2平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)機(jī)械加固和加強(qiáng)方法設(shè)計(jì)指南

系列報(bào)告（二）：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省水業(yè)技術(shù)與裝備王茁周英輝于系列報(bào)告（二）：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省水業(yè)技術(shù)與裝備王茁周英輝于目錄第1章緒 論 11.11.21.32目錄第1章緒 論 11.11.21.32章2.12.22.32.42.52.63章3.13.24章4.14.2綜述 1平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)加固與加強(qiáng)的必要性 3設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用 4設(shè)計(jì)方法的研究背景 5概述 5灌漿連接技術(shù) 5灌漿修復(fù)技術(shù) 6機(jī)械式與自應(yīng)力式灌漿修復(fù)技術(shù) 7灌漿填充管材 8工業(yè)維修研究項(xiàng)目的概述 8灌漿與機(jī)械加固修復(fù)方法 10概述 10相關(guān)術(shù)語(yǔ) 10灌漿連接技術(shù) 12概述 12灌漿連接的應(yīng)用類型 12圖灌漿卡箍的使用 14影響灌漿連接強(qiáng)度的因素 14注意事項(xiàng)及建議 14灌漿連接的靜強(qiáng)度計(jì)算 154.6適用范圍及其他要求 184.6.14.6.24.6.34.6.4常規(guī)要求 18機(jī)械剪切鍵的特殊要求 19螺栓剪力連接器的特殊要求 19分體式套筒灌漿連接的特殊要求 204.74.8許用應(yīng)力的計(jì)算 21安全系數(shù)的確定 21I作用應(yīng)力計(jì)算的注意事項(xiàng) 22疲勞分析 22灌漿過程中部件的運(yùn)動(dòng)方式 22第5章灌漿卡箍 235.15.25.3概述作用應(yīng)力計(jì)算的注意事項(xiàng) 22疲勞分析 22灌漿過程中部件的運(yùn)動(dòng)方式 22第5章灌漿卡箍 235.15.25.3概述 23灌漿卡箍的應(yīng)用類型 24影響灌漿卡箍強(qiáng)度的因素 255.3.15.3.25.3.35.3.4管道的幾何形狀 25螺栓緊固法蘭/螺栓載荷 26焊接工藝 26泥漿強(qiáng)度 265.4疲勞分析 26作用應(yīng)力的計(jì)算 30不同灌漿連接形式 30鋼結(jié)構(gòu)疲勞 32安全系數(shù)的選取 33管接頭的靜態(tài)強(qiáng)度 33填充泥漿條件下灌漿卡箍的靜態(tài)強(qiáng)度 335.6.3填充泥漿條件下灌漿卡箍的疲勞......................................................335.6.4灌漿卡箍的連接疲勞應(yīng)力 34第6章機(jī)械連接方式 376.16.26.36.46.56.6概述 37機(jī)械連接的應(yīng)用類型 38影響機(jī)械連接的因素 38注意事項(xiàng)及建議 39機(jī)械連接的靜態(tài)摩擦系數(shù) 39適用范圍和其他要求 41幾何要求 41額外的技術(shù)要求 426.7工作負(fù)載的計(jì)算 43II安全系數(shù)的確定 43工作負(fù)載計(jì)算的注意事項(xiàng) 44疲勞分析 44螺柱負(fù)載的損耗計(jì)算 44第7章機(jī)械式卡箍 457.17.27.3安全系數(shù)的確定 43工作負(fù)載計(jì)算的注意事項(xiàng) 44疲勞分析 44螺柱負(fù)載的損耗計(jì)算 44第7章機(jī)械式卡箍 457.17.27.3概述 45機(jī)械式卡箍的應(yīng)用類型 45影響機(jī)械式卡箍強(qiáng)度的因素 477.3.17.3.27.3.37.3.4機(jī)械連接 47鋼制構(gòu)件的設(shè)計(jì) 47螺柱預(yù)加載損耗 48應(yīng)力分布 487.4疲勞分析 497.4.17.4.27.4.37.4.4初始接頭 49夾持位置 50螺柱 51摩擦面 517.5作用應(yīng)力的計(jì)算 51機(jī)械連接 51構(gòu)件連接的疲勞估算 52安全系數(shù)的確定 537.67.6.17.6.27.6.3鋼架的安全系數(shù) 53機(jī)械式卡箍的安全系數(shù) 53疲勞分析 538章8.18.28.38.48.5自應(yīng)力灌漿連接 54概述 54自應(yīng)力灌漿連接形式的應(yīng)用類型 55影響自應(yīng)力灌漿連接形式的因素 55注意事項(xiàng)及建議 55自應(yīng)力灌漿連接形式的強(qiáng)度計(jì)算 56III適用范圍和其他要求 57幾何要求 57其他要求 58工作載荷的計(jì)算 58安全系數(shù)的確定 59工作載荷計(jì)算的注意事項(xiàng) 59疲勞分析適用范圍和其他要求 57幾何要求 57其他要求 58工作載荷的計(jì)算 58安全系數(shù)的確定 59工作載荷計(jì)算的注意事項(xiàng) 59疲勞分析 59雙頭螺栓負(fù)載的損耗計(jì)算 59第9章自應(yīng)力灌漿卡箍 609.19.29.3概述 60自應(yīng)力灌漿卡箍的應(yīng)用類型 61影響自應(yīng)力卡箍強(qiáng)度的因素 619.3.19.3.29.3.39.3.49.3.5承壓灌漿連接 61鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 62雙頭螺栓負(fù)荷損耗 62自應(yīng)力加載順序 63灌漿強(qiáng)度的要求 639.4疲勞分析 639.4.19.4.29.4.39.4.4初始接頭 63夾持位置 64螺栓 65摩擦面 669.5作用應(yīng)力的計(jì)算 66預(yù)應(yīng)力灌漿連接 66原管關(guān)節(jié)的疲勞估算 67安全因素的確定 67鋼結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度 67自應(yīng)力卡箍的靜強(qiáng)度 67疲勞考慮 689.6第10章灌漿填充構(gòu)件 69IV10.110.210.310.4概述 69灌漿填充構(gòu)件的應(yīng)用類型 69影響灌漿強(qiáng)度的因素 69注意事項(xiàng)及建議 7010.4.1簡(jiǎn)介 7010.4.2沿管件長(zhǎng)度部分的填充形式 70應(yīng)用范圍10.110.210.310.4概述 69灌漿填充構(gòu)件的應(yīng)用類型 69影響灌漿強(qiáng)度的因素 69注意事項(xiàng)及建議 7010.4.1簡(jiǎn)介 7010.4.2沿管件長(zhǎng)度部分的填充形式 70應(yīng)用范圍 71灌漿填充管件極限承載力的計(jì)算 7110.710.810.911.111.2許用工作載荷和安全因素 75作用載荷的計(jì)算 76灌漿過程中溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 76灌漿修復(fù)過程中的灌漿材料與步驟 77可用的材料類型 77水泥漿強(qiáng)度的評(píng)估 7711.2.111.2.211.2.3水泥漿樣品 