1 995年被中國(guó)石化集團(tuán)新星石油公司 的前身地質(zhì)礦產(chǎn)部石油地質(zhì)海洋地質(zhì)局買入。9第二部分 初步設(shè)計(jì)方案第 5 章 海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)方案設(shè)計(jì)原則及要點(diǎn)5.1 設(shè)計(jì)原則平臺(tái)按“ CCS規(guī)范和規(guī)則規(guī)

9、定以及相關(guān)的各項(xiàng)國(guó)家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì) ：（1）平臺(tái)拖航條件滿足“ CCS航區(qū)的要求；（2）平臺(tái)總體性能遵照先進(jìn)性和適航性相結(jié)合的原則；（3）可靠性基礎(chǔ)上的安全與創(chuàng)新性相結(jié)合的原則；（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則；（5）配套設(shè)施操作維護(hù)方便的原則；（6）生活設(shè)施完善舒適的原則。5.2 設(shè)計(jì)規(guī)范海上移動(dòng)平臺(tái)安全規(guī)則（ 1992） 船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則（ 1999） 海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范（ 2005） 海上平臺(tái)安全規(guī)則、海上移動(dòng)平臺(tái)安全規(guī)則補(bǔ)充規(guī)定（ 1994） 海上固定平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范補(bǔ)充規(guī)定（ 1994） 鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范（ 2006） 鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范（修改通

10、報(bào)） 2007材料與焊接規(guī)范（ 2006）材料與焊接規(guī)范修改通報(bào)（ 2007）5.3 設(shè)計(jì)要求及要點(diǎn)設(shè)計(jì)工況（1）工作平臺(tái)的強(qiáng)度分析應(yīng)至少考慮以下設(shè)計(jì)工況：正常作業(yè)工況、遷移工況、 升降工況和自存工況。必要時(shí)，還應(yīng)對(duì)事故工況予以特殊考慮。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)遷移 工況、升降工況和自存工況予以特別關(guān)注。（2）正常作業(yè)工況系指在規(guī)定的環(huán)境條件下，工作平臺(tái)滿載并升到預(yù)定標(biāo)高進(jìn)行 正常作業(yè)時(shí)的狀態(tài)。（3）遷移工況系指工作平臺(tái)進(jìn)行遷移過(guò)程中的狀態(tài)，可分為工作區(qū)域內(nèi)遷移工況 和遠(yuǎn)洋遷移工況。（4）升降工況系指工作平臺(tái)升降樁腿，預(yù)壓及升、降平臺(tái)主體時(shí)的狀態(tài)。（5）自存工況系指極端環(huán)境條件下，工作平臺(tái)不能繼續(xù)作業(yè)，但

11、可通過(guò)調(diào)整可變載荷或放棄部分載荷以及其他措施以達(dá)到某種較為安全的狀態(tài)。設(shè)計(jì)載荷（1）每種設(shè)計(jì)工況均應(yīng)考慮靜載工況和靜載荷與環(huán)境載荷相組合的工況。環(huán)境載 荷按本篇第2章計(jì)算，各設(shè)計(jì)工況的相應(yīng)安全系數(shù)按本篇第 3章第3節(jié)取用。（2）正常作業(yè)工況： 靜載荷包括平臺(tái)重量、所有固定裝置、供應(yīng)品和壓載重量以 及作業(yè)載荷；環(huán)境載荷取操作手冊(cè)中正常作業(yè)允許的最大風(fēng)、波浪、海流要素或載 荷以及海床支承力。（3）遷移工況：靜載荷包括遷移時(shí)平臺(tái)重量、所有固定裝置、供應(yīng)品和壓載重量以及浮力；環(huán)境載荷： 工作范圍內(nèi)遷移：風(fēng)速不小于 36m/s（ 70kn），波浪載荷 按工作區(qū)域內(nèi)遷移環(huán)境條件確定波浪要素，且與海流按最不

12、利情況進(jìn)行組合； 遠(yuǎn)洋遷移：風(fēng)速不小于51.5m/s（ 100kn）,波浪載荷按最大遷移環(huán)境條件確定波浪 要素，且與海流載荷按最不利情況進(jìn)行組合；應(yīng)考慮平臺(tái)傾斜和運(yùn)動(dòng)加速度以及拖 纜拉力的影響。（4）升降工況：靜載荷為升降平臺(tái)主體或樁腿時(shí)的平臺(tái)重量、固定裝置、供應(yīng)品 和壓載重量等；環(huán)境載荷取操作手冊(cè)中規(guī)定的允許升降平臺(tái)主體或樁腿時(shí)的最大 風(fēng)、浪和海流要素或載荷。（5）自存工況：靜載荷為適應(yīng)自存狀態(tài)的平臺(tái)重量、固定裝置、供應(yīng)品和壓載重 量等；環(huán)境載荷取操作手冊(cè)中規(guī)定的平臺(tái)自存時(shí)的最大風(fēng)暴條件。海床條件平臺(tái)的作業(yè)海床條件由業(yè)主/作業(yè)者提供并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任，CCS與海床條件有 關(guān)的所有入級(jí)要求應(yīng)基于業(yè)

13、主/操作者提供的海床條件。業(yè)主/作業(yè)者應(yīng)確保平臺(tái) 的實(shí)際海床條件不劣于其設(shè)計(jì)的假定值。海床條件應(yīng)記錄在平臺(tái)的操作手冊(cè)中。氣隙（1）氣隙系指平臺(tái)主體升到作業(yè)位置時(shí)，主體結(jié)構(gòu)最低構(gòu)件下沿與最大設(shè)計(jì)波高的波峰之間的凈空距離（見(jiàn)下圖）。氣隙 C為Ci和1.2m之小者：C廠出 H2 H3 m式中：H1 天文潮高，mH2 風(fēng)暴潮高，mH3 最大設(shè)計(jì)波浪在基準(zhǔn)水面上的高度，m主體結(jié)構(gòu)（1）工作平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)可分為主桁和其他結(jié)構(gòu)兩類。主桁是連接樁腿圍阱的強(qiáng)力 結(jié)構(gòu)，通常由底板、舷側(cè)板、強(qiáng)力甲板、沿主桁長(zhǎng)度方向的內(nèi)側(cè)壁或水密艙壁以及 連接并支撐這些艙壁的桁材所組成。（2）工作平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成一完整結(jié)構(gòu)，使其具

14、有足夠的強(qiáng)度以承受由所有 樁腿支撐在升起位置時(shí)所產(chǎn)生的全部應(yīng)力。應(yīng)采用公認(rèn)接受的方法將所有的固定載 荷和可變載荷從其作用位置分配至樁腿。主體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸的確定應(yīng)與此載荷的 分布相一致，且應(yīng)不小于相關(guān)規(guī)定。構(gòu)件尺寸的確定應(yīng)符合規(guī)范中有關(guān)總體強(qiáng)度、 局部強(qiáng)度和許用應(yīng)力的要求。（3）固樁區(qū)構(gòu)件尺寸應(yīng)滿足總體強(qiáng)度和局部強(qiáng)度的要求，且應(yīng)不低于對(duì)甲板室的 尺寸要求。該區(qū)域構(gòu)件與其他部位構(gòu)件連接應(yīng)有恰當(dāng)?shù)倪^(guò)渡。在固樁區(qū)及其附近 0.1主桁長(zhǎng)度范圍內(nèi)的殼板上原則上不應(yīng)開(kāi)孔。必需開(kāi)孔時(shí)應(yīng)做適當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)，并應(yīng)經(jīng) CCS同 意。沉墊與樁靴（1）沉墊和樁靴的主要構(gòu)件尺寸一般按 CCS規(guī)范有關(guān)要求進(jìn)行計(jì)算確定。一般情 況