77配置規(guī)格 77...........................................................................................78近海質(zhì)量11.312章12.1近海試驗(yàn) 78管道接頭 80靜壓強(qiáng) 8012.1.112.1.212.1.312.1.4簡(jiǎn)介 80多種連接的靜 設(shè)計(jì) 80影響管道接頭強(qiáng)度的因素 80管道連接強(qiáng)度特性公式 8112.2應(yīng)力集中系數(shù)的確定 8112.2.112.2.212.2.312.2.4簡(jiǎn)介 81不同連接類型的應(yīng)力集中系數(shù) 81管道連接SCFs的因素 82管道連接SCFs的通用公式 8213章附加設(shè)計(jì)內(nèi)容 86V13.113.213.313.113.213.313.413.513.613.7概述 86螺栓連接系統(tǒng) 86密封系統(tǒng) 87陰極保護(hù) 88檢查 89附加載荷 89濕法焊接 89參考文獻(xiàn) 91VI1章緒論1.1綜述進(jìn)入21枯竭，因此，我國(guó)將海洋油氣的需求量日漸提高而陸地油氣 卻逐漸減少甚至開發(fā)列為重點(diǎn)項(xiàng)目。海洋油氣開發(fā)離不開的輔助作用，但是由于海洋生物及意外碰撞、海水的日益腐蝕、平臺(tái)自身磨損、材料自身疲勞等一系列，搭建海洋平臺(tái)的水下桿件和管道的接觸節(jié)點(diǎn)的局部應(yīng)力會(huì)的剛度和強(qiáng)度會(huì)超出應(yīng)用的規(guī)范要求[1][2]。這些局超出應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。某些局部的重部的破損會(huì)降低整個(gè)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的可靠度，降低了平臺(tái)的安全性，從而影響到海洋油氣的正常開發(fā)。本設(shè)計(jì)指南的目的是為設(shè)計(jì)者提供一些從關(guān)于機(jī)械和灌漿加固和加強(qiáng)維修系統(tǒng)的特定獲得的基本信息。此指南受到了中國(guó)海洋石油科研課題——“灌參考國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)《GROUTEDANDMECHANICALSTRENGTHENINGANDREPAIROFTUBULARSTEELOFFSHORESTRUCTURES有的加固與加強(qiáng)維修都是特殊的作業(yè)。這是由于有各種因素決定了加固與加強(qiáng)維修各有不同，如不同的結(jié)構(gòu)配置、各構(gòu)件的1章緒論1.1綜述進(jìn)入21枯竭，因此，我國(guó)將海洋油氣的需求量日漸提高而陸地油氣 卻逐漸減少甚至開發(fā)列為重點(diǎn)項(xiàng)目。海洋油氣開發(fā)離不開的輔助作用，但是由于海洋生物及意外碰撞、海水的日益腐蝕、平臺(tái)自身磨損、材料自身疲勞等一系列，搭建海洋平臺(tái)的水下桿件和管道的接觸節(jié)點(diǎn)的局部應(yīng)力會(huì)的剛度和強(qiáng)度會(huì)超出應(yīng)用的規(guī)范要求[1][2]。這些局超出應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。某些局部的重部的破損會(huì)降低整個(gè)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的可靠度，降低了平臺(tái)的安全性，從而影響到海洋油氣的正常開發(fā)。本設(shè)計(jì)指南的目的是為設(shè)計(jì)者提供一些從關(guān)于機(jī)械和灌漿加固和加強(qiáng)維修系統(tǒng)的特定獲得的基本信息。此指南受到了中國(guó)海洋石油科研課題——“灌參考國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)《GROUTEDANDMECHANICALSTRENGTHENINGANDREPAIROFTUBULARSTEELOFFSHORESTRUCTURES有的加固與加強(qiáng)維修都是特殊的作業(yè)。這是由于有各種因素決定了加固與加強(qiáng)維修各有不同，如不同的結(jié)構(gòu)配置、各構(gòu)件的和連接細(xì)節(jié)、進(jìn)入不同的水深和結(jié)構(gòu)不同部分的物理約束等。所以建議加強(qiáng)與和加固維修系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在與最近的工程和技術(shù)對(duì)比。特定系統(tǒng)的功效之前應(yīng)該雖然現(xiàn)還沒有標(biāo)準(zhǔn)的加固和加強(qiáng)修復(fù)方案，但在各種灌漿和機(jī)械維修方案中，可以總結(jié)出以下分類，這些已經(jīng)被應(yīng)用并且定義如下：灌漿連接兩個(gè)同軸管件之間的連接是通過向管件之間的環(huán)形空間注射膠結(jié)材料形成的。除非特別外，兩管是采取在圓周方向是連接的。灌漿卡箍灌漿夾的外套筒由兩個(gè)或多個(gè)分瓣結(jié)構(gòu)組成，在它周圍放置現(xiàn)有的管接頭。在用預(yù)緊螺栓封閉灌漿分瓣之間的間隙后，將膠結(jié)材料注射灌漿夾的外套筒與管道空隙間。機(jī)械連接兩個(gè)同軸管件之間形成的連接是依靠?jī)蓚€(gè)管件接口間摩擦力傳遞載荷。外管將由兩個(gè)或表面上的作用力。的分瓣結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)連在一起共同產(chǎn)生一個(gè)作用在摩擦1頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)臺(tái)機(jī)械卡箍此卡箍的外套筒是由兩個(gè)或多個(gè)分瓣組成，把它放置在管接頭環(huán)周上?？ü康恼w是通過兩個(gè)或多個(gè)分瓣預(yù)緊成為整體來承擔(dān)卡箍所受載荷。自應(yīng)力灌漿連接這種連接是在兩個(gè)同軸管件之間形成連接，外管是由兩個(gè)或多個(gè)分瓣形成。在外部加到灌漿接口之前，膠結(jié)材料被放置到兩管件之間，并在環(huán)形空間達(dá)到一定的預(yù)緊強(qiáng)度。自應(yīng)力灌漿卡箍這種連接可在一個(gè)同軸管件之間形成加固，同樣，此卡箍的外套筒是由兩個(gè)或多個(gè)分瓣組成，把它放置在管接頭環(huán)周上。在外部加到灌漿接口之前，膠結(jié)材料被放置到卡箍與管道環(huán)形空隙之間，并在環(huán)形空間達(dá)到一定的預(yù)緊強(qiáng)度。灌漿填充管件 把管件中充滿膠結(jié)材料。加強(qiáng)，而連接是通過一種裝置把管道連接在一起。卡箍的設(shè)計(jì)包括以下3點(diǎn)：1)2)3)設(shè)計(jì)的連接在卡箍連接管線時(shí)傳遞相應(yīng)的負(fù)載；設(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)卡箍在支撐管和弦管與和現(xiàn)有的被加強(qiáng)管道之間傳遞的負(fù)載；1.1載荷撐桿撐桿夾節(jié)點(diǎn)1.管子的節(jié)點(diǎn)2.