15、下，對(duì)于沉墊和樁靴結(jié)構(gòu)的專門(mén)分析應(yīng)采用局部三維有限元的方法進(jìn)行強(qiáng)度分析 與校核。模型應(yīng)能表征所有主要構(gòu)件的應(yīng)力分布。沉墊和樁靴結(jié)構(gòu)的板材磨耗許用 值應(yīng)不小于3.5mm（2）在樁靴的計(jì)算分析中，應(yīng)考慮所有的情況，以確定最危險(xiǎn)的作用模式。對(duì)于 載荷及組合，應(yīng)至少考慮以下作用情況： 將樁腿的最大預(yù)壓力以集中和/或分布的方式作用在樁靴與海底的初始接觸和 / 或整個(gè)底部的面積上（取其最不利的作用方式）； 作用在整個(gè)底部面積上的最大樁腿力按線性壓力分布，即一端為零，另一端為 平均值的2倍； 壓力分布應(yīng)包含所有可能的波浪作用方位； 適用時(shí)，應(yīng)對(duì)平臺(tái)在移動(dòng)時(shí)樁靴不完全伸縮回去的情況予以特別關(guān)注。必要時(shí)， 應(yīng)對(duì)

16、該種情況的樁腿和樁靴之間的連接做專門(mén)的詳細(xì)分析。（3）應(yīng)對(duì)沉墊/樁靴與樁腿的連接區(qū)域和沉墊/樁靴結(jié)構(gòu)內(nèi)部的連接件、框架和 撐柱加以特別注意，以使其能恰當(dāng)傳遞樁腿和沉墊/樁靴之間的載荷。（4）不與海水連通的液艙艙壁的構(gòu)件尺寸應(yīng)不小于 CCS鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī) 范對(duì)深艙的要求，其設(shè)計(jì)水頭應(yīng)取至天文潮和風(fēng)暴潮的設(shè)計(jì)水面處。（5） 沖刷對(duì)沉墊坐底面積的影響應(yīng)予以考慮。坐底面積喪失率可按20%計(jì)算。如 裝有裙板，將對(duì)其效應(yīng)給予特殊考慮。（6）沉墊和樁靴的設(shè)計(jì)應(yīng)能承受當(dāng)平臺(tái)處于漂浮狀態(tài)并經(jīng)受波浪運(yùn)動(dòng)作用時(shí)觸底 的沖擊，且應(yīng)使強(qiáng)度有較大的富裕。樁腿（1）工作平臺(tái)的樁腿通常設(shè)為三腿或四腿。樁腿可分為殼體式或

17、桁架式。殼體式 樁腿可有筋或無(wú)筋兩種形式。樁腿端可設(shè)有各自獨(dú)立的樁靴或所有樁腿端連接在底 部的整體沉墊上，以阻止樁體過(guò)度貫入海底中。（2）應(yīng)對(duì)樁腿結(jié)構(gòu)進(jìn)行本節(jié)所述工況的計(jì)算分析和強(qiáng)度校核，以確定構(gòu)件尺寸。 設(shè)計(jì)水深大于100m或位于極嚴(yán)重的環(huán)境條件海域時(shí)，應(yīng)考慮動(dòng)力效應(yīng)的影響。所 有的計(jì)算應(yīng)采用公認(rèn)的或經(jīng)CCS認(rèn)可的計(jì)算方法。（3）應(yīng)注意工作平臺(tái)在正常作業(yè)工況和自存工況時(shí)，樁腿的主要部分、樁靴和升 降室結(jié)構(gòu)將可能達(dá)到危險(xiǎn)臨界狀態(tài)；在遷移工況時(shí)，樁腿的下部和升降室結(jié)構(gòu)將可 能達(dá)到危險(xiǎn)臨界狀態(tài)。此外，應(yīng)對(duì)樁腿在主結(jié)構(gòu)支撐點(diǎn)處的剪力加以特別注意。（4）在平臺(tái)遷移中，應(yīng)使得樁腿對(duì)于平臺(tái)在任一預(yù)期高度位