的節(jié)點(diǎn)弦管弦管連接卡箍和連接之間的區(qū)別2頁(yè)共93哈爾濱工程大學(xué)頁(yè)機(jī)械卡箍此卡箍的外套筒是由兩個(gè)或多個(gè)分瓣組成，把它放置在管接頭環(huán)周上?？ü康恼w是通過兩個(gè)或多個(gè)分瓣預(yù)緊成為整體來承擔(dān)卡箍所受載荷。自應(yīng)力灌漿連接這種連接是在兩個(gè)同軸管件之間形成連接，外管是由兩個(gè)或多個(gè)分瓣形成。在外部加到灌漿接口之前，膠結(jié)材料被放置到兩管件之間，并在環(huán)形空間達(dá)到一定的預(yù)緊強(qiáng)度。自應(yīng)力灌漿卡箍這種連接可在一個(gè)同軸管件之間形成加固，同樣，此卡箍的外套筒是由兩個(gè)或多個(gè)分瓣組成，把它放置在管接頭環(huán)周上。在外部加到灌漿接口之前，膠結(jié)材料被放置到卡箍與管道環(huán)形空隙之間，并在環(huán)形空間達(dá)到一定的預(yù)緊強(qiáng)度。灌漿填充管件 把管件中充滿膠結(jié)材料。加強(qiáng)，而連接是通過一種裝置把管道連接在一起。卡箍的設(shè)計(jì)包括以下3點(diǎn)：1)2)3)設(shè)計(jì)的連接在卡箍連接管線時(shí)傳遞相應(yīng)的負(fù)載；設(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)卡箍在支撐管和弦管與和現(xiàn)有的被加強(qiáng)管道之間傳遞的負(fù)載；1.1載荷撐桿撐桿夾節(jié)點(diǎn)1.管子的節(jié)點(diǎn)2.的節(jié)點(diǎn)弦管弦管連接卡箍和連接之間的區(qū)別2頁(yè)共93哈爾濱工程大學(xué)頁(yè)1.2平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)加固與加強(qiáng)的必要性隨著海洋油氣開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的形式和功能日趨復(fù)雜。由于海上生產(chǎn)安全和運(yùn)行保護(hù)要求的增強(qiáng)，現(xiàn)代海洋的質(zhì)量和越來越受到重視。海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)體積龐大、構(gòu)造復(fù)雜、造價(jià)昂貴[3]，特別是與陸地設(shè)施相比，所處的海洋環(huán)境十分復(fù)雜和惡劣，強(qiáng)風(fēng)、巨浪、內(nèi)波流、海冰、風(fēng)暴潮和作用等環(huán)境因素作用，在此環(huán)境條件下，環(huán)境動(dòng)力作用、地基沖刷和基礎(chǔ)動(dòng)力軟化、環(huán)境腐蝕、海生物附著、材料老化、構(gòu)建缺陷和機(jī)械損傷以及疲勞和裂紋擴(kuò)展的損傷積累等不利因素都將加劇海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全與運(yùn)行的性。歷史上曾有多次海洋油氣開采設(shè)施的事故，造成了的損失、環(huán)境污染和不良的 響。如：1979年11月，渤海石油公司所屬海洋石油勘探鉆井平臺(tái)“渤海2號(hào)，在拖航中因暴風(fēng)巨浪 而翻沉，船上74人除2人外全部遇難；1983年10月日，美國(guó)“爪哇?！碧?hào)鉆井船在我國(guó) 而沉沒，船上無一人生還；傷亡人數(shù)最多的一次是1980年3月27日位于墨西哥灣到了“海一井”和“海二井”兩座石油平臺(tái)1.2平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)加固與加強(qiáng)的必要性隨著海洋油氣開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的形式和功能日趨復(fù)雜。由于海上生產(chǎn)安全和運(yùn)行保護(hù)要求的增強(qiáng)，現(xiàn)代海洋的質(zhì)量和越來越受到重視。海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)體積龐大、構(gòu)造復(fù)雜、造價(jià)昂貴[3]，特別是與陸地設(shè)施相比，所處的海洋環(huán)境十分復(fù)雜和惡劣，強(qiáng)風(fēng)、巨浪、內(nèi)波流、海冰、風(fēng)暴潮和作用等環(huán)境因素作用，在此環(huán)境條件下，環(huán)境動(dòng)力作用、地基沖刷和基礎(chǔ)動(dòng)力軟化、環(huán)境腐蝕、海生物附著、材料老化、構(gòu)建缺陷和機(jī)械損傷以及疲勞和裂紋擴(kuò)展的損傷積累等不利因素都將加劇海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全與運(yùn)行的性。歷史上曾有多次海洋油氣開采設(shè)施的事故，造成了的損失、環(huán)境污染和不良的 響。如：1979年11月，渤海石油公司所屬海洋石油勘探鉆井平臺(tái)“渤海2號(hào)，在拖航中因暴風(fēng)巨浪 而翻沉，船上74人除2人外全部遇難；1983年10月日，美國(guó)“爪哇?！碧?hào)鉆井船在我國(guó) 而沉沒，船上無一人生還；傷亡人數(shù)最多的一次是1980年3月27日位于墨西哥灣到了“海一井”和“海二井”兩座石油平臺(tái)[4]。近十幾年全世界因狂風(fēng)巨浪平臺(tái)翻沉事故也屢有發(fā)生，平均每年1-2座，最多的一年達(dá)8座。目前我國(guó)許多海洋平臺(tái)進(jìn)入服役中后期，迫切需要隊(duì)服役中后期平臺(tái)進(jìn)行安全評(píng)估以及剩余，并相應(yīng)展開延長(zhǎng)效益和效益。對(duì)海洋平臺(tái)的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、評(píng)定及加固維修成為平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全維護(hù)和保障正常使用的主[6]。要技術(shù)同樣，邊際油田和灘海油田的開發(fā)，也遇到了許多難度很大的技術(shù)問題。降低平臺(tái)造價(jià)，使平臺(tái)能重復(fù)使用成為海洋工程領(lǐng)域的問題。由于邊際油田的發(fā)現(xiàn)，通常需要延長(zhǎng)使用。另外，有些廢棄平臺(tái)仍然具有一定的使用價(jià)值，需重新利用。再者，隨著我國(guó)海上油氣田的不斷發(fā)現(xiàn)，以及對(duì)海洋石油的迫切需求，海洋石油的勘探和開發(fā)規(guī)模越來越大。但是由于財(cái)力的制約，必須對(duì)現(xiàn)有平臺(tái)進(jìn)行挖潛，延長(zhǎng)在役平臺(tái)的使用年限成為一項(xiàng)非常緊迫和具有全局戰(zhàn)略性及重要意義的任務(wù)[7]。通常對(duì)現(xiàn)存的機(jī)構(gòu)進(jìn)行維修加固比建造一個(gè)新的劃算。因此，采用先進(jìn)的智能材料和施工工藝，對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)實(shí)施加固和加強(qiáng)，延長(zhǎng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的使用的開發(fā)成本具有重要的實(shí)際意義。，最大限度的降低油田由北海和全世界其他類似的環(huán)境下可獲得影響平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素主要有：3頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)疲勞早起北海海上平臺(tái)的設(shè)計(jì)嚴(yán)重依賴墨西哥灣和其他地方的經(jīng)驗(yàn)。一般來說這些設(shè)計(jì)已經(jīng)無法承受北海海域不斷地波浪載荷，并且大多數(shù)結(jié)構(gòu)或者組件已經(jīng)疲勞損傷的需要被加固或加強(qiáng)以防止預(yù)期的損害。疲勞損傷通常以框架主體結(jié)構(gòu)水平方向末端發(fā)生裂縫的形式。受波浪載荷的要求大幅增加。有時(shí)人們需要引入必要的加固及加強(qiáng)卡箍來滿足新的需求或滿足其他要求。船舶的影響平臺(tái)損壞也有船舶引起。船的影響發(fā)生在用船舶的設(shè)備和用品，由船影響引起的損傷主要以彎曲和變形的形式。碎片的影響把施工鋼板碎片拋向大海時(shí)有時(shí)會(huì)損壞平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)，它所是沖[1.1]。1.3設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用設(shè)計(jì)指南給出的計(jì)算公式為設(shè)計(jì)者提供各個(gè)部分修復(fù)方案的設(shè)計(jì)方法，如卡箍或連接。它并不意味著這個(gè)指南應(yīng)該提供設(shè)計(jì)師具體的加固和加強(qiáng)方案，因?yàn)槊總€(gè)加固和加或引入額外的節(jié)點(diǎn)到平臺(tái)結(jié)構(gòu)上，疲勞早起北海海上平臺(tái)的設(shè)計(jì)嚴(yán)重依賴墨西哥灣和其他地方的經(jīng)驗(yàn)。一般來說這些設(shè)計(jì)已經(jīng)無法承受北海海域不斷地波浪載荷，并且大多數(shù)結(jié)構(gòu)或者組件已經(jīng)疲勞損傷的需要被加固或加強(qiáng)以防止預(yù)期的損害。疲勞損傷通常以框架主體結(jié)構(gòu)水平方向末端發(fā)生裂縫的形式。受波浪載荷的要求大幅增加。有時(shí)人們需要引入必要的加固及加強(qiáng)卡箍來滿足新的需求或滿足其他要求。船舶的影響平臺(tái)損壞也有船舶引起。船的影響發(fā)生在用船舶的設(shè)備和用品，由船影響引起的損傷主要以彎曲和變形的形式。碎片的影響把施工鋼板碎片拋向大海時(shí)有時(shí)會(huì)損壞平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)，它所是沖[1.1]。1.3設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用設(shè)計(jì)指南給出的計(jì)算公式為設(shè)計(jì)者提供各個(gè)部分修復(fù)方案的設(shè)計(jì)方法，如卡箍或連接。它并不意味著這個(gè)指南應(yīng)該提供設(shè)計(jì)師具體的加固和加強(qiáng)方案，因?yàn)槊總€(gè)加固和加或引入額外的節(jié)點(diǎn)到平臺(tái)結(jié)構(gòu)上，從而改變周圍負(fù)載路徑的不足，這是一種應(yīng)該具有幾何平臺(tái)和加載方式的知識(shí)，應(yīng)固方案所應(yīng)用。在各個(gè)組件的設(shè)計(jì)中這些載荷將被用在最后階段。額外的負(fù)載通常包括以下：環(huán)境負(fù)載荷由于不斷增加的投影面積和抵抗波浪沖擊的更高的阻力系數(shù)。框架載荷引起加載路徑的變化和由于框架引起剛性的增加。在本指南的單個(gè)部分給出了設(shè)計(jì)方法和公式應(yīng)用的范圍，它反映了幾何圖形的限制，設(shè)計(jì)師不應(yīng)該超過這些限制。4頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)2章設(shè)計(jì)方法的研究背景2.1概述設(shè)計(jì)指南可通過以下原則制定：（2章設(shè)計(jì)方法的研究背景2.1概述設(shè)計(jì)指南可通過以下原則制定：（1）（2）（3）（4）灌漿和機(jī)械加固與加強(qiáng)維修在成本和時(shí)間上的主要優(yōu)勢(shì)；在這個(gè)指南出現(xiàn)之前為證實(shí)加固與加強(qiáng)維修的設(shè)計(jì)而實(shí)施的一些特別測(cè)試實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果的可用性；（5）在海洋相關(guān)行業(yè)維修研究項(xiàng)目上收集的數(shù)據(jù)；2.2灌漿連接技術(shù)這種連接的粘合強(qiáng)度將依據(jù)很多參數(shù)來獲得。的疲勞特性中這些數(shù)據(jù)是必須要的，并且它有可能對(duì)疲勞設(shè)計(jì)有幫助。APIRP2A提供的。一個(gè)管式樁結(jié)構(gòu)的允1970年的一個(gè)大直徑灌漿連接的靜并且進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)來證實(shí)設(shè)計(jì)。的研究項(xiàng)目在英國(guó)能源部的資助下形成和實(shí)施了。英國(guó)能源部的項(xiàng)目包括五個(gè)階段：第一階段 靜態(tài)強(qiáng)度測(cè)試5頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)第五階段早起循環(huán)載荷實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期疲勞測(cè)試中導(dǎo)出結(jié)果。第一階段的項(xiàng)目產(chǎn)生了灌漿樁/袖筒連接的指導(dǎo)書[2.1]19824月發(fā)布的修正案所引導(dǎo)，這個(gè)及相關(guān)公式現(xiàn)在一般在全球基礎(chǔ)上得以使用。用于灌漿樁第五階段早起循環(huán)載荷實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期疲勞測(cè)試中導(dǎo)出結(jié)果。第一階段的項(xiàng)目產(chǎn)生了灌漿樁/袖筒連接的指導(dǎo)書[2.1]19824月發(fā)布的修正案所引導(dǎo)，這個(gè)及相關(guān)公式現(xiàn)在一般在全球基礎(chǔ)上得以使用。用于灌漿樁/袖筒連接和灌漿維修管子的參數(shù)研究表明灌漿樁/袖筒連接指導(dǎo)手冊(cè)沒有足夠的灌漿樁幾何形狀。與維修情況相關(guān)的更進(jìn)一步的測(cè)試已經(jīng)進(jìn)行。包括工業(yè)維修研究項(xiàng)目下的一些工作和由此產(chǎn)生的設(shè)計(jì)建議是本手冊(cè)的一個(gè)重要組成部分。2.3灌漿修復(fù)技術(shù)灌漿修補(bǔ)技術(shù)的潛在優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被認(rèn)可很多年了，總結(jié)如下：（1）（2）（3）（4）（5）（6）樁基幾何損傷很容易修補(bǔ)；屈服強(qiáng)度受損的部分可以被恢復(fù)；使用已知的和已經(jīng)被證明的工藝；在當(dāng)前結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，加固與加強(qiáng)維修可以在任何深度進(jìn)行。