18、置上的支承有足夠的 強(qiáng)度安全保證，且該位置應(yīng)記載于作業(yè)手冊(cè)中。（5）對(duì)于桁架式樁腿結(jié)構(gòu)，主弦桿的長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)不超過(guò) 40或整個(gè)樁腿長(zhǎng)細(xì)比2/3 的小者，否則應(yīng)對(duì)桿件進(jìn)行計(jì)入結(jié)點(diǎn)剛度和偏心效應(yīng)的彎曲一壓縮失穩(wěn)模式的屈曲 強(qiáng)度驗(yàn)證。（6）由于軸向壓縮引起的樁腿整體側(cè)向位移所引起的二次力和力矩應(yīng)加以考慮， 并按下式計(jì)入P- 效應(yīng)：_LmPe式中：s 主船體線彈性一階側(cè)向位移， mp樁腿平均受壓載荷，如將平臺(tái)的總樁腿力除以樁腿根數(shù)所得之值;Pe 整根樁腿的彈性臨界力（歐拉力），取與同一單位制。（7）如平臺(tái)樁腿采用高強(qiáng)度淬火回火鋼，則應(yīng)對(duì)樁腿與沉墊或樁靴連接處的焊接 規(guī)程（如預(yù)熱和冷卻率）予以特殊考慮。任一

19、焊縫的無(wú)損探傷檢測(cè)工作應(yīng)在其施焊 完成后的至少48小時(shí)之后才能進(jìn)行。（8）正常作業(yè)工況和自存工況 載荷按最大靜重力載荷、風(fēng)、浪、流最不利組合及樁腿變形引起的附加彎矩計(jì) 算。 插樁式樁腿應(yīng)按海底泥面下3m處鉸支來(lái)模擬其有限元模型的邊界條件。 帶有獨(dú)立樁靴的樁腿在設(shè)置底端部的邊界條件時(shí)，可按樁腿 /樁靴的貫入深度 給予適當(dāng)考慮。 樁腿上所受波浪和海流載荷一般按第 2章第3節(jié)計(jì)算。對(duì)于帶有齒條的圓柱形弦桿、三角形弦桿或其他非圓管形構(gòu)件的拖曳力慣性系數(shù)Cd和Cm之值，應(yīng)由試驗(yàn)或有關(guān)文獻(xiàn)資料確定。 當(dāng)深水工作平臺(tái)在較淺海區(qū)作業(yè)時(shí)，還應(yīng)對(duì)高聳在平臺(tái)主體甲板以上的樁腿部 分作振動(dòng)分析。（9）遷移工況 工作區(qū)

20、域內(nèi)遷移時(shí)，作用在樁腿上的計(jì)算彎矩M按下式確定：M = M1 1.2M 2 kN m式中：Mi 平臺(tái)在固有周期下縱搖或橫搖單邊擺幅為6時(shí)的樁腿動(dòng)彎矩，kN mM2平臺(tái)傾斜6時(shí)樁腿重量產(chǎn)生的靜彎矩，kN - m 在對(duì)工作區(qū)域內(nèi)遷移工況的分析中，應(yīng)對(duì)所建議的樁腿任一垂向位置的構(gòu)造布 置進(jìn)行分析研究，內(nèi)容應(yīng)包括結(jié)構(gòu)和穩(wěn)性方面。批準(zhǔn)的樁腿位置應(yīng)載入平臺(tái)的操作 手冊(cè)中。 遠(yuǎn)洋遷移時(shí)，作用在樁腿上的計(jì)算彎矩 M按下式確定：M 二 M3 M4 M5 kN m式中：M3 預(yù)期最嚴(yán)重遷移環(huán)境中由平臺(tái)運(yùn)動(dòng)加速度引起的彎矩，kN - mM4與相同環(huán)境中由平臺(tái)運(yùn)動(dòng)重力引起的彎矩，kN - mM 5 相應(yīng)的風(fēng)壓力矩，k