進(jìn)行一個(gè)可能的重復(fù)測(cè)試。同樣也導(dǎo)致了測(cè)試項(xiàng)目來滿足時(shí)序表和認(rèn)證要求，結(jié)果由于這種方案的長(zhǎng)期疲勞的緣故使其受到粗略的注意。這種情況已經(jīng)被工業(yè)維修研究項(xiàng)6頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)這個(gè)項(xiàng)目還包括第二階段，其涵蓋以下區(qū)域：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9這個(gè)項(xiàng)目還包括第二階段，其涵蓋以下區(qū)域：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）各種替代剪切連接器安裝的效果；管狀接頭加強(qiáng)系統(tǒng)的靜態(tài)強(qiáng)度；疲勞性能的研究；管與管連接的特性；管狀接頭加強(qiáng)修復(fù)系統(tǒng)的特性；在灌漿強(qiáng)度中循環(huán)運(yùn)動(dòng)的影響研究；適用范圍的管狀幾何圖形；在水下清潔粘結(jié)強(qiáng)度中產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物的影響；（10）將剪切連接器連接在現(xiàn)有管件上的濕法焊接的作業(yè)程序。工業(yè)維修研究項(xiàng)目中。在1980年另一個(gè)代表ConocoVikingX關(guān)節(jié)的沖剪強(qiáng)度。這個(gè)加強(qiáng)工作設(shè)計(jì)具有一些新穎的方面：漿技術(shù)的發(fā)展。從撐管轉(zhuǎn)移到套筒上。（3）安裝套筒的潛水員在安裝及灌漿過程中，在幾種因素下提供信息和沖剪強(qiáng)度。除了那些在英國(guó)能源部計(jì)劃中被確認(rèn)的，這個(gè)項(xiàng)目中有兩個(gè)領(lǐng)域需要進(jìn)一步研究：況下如滾珠加強(qiáng)會(huì)有顯著的優(yōu)勢(shì)。在復(fù)合加強(qiáng)裝配中必須進(jìn)行分析程序來確定應(yīng)力集中因素。2.4機(jī)械式與自應(yīng)力式灌漿修復(fù)技術(shù)很多機(jī)械維修已經(jīng)應(yīng)用于海上設(shè)施[2.2~2.4]Wimpey受到測(cè)試。各種未加強(qiáng)和加強(qiáng)關(guān)節(jié)進(jìn)行了測(cè)試并且西方行業(yè)維修研究項(xiàng)目的相關(guān)結(jié)果提供了經(jīng)驗(yàn)。這些包括測(cè)試機(jī)械加固、機(jī)械和灌漿加強(qiáng)連接測(cè)試，并且強(qiáng)調(diào)用于7頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)TDT型節(jié)點(diǎn)的灌漿卡箍，這些測(cè)試根據(jù)摩擦系數(shù)建立了載荷傳遞能力。在以下領(lǐng)域的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：（1）（2）（3）摩擦系數(shù)、卡箍的和機(jī)械加強(qiáng)管節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系；高強(qiáng)度螺栓在海洋環(huán)境中的長(zhǎng)期耐久性能；在提高分瓣式套筒的強(qiáng)度上所應(yīng)用外部的優(yōu)勢(shì)；項(xiàng)目（1）和（3）已經(jīng)被應(yīng)用在工業(yè)維修研究項(xiàng)目上。2.5灌漿填充管材灌漿和灌漿的管狀節(jié)點(diǎn)可能被執(zhí)行有以下幾個(gè)：（1）（2）（3）TDT型節(jié)點(diǎn)的灌漿卡箍，這些測(cè)試根據(jù)摩擦系數(shù)建立了載荷傳遞能力。在以下領(lǐng)域的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：（1）（2）（3）摩擦系數(shù)、卡箍的和機(jī)械加強(qiáng)管節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系；高強(qiáng)度螺栓在海洋環(huán)境中的長(zhǎng)期耐久性能；在提高分瓣式套筒的強(qiáng)度上所應(yīng)用外部的優(yōu)勢(shì)；項(xiàng)目（1）和（3）已經(jīng)被應(yīng)用在工業(yè)維修研究項(xiàng)目上。2.5灌漿填充管材灌漿和灌漿的管狀節(jié)點(diǎn)可能被執(zhí)行有以下幾個(gè)：（1）（2）（3）提高整體節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度；提高管道節(jié)點(diǎn)和弦管接頭處的強(qiáng)度或減少成本；和（2）中，如果有足夠的強(qiáng)度可以證明，灌漿節(jié)點(diǎn)提供的優(yōu)點(diǎn)不僅能增加（作為一個(gè)外套筒）或加強(qiáng)加載，同時(shí)也能加強(qiáng)管道接頭處的強(qiáng)度，盡管只有某些地方需要加強(qiáng)，在沒有隔膜板的情況下，一般將在整個(gè)管道上灌漿加固。理工學(xué)院[2.5]研究開發(fā)了一個(gè)計(jì)算偏心載荷載荷撓度變化和極限載荷的方法，并且與在圓柱橫截面上進(jìn)行的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比較。雖然估算樁強(qiáng)度的方法很保守（L/D5，但是一般好的方法還是能被認(rèn)可的。然而，灌漿一般用于海上結(jié)構(gòu)，混凝土的選擇在許多方面不同于理工學(xué)院測(cè)試所用的：（1）（2）（3）灌漿不包含骨料（集料；灌漿強(qiáng)度高（30-50N/泊松比略高；50-80N/因此，灌漿填充管件的計(jì)算機(jī)程序的有效性作為經(jīng)經(jīng)過測(cè)試。行業(yè)維修研究項(xiàng)目的一部分已些數(shù)據(jù)和測(cè)試已經(jīng)，但是，目前許多數(shù)據(jù)由于而不能被使用。2.6工業(yè)維修研究項(xiàng)目的概述在前面的章節(jié)中進(jìn)行的項(xiàng)目顯得很明顯，一個(gè)協(xié)調(diào)的研究項(xiàng)目的研究可以從制定設(shè)計(jì)方法演變?yōu)楣酀{卡箍和連接、機(jī)械夾緊和連接等組合的兩個(gè)形式的外部加壓灌漿卡箍8頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)1982年非常（隨后被命名為行業(yè)維修研究項(xiàng)目，這本手冊(cè)在1984年完成并且進(jìn)行了發(fā)布。許多可能的應(yīng)用灌漿和加固方法連同需要研究的領(lǐng)域已經(jīng)在前面部分確定。這些被合并成工業(yè)維修研究項(xiàng)目的下列研究領(lǐng)域：1982年非常（隨后被命名為行業(yè)維修研究項(xiàng)目，這本手冊(cè)在1984年完成并且進(jìn)行了發(fā)布。許多可能的應(yīng)用灌漿和加固方法連同需要研究的領(lǐng)域已經(jīng)在前面部分確定。這些被合并成工業(yè)維修研究項(xiàng)目的下列研究領(lǐng)域：連接器的有效性，包括不連續(xù)滾珠和銷釘，灌漿操作時(shí)在管節(jié)點(diǎn)和套筒之間軸向運(yùn)動(dòng)影響的研究，以及對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響；（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）灌漿卡箍的靜態(tài)強(qiáng)度（包括接頭和套筒應(yīng)力集中因素的測(cè)量機(jī)械連接的靜態(tài)強(qiáng)度；外部加壓灌漿連接的靜態(tài)強(qiáng)度（包括時(shí)間的影響灌漿注入軸向受壓縮和彎曲相結(jié)合的管件的強(qiáng)度；灌漿連接的疲勞性能；外部加壓灌漿卡箍的疲勞性能；替代緊固件的靜態(tài)和疲勞性能；應(yīng)用于水下焊縫的剪切連接器濕法焊接技術(shù)。9頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)3章灌漿與機(jī)械加固修復(fù)方法3.1概述迄今為止，對(duì)已經(jīng)進(jìn)行了使用灌漿和機(jī)械系統(tǒng)的加固維修，大體可分為兩大類：后用螺栓固定在一起；情況下連接也是必要的。加壓灌漿卡箍、灌漿填充管材。3.2相關(guān)術(shù)語(yǔ)本節(jié)包含用于整個(gè)設(shè)計(jì)手冊(cè)的一些術(shù)語(yǔ)的定義。管件 橫截面的結(jié)構(gòu)，這是結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其他元件的結(jié)構(gòu)。管節(jié)點(diǎn) 該部件包括的是焊接在一起相交的管件。弦管 通過管件的管件接頭。撐管 一個(gè)管件，在管節(jié)點(diǎn)處交叉和連接到弦管。灌漿連接連接兩個(gè)同心管件之間形成的一個(gè)粘接材料注入到兩管件之間的空間，除非特別外管件在圓周方向連接。3章灌漿與機(jī)械加固修復(fù)方法3.1概述迄今為止，對(duì)已經(jīng)進(jìn)行了使用灌漿和機(jī)械系統(tǒng)的加固維修，大體可分為兩大類：后用螺栓固定在一起；情況下連接也是必要的。加壓灌漿卡箍、灌漿填充管材。3.2相關(guān)術(shù)語(yǔ)本節(jié)包含用于整個(gè)設(shè)計(jì)手冊(cè)的一些術(shù)語(yǔ)的定義。管件 橫截面的結(jié)構(gòu)，這是結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其他元件的結(jié)構(gòu)。管節(jié)點(diǎn) 該部件包括的是焊接在一起相交的管件。弦管 通過管件的管件接頭。撐管 一個(gè)管件，在管節(jié)點(diǎn)處交叉和連接到弦管。灌漿連接連接兩個(gè)同心管件之間形成的一個(gè)粘接材料注入到兩管件之間的空間，除非特別外管件在圓周方向連接。分瓣套筒灌漿連接一個(gè)灌漿連接，外管有一個(gè)或多個(gè)縱向分瓣，通過預(yù)緊螺栓封閉注入的膠結(jié)材料。灌漿卡箍一個(gè)夾鉗，外套筒由兩個(gè)或多個(gè)分瓣形成，將它放置一個(gè)現(xiàn)有的管節(jié)點(diǎn)上，在外套與管節(jié)點(diǎn)環(huán)形空間注入一種膠結(jié)材料，之后，用螺栓緊固。剪力連接一種鍵結(jié)構(gòu)，通常為焊道、焊接螺栓或焊接棒形式，放在灌漿連接中膠結(jié)材料接觸表面，或用于提高灌漿卡箍荷載傳遞能力的。機(jī)械連接連接兩個(gè)同心管件，依賴兩個(gè)管件之間的接口摩擦力傳遞載荷。外管將由兩個(gè)或兩個(gè)以上的部分組成，強(qiáng)調(diào)連接一起產(chǎn)生一個(gè)拉力的摩擦表面。機(jī)械卡箍一個(gè)卡箍，外套筒是由兩個(gè)或多個(gè)部分組成，放置一個(gè)現(xiàn)有的管節(jié)10頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)點(diǎn)周圍，特點(diǎn)是提供夾持負(fù)載路徑。復(fù)合卡箍一個(gè)卡箍，它可能是一個(gè)機(jī)械卡箍、灌漿或加壓灌漿卡箍用于加強(qiáng)現(xiàn)有的管件，也可以認(rèn)為是提高系統(tǒng)的負(fù)載能力。預(yù)應(yīng)力灌漿連接兩個(gè)同心管材之間形成的連接，外管由兩個(gè)或多個(gè)段形成。粘接材料放置到管件之間的環(huán)形空間，預(yù)應(yīng)力灌漿卡箍一個(gè)卡箍，外套筒由兩個(gè)或多個(gè)部分組成，放置一個(gè)現(xiàn)有的管節(jié)點(diǎn)周圍。同樣，粘接材料放到管件之間的環(huán)形空間，并達(dá)到一個(gè)義的強(qiáng)度。漿液填充管一個(gè)已經(jīng)充滿了一種膠結(jié)材料的管件。螺栓 六角或其他形式的螺桿安裝緊密裝配法蘭之間。預(yù)定雙頭螺栓(柱)點(diǎn)周圍，特點(diǎn)是提供夾持負(fù)載路徑。復(fù)合卡箍一個(gè)卡箍，它可能是一個(gè)機(jī)械卡箍、灌漿或加壓灌漿卡箍用于加強(qiáng)現(xiàn)有的管件，也可以認(rèn)為是提高系統(tǒng)的負(fù)載能力。預(yù)應(yīng)力灌漿連接兩個(gè)同心管材之間形成的連接，外管由兩個(gè)或多個(gè)段形成。粘接材料放置到管件之間的環(huán)形空間，預(yù)應(yīng)力灌漿卡箍一個(gè)卡箍，外套筒由兩個(gè)或多個(gè)部分組成，放置一個(gè)現(xiàn)有的管節(jié)點(diǎn)周圍。同樣，粘接材料放到管件之間的環(huán)形空間，并達(dá)到一個(gè)義的強(qiáng)度。漿液填充管一個(gè)已經(jīng)充滿了一種膠結(jié)材料的管件。螺栓 六角或其他形式的螺桿安裝緊密裝配法蘭之間。預(yù)定雙頭螺栓(柱)由完全或部分螺紋桿與螺母/墊圈組件組成，兩端通常由空心柱塞千斤頂提供軸向力。這些安裝可以為：緊密配合法蘭用短螺栓，間隔很蘭之間用長(zhǎng)螺栓。11頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)4章灌漿連接技術(shù)4.1概述灌漿連接是在兩個(gè)同心或者近似同心的管狀構(gòu)件之間注入水泥材料，并且面安置軸和水泥固結(jié)，在它們之間存在環(huán)形腔。在里連接的外筒由連續(xù)部分或是不連續(xù)部分形成，它可以安置于管道內(nèi)部的兩個(gè)或者更4.1所示為兩種形式的灌漿連接，前者為連續(xù)的套筒，后者是套筒的灌漿連接。式灌漿連接的強(qiáng)度來自于粘接和摩擦的結(jié)合，再加上來自于管道內(nèi)幾何缺陷產(chǎn)生的機(jī)/2070年代，進(jìn)行了大量的研究來計(jì)算灌漿連接的強(qiáng)度，已用于近海結(jié)構(gòu)連接中?；胤蛛x套筒套筒連接法蘭連接灌漿環(huán)灌漿環(huán)撐（也被稱作樁）撐（a）連續(xù)套筒式的灌漿連接4.1(b)分離套筒式的灌漿連接灌漿卡箍連接的形式4.2灌漿連接的應(yīng)用類型灌漿連接能夠應(yīng)用于修理計(jì)劃的許多方面，因?yàn)樗麄児逃械奶卣?，可以提供有效的修理方式。