21、N mM亦可用認(rèn)可的方法或模型試驗(yàn)求得；M亦可按周期10s，單邊橫搖擺幅15或單邊縱搖擺幅10時(shí)的彎矩及平臺(tái)在 相應(yīng)傾角時(shí)重力彎矩的120%求得。 應(yīng)注意在遷移工況時(shí)主要波浪周期與樁腿固有周期是否接近，如有共振可能或 振幅太大時(shí)應(yīng)采取措施。 遠(yuǎn)洋遷移時(shí) , 應(yīng)對(duì)樁腿采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧?，必要時(shí)可將樁腿拆去一段。 批準(zhǔn)的遠(yuǎn)洋遷移環(huán)境條件應(yīng)載入平臺(tái)的操作手冊(cè)中。(10) 升降工況 應(yīng)考慮最大傾覆載荷的作用。該載荷應(yīng)按平臺(tái)實(shí)際可變載荷與環(huán)境載荷的最不 利組合來(lái)確定，且應(yīng)計(jì)入導(dǎo)致樁腿發(fā)生側(cè)向位移的力和彎矩的作用。 對(duì)樁腿操作，建議如下： 樁腿下放至即將觸及海底：樁腿應(yīng)設(shè)計(jì)成可承受即觸未觸前可能作用在其無(wú)

22、支 撐段上的動(dòng)載荷，且還能承受平臺(tái)仍處在漂浮狀態(tài)，由于波浪作用引起樁腿撞擊海 底而產(chǎn)生的撞擊載荷；樁腿下放指導(dǎo)：樁腿下放時(shí)的平臺(tái)最大設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)、海底狀況和海況應(yīng)清晰地示 于平臺(tái)的操作手冊(cè)中。當(dāng)作業(yè)區(qū)域條件超過(guò)許用限制時(shí)，不得將樁腿觸及海底。 沒(méi)有沉墊的樁腿應(yīng)能承受預(yù)壓載荷，即預(yù)壓載荷應(yīng)不小于極端環(huán)境條件下的最 大重力載荷和傾覆載荷之和。批準(zhǔn)的預(yù)壓載荷應(yīng)載入平臺(tái)的操作手冊(cè)中。 升降裝置處的結(jié)構(gòu)(1) 升降室主結(jié)構(gòu)和構(gòu)架應(yīng)具有足夠強(qiáng)度抵抗和適當(dāng)傳遞樁腿與主結(jié)構(gòu)之間的載 荷。應(yīng)按最大設(shè)計(jì)載荷校核升降裝置處的結(jié)構(gòu)承載構(gòu)件。(2) 一般情況下，對(duì)于升降室主結(jié)構(gòu)和構(gòu)架結(jié)構(gòu)的專門(mén)分析應(yīng)采用局部三維有限元 方法

23、進(jìn)行強(qiáng)度分析與校核。模型應(yīng)能表征所有主要構(gòu)件的應(yīng)力分布。甲板室結(jié)構(gòu) 甲板室應(yīng)按其大小、功能和所處位置具備足夠的強(qiáng)度。其構(gòu)件尺寸應(yīng)符合 CCS規(guī)范有關(guān)要求。若甲板室靠近平臺(tái)舷側(cè)時(shí)，則其構(gòu)件尺度可要求滿足ccs鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范第 2 篇第 2 章第 18 節(jié)中對(duì)于無(wú)保護(hù)前端壁的有關(guān)要求。19第 6 章 海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)形 式選取6.1 樁腿結(jié)構(gòu)形式樁腿是海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)的關(guān)鍵。工作平臺(tái)的主體依靠樁腿的 支撐才得以升離水面，使平臺(tái)處于鉆井作業(yè)狀態(tài)。樁腿的作用除了支撐平臺(tái)的全部 重量外，還要經(jīng)受住各種環(huán)境外力的作用。當(dāng)作業(yè)水深加大時(shí), 樁腿的長(zhǎng)度、尺寸和重量迅