灌漿連接主要用在：（1）作為一個(gè)輔助安裝，促進(jìn)構(gòu)件兩個(gè)部分連在一起，來形成4.2a4.2b4章灌漿連接技術(shù)4.1概述灌漿連接是在兩個(gè)同心或者近似同心的管狀構(gòu)件之間注入水泥材料，并且面安置軸和水泥固結(jié)，在它們之間存在環(huán)形腔。在里連接的外筒由連續(xù)部分或是不連續(xù)部分形成，它可以安置于管道內(nèi)部的兩個(gè)或者更4.1所示為兩種形式的灌漿連接，前者為連續(xù)的套筒，后者是套筒的灌漿連接。式灌漿連接的強(qiáng)度來自于粘接和摩擦的結(jié)合，再加上來自于管道內(nèi)幾何缺陷產(chǎn)生的機(jī)/2070年代，進(jìn)行了大量的研究來計(jì)算灌漿連接的強(qiáng)度，已用于近海結(jié)構(gòu)連接中。基地分離套筒套筒連接法蘭連接灌漿環(huán)灌漿環(huán)撐（也被稱作樁）撐（a）連續(xù)套筒式的灌漿連接4.1(b)分離套筒式的灌漿連接灌漿卡箍連接的形式4.2灌漿連接的應(yīng)用類型灌漿連接能夠應(yīng)用于修理計(jì)劃的許多方面，因?yàn)樗麄児逃械奶卣鳎梢蕴峁┯行У男蘩矸绞?。灌漿連接主要用在：（1）作為一個(gè)輔助安裝，促進(jìn)構(gòu)件兩個(gè)部分連在一起，來形成4.2a4.2b；續(xù)的構(gòu)件，12頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)4.2c；（缺陷例如凹痕，穿4.2d；4.2e。使用灌漿連接的主要優(yōu)點(diǎn)是這個(gè)灌漿環(huán)提供了一個(gè)很大的公差，因此減少了安裝問灌漿連接（例如凹痕的構(gòu)件受損區(qū)域的修理。這個(gè)很大的公差也有利于在結(jié)構(gòu)中安裝一個(gè)新的構(gòu)件。小小的偏差能夠引起很大的4.2.a4.2.b中使用了這種型的灌漿連接，這種結(jié)構(gòu)的一端新構(gòu)件旋轉(zhuǎn)；而另一端的新構(gòu)件則安裝在所需的位置上。在一個(gè)系統(tǒng)中了這個(gè)水平的公差，也就意味著在其他地方可以減少公差。反過來將新的構(gòu)件用到結(jié)構(gòu)上將會(huì)影響卡箍的類型。b)伸縮式類型a)卡箍類型使用灌漿連接來連接兩個(gè)組件開合式卡箍卡箍受損管道c)組件加強(qiáng)d)局部受損組件的修復(fù)平行載荷修復(fù)13頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)4.2c；（缺陷例如凹痕，穿4.2d；4.2e。使用灌漿連接的主要優(yōu)點(diǎn)是這個(gè)灌漿環(huán)提供了一個(gè)很大的公差，因此減少了安裝問灌漿連接（例如凹痕的構(gòu)件受損區(qū)域的修理。這個(gè)很大的公差也有利于在結(jié)構(gòu)中安裝一個(gè)新的構(gòu)件。小小的偏差能夠引起很大的4.2.a4.2.b中使用了這種型的灌漿連接，這種結(jié)構(gòu)的一端新構(gòu)件旋轉(zhuǎn)；而另一端的新構(gòu)件則安裝在所需的位置上。在一個(gè)系統(tǒng)中了這個(gè)水平的公差，也就意味著在其他地方可以減少公差。反過來將新的構(gòu)件用到結(jié)構(gòu)上將會(huì)影響卡箍的類型。b)伸縮式類型a)卡箍類型使用灌漿連接來連接兩個(gè)組件開合式卡箍卡箍受損管道c)組件加強(qiáng)d)局部受損組件的修復(fù)平行載荷修復(fù)13頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)防止管道彎曲的組件受損管道e)修復(fù)彎曲組件4.2圖灌漿卡箍的使用4.3影響灌漿連接強(qiáng)度的因素可能影響灌漿連接強(qiáng)度的因素已經(jīng)分析出來了，分別為：管幾何形狀（徑向剛度；）剪切鍵；非連續(xù)卡箍剪切鍵；不連續(xù)剪切鍵；負(fù)載區(qū)域；的表面條件；水下；長(zhǎng)期灌漿的收縮性能；防止管道彎曲的組件受損管道e)修復(fù)彎曲組件4.2圖灌漿卡箍的使用4.3影響灌漿連接強(qiáng)度的因素可能影響灌漿連接強(qiáng)度的因素已經(jīng)分析出來了，分別為：管幾何形狀（徑向剛度；）剪切鍵；非連續(xù)卡箍剪切鍵；不連續(xù)剪切鍵；負(fù)載區(qū)域；的表面條件；水下；長(zhǎng)期灌漿的收縮性能；灌漿環(huán)的氣密性；4.4注意事項(xiàng)及建議建議在可能的情況下，可以證明使用機(jī)械剪切鍵在上是可行的。剪切鍵的存在不僅通過減少所需要的長(zhǎng)度提供了結(jié)構(gòu)上的增加了連接的可靠性。性，而且通過消除長(zhǎng)期灌漿收縮的影響目前采用的剪切鍵的形式是焊在表面的堆焊、焊條或雙頭螺柱。就一切情況來14頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)說，如果考慮到剪切鍵所提供的額外強(qiáng)度，在灌漿和鋼的接觸面必須都有剪切鍵。在套管上相同的h/s的情況下，來減少環(huán)的，在結(jié)構(gòu)上使頭螺柱要優(yōu)于使用焊條。普通管件和灌漿連接的剪切鍵在已經(jīng)起草的指南中有大多數(shù)數(shù)據(jù)。所給出的在灌漿連接上采使用。頭螺柱剪切鍵是基于一個(gè)試點(diǎn)的四個(gè)測(cè)試，因此應(yīng)該謹(jǐn)慎和借鑒工程評(píng)估4.5灌漿連接的靜強(qiáng)度計(jì)算（1）有或沒有機(jī)械剪切鍵的灌漿連接粘結(jié)強(qiáng)度特性，滿足性能要求，可能被視為：f )1/2（4.1）bucL sccufbucfcu——N說，如果考慮到剪切鍵所提供的額外強(qiáng)度，在灌漿和鋼的接觸面必須都有剪切鍵。在套管上相同的h/s的情況下，來減少環(huán)的，在結(jié)構(gòu)上使頭螺柱要優(yōu)于使用焊條。普通管件和灌漿連接的剪切鍵在已經(jīng)起草的指南中有大多數(shù)數(shù)據(jù)。所給出的在灌漿連接上采使用。頭螺柱剪切鍵是基于一個(gè)試點(diǎn)的四個(gè)測(cè)試，因此應(yīng)該謹(jǐn)慎和借鑒工程評(píng)估4.5灌漿連接的靜強(qiáng)度計(jì)算（1）有或沒有機(jī)械剪切鍵的灌漿連接粘結(jié)強(qiáng)度特性，滿足性能要求，可能被視為：f )1/2（4.1）bucL sccufbucfcu——N/——N/式中：；；K——?jiǎng)哦纫蜃樱▍⒖枷旅?；CL——灌漿長(zhǎng)度和直徑比系數(shù)（參考下面Cs——連接鍵的表面粗糙度（參考下面；Cc——剪切鍵的圓周率（參考下面；h——剪切鍵的高度，m；m；（2）對(duì)于螺栓（不連續(xù)的）剪切連接一個(gè)等價(jià)的h/s可以這樣的方程中：h（4.2）s ——為螺柱直徑（計(jì)劃的寬度m；hs——為螺柱的高度，m；Sh——為圓周螺栓間距，m；S1——為縱向螺栓間距，m；4.3。（3）勁度因子是這樣定義的：111D/tK D/t D/t（4.3）g smbm——是灌漿的模量比；D——是外徑，m；15頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)t——是壁厚，m；下標(biāo)中的g，b，和s分別與灌漿，支撐和套筒有關(guān)。但是在4.6.4部分推薦的應(yīng)該要滿足要求。續(xù)的套筒考慮它的的直徑和壁厚，管道泥漿卡箍swhhhsw=2hSsSLa)球形焊道TlgDbDgb)帶填角焊道的方形條Ds卡箍剪力連接在管道上的螺柱剪力連接4.3用于計(jì)算剪切連接件的符號(hào)——縱切面16頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)wt——是壁厚，m；下標(biāo)中的g，b，和s分別與灌漿，支撐和套筒有關(guān)。