24、速增加 , 作業(yè)和拖航狀態(tài)的穩(wěn)性亦變差。所以，工作平臺(tái)最大的作業(yè)水深 受到制約，作業(yè)范圍限于大陸架200m水深以內(nèi)。樁腿的設(shè)計(jì)主要取決于以下幾點(diǎn)：（1）所承受平臺(tái)的全部重量；（2）所承受的波浪載荷的大?。唬?）平臺(tái)在動(dòng)力響應(yīng)下的強(qiáng)度和穩(wěn)性；（4）與升降裝置的連接；（5）安裝方法和制造費(fèi)用。樁腿結(jié)構(gòu)形式有柱體式和桁架式兩大類。殼體式樁腿由鋼板焊接成封閉式結(jié)構(gòu) , 其斷面有圓柱形和方箱形兩種 , 殼體式 樁腿可有加筋或無(wú)加筋兩種形式，一般用于作業(yè)水深60m以下的自升式平臺(tái)。如工作水深再增大，用殼體式樁腿不夠經(jīng)濟(jì)，主要是所受波浪力隨樁腿尺寸增加而大大 增加，樁腿重量也大大增加。一般來(lái)說(shuō)，殼體式樁腿的

25、制造比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也堅(jiān) 固。桁架式樁腿由弦桿、水平撐桿和斜撐桿組成 , 其截面有三角形和正方形。由于 透空，樁腿上的波浪力和海流力大大減小。在樁腿弦桿上帶有齒條，與齒輪齒條升 降裝置配合，桁架式樁腿常用于深水海域作業(yè)。殼體式樁腿桁架式樁腿根據(jù)調(diào)研結(jié)果，工作水深在40m以下的自升式平臺(tái)均采用的是殼體式樁腿，40m以上的均采用的是桁架式樁腿。而從瓊州海峽大橋的選線情況來(lái)看，平臺(tái)的工作水深為45米左右。綜合考慮到海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)在瓊州海峽大橋施工上，以及將來(lái)可能在更深的海域工作等因素，“海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)研究”項(xiàng)目，把工作平臺(tái)的目標(biāo)工作水位定在80m因此，工作平臺(tái)選用桁架式

26、作為樁腿的結(jié)構(gòu)形式。6.2桁架式樁腿支撐形式樁腿的支撐型式主要由以下三種：K型，X型，倒K型，如圖所示:K型X型倒K型F表為這三種型式支撐結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)對(duì)比:型式相同桿件重量相同波浪載荷相同強(qiáng)度相同桿件尺寸波浪載荷強(qiáng)度重量強(qiáng)度重量波浪載荷重量波浪載荷強(qiáng)度K127%38%100%25%238%142%107%107%31%X100%100%100%100%100%100%100%100%100%倒K100%48%100%48%187%112%84%84%31%以X型支撐型式計(jì)算得到的數(shù)據(jù)為參考，在相同桿件重量條件下，K型支撐型式和倒K型支撐型式的強(qiáng)度分別只能達(dá)到 X型支撐型式強(qiáng)度的38唏口 48%在

27、相同 波浪載荷下，K型支撐型式和倒K型支撐型式的強(qiáng)度分別只能達(dá)到 X型支撐型式強(qiáng) 度的25唏口 48%在相同強(qiáng)度條件下，K型支撐型式和倒K型支撐型式的重量要遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過(guò)X型支撐型式，分別為其重量的238呀口 187%而在相同桿件尺寸下，K型支撐 型式和倒K型支撐型式的強(qiáng)度均只有 X型支撐強(qiáng)度的31%通過(guò)以上分析，海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)樁腿支撐型式選用X型更具安全性和經(jīng)濟(jì)性。6.3樁靴型式樁腿下端的結(jié)構(gòu)型式具有重要的意義，因?yàn)檫@部分結(jié)構(gòu)是直接與海底向接觸 的，是支承面，是基礎(chǔ)。按海底地貌和土質(zhì)的不同，可采用插樁型、箱型、沉墊型 等。插樁型的樁腿下端具有較小的支承面，甚至略帶錐形，以適應(yīng)較硬

28、的海底。這 種型式不適宜于軟土地基。樁腿下端的結(jié)構(gòu)型式用得最多的是箱型，它在每一根樁 腿的下端附有一樁腳箱，亦稱樁靴，這樣可以增大海底支承面積從而減小樁腿插入 海底的深度。減小插入深度的意義不僅在于減小樁腿長(zhǎng)度，更重要的是提高了插樁 和拔樁作業(yè)的安全性，尤其在軟性基土上作業(yè)。樁腳箱的平面形狀有圓形、方形、 多角形等。/L/ /71/幾種常見(jiàn)的樁靴型式帶樁靴的樁腿一般說(shuō)可兼顧軟硬地基的要求。樁靴的主要型式如上圖所示。對(duì)較硬的海底，樁靴設(shè)計(jì)成具有較小的支承面，甚至略帶錐形 ；對(duì)較軟的海底，樁靴 的平面形狀有圓形、方形和多邊形等。在近些年間所造的新平臺(tái)中，絕大部分都采 用正十二邊形樁靴。其特征是有著

29、紡錘形的外觀，由頂板和底板組成，其俯視圖為 正十二邊形，由形心向各個(gè)角輻射出肋骨支撐紡錘形結(jié)構(gòu)，頂板和底板上以一定間 距布置縱骨增加強(qiáng)度。其型式如下圖所示。正十二邊形樁靴結(jié)構(gòu)形式基于瓊州海峽內(nèi)海底巖土未受嚴(yán)重的構(gòu)造水平推力作用，多屬正常沉積巖土，雖成巖性差，年代短，承載力不高，但整體性強(qiáng)，300 m以內(nèi)未見(jiàn)巖石的特點(diǎn)，海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)支承面較大的樁靴，因此上述的正十二邊形樁靴為 理想的樁靴結(jié)構(gòu)形式。6.4升降裝置形式安裝在樁腿和平臺(tái)主體的交接處，驅(qū)動(dòng)升降裝置使樁腿和主體作相對(duì)的上下運(yùn) 動(dòng)。升降裝置還有把平臺(tái)主體固定于樁腿某一位置的作用，此時(shí)升降裝置主要承受 垂直力，水平力則由固樁

30、裝置傳遞。最常用的升降裝置是齒輪齒條式及頂升液壓缸 式。齒輪齒條式升降裝置的齒條沿樁腿筒體或弦桿鋪設(shè)，而與齒條相齒合的小齒輪 安裝在齒輪駕上，并由電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)經(jīng)減速齒輪驅(qū)動(dòng)。升降裝置圖升降裝置的齒輪布置有以下兩種形式：對(duì)稱齒輪布置與非對(duì)稱齒輪布置。對(duì)稱齒輪與非對(duì)稱性齒輪布置相比，對(duì)稱性齒 輪布置使樁腿與升降裝置之間具有更好的 整體性，從而提高升降過(guò)程的安全性。固定系統(tǒng)是在平臺(tái)拖行和站立工作狀 態(tài)下用于固定樁腿位置的系統(tǒng)裝置。a. 無(wú)固定系統(tǒng)下：（1）樁腿彎矩通過(guò)水平桿件傳遞；（2）樁腿在升降裝置處產(chǎn)生高剪力；（3）需要高強(qiáng)度樁腿桿件。b. 有固定系統(tǒng)下：（1）樁腿彎矩通過(guò)垂向力傳遞；（2）

31、樁腿在升降裝置處的剪力較??；（3）樁腿桿件強(qiáng)度能減少50%從上述比較可以看出，固定系統(tǒng)的安 裝可以改變樁腿的受力狀態(tài)，減小樁腿桿 件尺寸，提高結(jié)構(gòu)安全性。固定系統(tǒng)圖綜上所述，海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)應(yīng)采用對(duì)稱性齒輪布置的升降裝 置以及安裝固定系統(tǒng)。6.5樁腿數(shù)量及平臺(tái)主體平面三根桁架式樁腿平臺(tái)三樁腿和四樁腿是最常見(jiàn)的，間或也有 五樁腿的。從減輕鋼料重量、減少樁腿數(shù) 目、減少相應(yīng)的升降裝置的套數(shù)、降低造價(jià) 而言，三樁腿式最為理想。但腿數(shù)減少，則 要求每一根樁腿的舉升能力越大，使得升降 裝置的設(shè)計(jì)與制造更加困難。在預(yù)壓時(shí)或風(fēng) 暴中，若三腿中有一腿發(fā)生突然下陷，平臺(tái) 將隨之產(chǎn)生傾斜，造成升降裝

32、置、樁腿（尤 其式齒條與弦桿）、平臺(tái)主體等有關(guān)結(jié)構(gòu)不 同程度的損壞。另一方面，四腿支承的平臺(tái) 具有較大的剛性，相應(yīng)的矩形結(jié)構(gòu)在總布置 和制造等方面也要比三角形平臺(tái)方便一些。 當(dāng)作業(yè)水深很大時(shí)，考慮到樁腿的尺寸和重量 宜采用3根樁腿,同時(shí)可以減少升降機(jī)構(gòu)的數(shù)量，降低造價(jià)；其缺點(diǎn)是3根樁腿在預(yù)壓時(shí)不能像4根樁腿那樣采用對(duì)角線交叉方式，而需要增加壓載倉(cāng)。從現(xiàn)有平臺(tái)結(jié) 構(gòu)來(lái)看，大中型平臺(tái)，作業(yè)水深較大，多采用3根桁架式樁腿，平臺(tái)主體平面呈三角 形。4根柱體式樁腿多由于中小型的自升式平臺(tái)，作業(yè)水深較小，平臺(tái)主體平面呈矩 形。由于三根桁架式樁腿平臺(tái)具有深水環(huán)境下受海流影響小，結(jié)構(gòu)重量輕，升降裝置的套數(shù)少、

33、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，而且根據(jù)現(xiàn)有的從國(guó)外引進(jìn)的三腿自升式平臺(tái)使用情況來(lái)看,平臺(tái)升降安全可靠，插拔樁作業(yè)也非常順利，特別是樁靴的“腳底”、“腳面”采用上下兩套噴沖裝置后拔樁作業(yè)更是順利。因此，海上可移動(dòng)升降式多 功能工作平臺(tái)選用三根桁架式樁腿型式。平臺(tái)主體采用多邊形結(jié)構(gòu)（近似三角 形），以擴(kuò)大甲板使用面積。6.6平臺(tái)初步方案圖平臺(tái)主體平面圖21平臺(tái)主體立面圖樁腿弦桿截面圖23276.7平臺(tái)打樁作業(yè)流程圖rnn26第 7 章 海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明本節(jié)的目的是對(duì)本海上可移動(dòng)升降式多功能工作平臺(tái)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明，以供 征求多方意見(jiàn)和討論。更詳盡的內(nèi)容，將根據(jù)收集來(lái)的修改意見(jiàn)和隨設(shè)計(jì)的深入而 被逐漸細(xì)化并最終形成完整的設(shè)計(jì)方案。7.1 平臺(tái)型式本平臺(tái)是一艘用于海上橋梁施工作業(yè)的三樁腿自升式工作平臺(tái)，含打樁、安 裝、挖泥整平、生活等功能，主要以施