但是在4.6.4部分推薦的應(yīng)該要滿足要求。續(xù)的套筒考慮它的的直徑和壁厚，管道泥漿卡箍swhhhsw=2hSsSLa)球形焊道TlgDbDgb)帶填角焊道的方形條Ds卡箍剪力連接在管道上的螺柱剪力連接4.3用于計(jì)算剪切連接件的符號(hào)——縱切面16頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)w螺柱剪切連接局部剪切連接4.4用于計(jì)算剪切連接件的符號(hào)——橫斷面或更長(zhǎng)。CL參數(shù)中可以用的數(shù)據(jù)受到限制，因此在缺乏有關(guān)特殊管狀和幾何剪切鍵數(shù)據(jù)的情況下，下面假設(shè)的CL值：螺柱剪切連接局部剪切連接4.4用于計(jì)算剪切連接件的符號(hào)——橫斷面或更長(zhǎng)。CL參數(shù)中可以用的數(shù)據(jù)受到限制，因此在缺乏有關(guān)特殊管狀和幾何剪切鍵數(shù)據(jù)的情況下，下面假設(shè)的CL值：L——為名義灌漿連接長(zhǎng)度，m；（6）在缺乏其他數(shù)據(jù)的情況下，表面粗糙度Cs應(yīng)該根據(jù)下面的條件來選取。17頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)CL21.040.980.8120.7當(dāng)在水下構(gòu)件被，去掉沉淀物恢復(fù)到 露的剛管，能夠確保腐蝕產(chǎn)生的薄膜既形成也在灌漿之前馬上的被除掉，那么應(yīng)該用到下面的：hs，那么Cs1.0。hs的帶有剪切鍵的連接，那么Cs0.6。當(dāng)不可能確定腐蝕產(chǎn)生的薄膜，可以在水下 之后再在鋼表面建立，在灌漿之前去除，下面的應(yīng)該用到：hs當(dāng)在水下構(gòu)件被，去掉沉淀物恢復(fù)到 露的剛管，能夠確保腐蝕產(chǎn)生的薄膜既形成也在灌漿之前馬上的被除掉，那么應(yīng)該用到下面的：hs，那么Cs1.0。hs的帶有剪切鍵的連接，那么Cs0.6。當(dāng)不可能確定腐蝕產(chǎn)生的薄膜，可以在水下 之后再在鋼表面建立，在灌漿之前去除，下面的應(yīng)該用到：hs的表面鍵），那么Cs可以取0（例如沒有hs的帶有剪切鍵的連接，那么Cs0.5。當(dāng)建議不要去除表面涂層，需要經(jīng)過 來確定可用的Cs值。所提出的剪切鍵圓周率Cc對(duì)假設(shè)的全卡箍剪切鍵的這種情況做出解釋（對(duì)螺柱不適用。Cc的值被定義為：lCc（4.4）lc為在一個(gè)圓周下剪切鍵的整個(gè)長(zhǎng)度。4.6適用范圍及其他要求4.6.1常規(guī)要求4.6.2、4.6.34.6.4部分4.34.4中闡明了。管材的幾何特征或者為：20D/t32b或者為：32D/t72b40D/t140s10D/tg4524D/t140s10D/tg45當(dāng)給出了套筒和撐幾何D/t的比值，這些零件的設(shè)計(jì)應(yīng)該與相關(guān)的鋼鐵設(shè)計(jì)方法一致。LDb218頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)0h/D0.012b00h/D0.012b0Ds8b0hs0.061.5w上面的限制得到加強(qiáng)，因?yàn)闇y(cè)試數(shù)據(jù)的幾何范圍是可利用的。在剪切鍵形狀因一致。這些限制不應(yīng)該拿來排除在提供范圍之外的連接使用，同時(shí)還證明了能夠可靠地估D（例如更高的徑向剛度，可以通過計(jì)算假設(shè)限定D征。4.6.2機(jī)械剪切鍵的特殊要求剪切鍵的間距應(yīng)該沿著連接長(zhǎng)度均勻分布。h/s（4.2）中給出的螺柱的h/s等價(jià)。剪切鍵截面和焊縫應(yīng)該設(shè)計(jì)成能夠傳遞全部的負(fù)載到連接上。（Cc14.4所示。4.6.3螺栓剪力連接器的特殊要求該參考工程評(píng)估，優(yōu)先使用下面的公式。首先，3個(gè)失效機(jī)理已經(jīng)確定了如下：粘結(jié)滑移（典型的灌漿連接焊縫失效；螺栓失效；管壁上螺栓粘附導(dǎo)致的局部連接失效。19頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)第一個(gè)失效機(jī)理作為一個(gè)不可取的主要失效模式，它會(huì)引起管壁的變形，這樣減少了機(jī)構(gòu)整體的屈服能力。根據(jù)下面限制螺栓的直徑將確保在設(shè)計(jì)中式：出現(xiàn)這種失效模052.3tFy （4.5）t第一個(gè)失效機(jī)理作為一個(gè)不可取的主要失效模式，它會(huì)引起管壁的變形，這樣減少了機(jī)構(gòu)整體的屈服能力。根據(jù)下面限制螺栓的直徑將確保在設(shè)計(jì)中式：出現(xiàn)這種失效模052.3tFy （4.5）tFys式中：t——為管的厚度；F——為鋼的屈服強(qiáng)度（N/mm2yF——螺栓的屈服強(qiáng)度（N/mm2yst——為管道失效模式的安全因子（1.4（2起基于使用公式（4.2）相等的h/s所得到的在公式（4.1）中的強(qiáng)度要差一些。下面的條件也應(yīng)該要滿足來依從有效的數(shù)據(jù)：Db0.07；螺栓卡箍間距比：0Db/Sb16；0DbSl3；0.33hs2。螺栓剪切連接器應(yīng)該沿著圓周對(duì)稱的放置在構(gòu)件上，應(yīng)該注意避免把螺栓放在套筒的裂紋上。在使用建議下相同環(huán)境和相同方法焊接的螺栓上做的剪切試驗(yàn)應(yīng)該優(yōu)先于其他的設(shè)計(jì)來獲取剪切強(qiáng)度值。4.6.4分體式套筒灌漿連接的特殊要求預(yù)應(yīng)力得到維持。1.81.81.2的安全系數(shù)。螺栓應(yīng)該沿著套筒均勻的隔開，如果提供的話，優(yōu)先在同一個(gè)中心和位置布置一個(gè)剪切鍵。這些螺栓也應(yīng)該加載到同一個(gè)水平來提供沿著連接長(zhǎng)度均勻分布的預(yù)緊力。20頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)4.7許用應(yīng)力的計(jì)算為了確定光管連接或者應(yīng)用到卡箍剪切鍵連接的許用工作粘結(jié)應(yīng)力，像這樣：fbucf（4.6）ab2式中：fa——N/mm；b——為灌漿粘結(jié)能力的安全因子。2個(gè)公式：3F059KCCffyssLcu（4.74.7許用應(yīng)力的計(jì)算為了確定光管連接或者應(yīng)用到卡箍剪切鍵連接的許用工作粘結(jié)應(yīng)力，像這樣：fbucf（4.6）ab2式中：fa——N/mm；b——為灌漿粘結(jié)能力的安全因子。2個(gè)公式：3F059KCCffyssLcu（4.7）a16hSSsshlb（4.7）不能夠大于9Cf1100h/SS05KCfL ss hl cu（4.8）ab式中：s為螺栓剛度屈服安全因子。的彎曲屈服極限將出現(xiàn)。如果螺栓的剪切強(qiáng)度通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得比彎曲強(qiáng)度小，那么方程變?yōu)椋?5P9KCf suc Lcu f（4.9）aSSshlb式中：Psuc是基于實(shí)驗(yàn)測(cè)得的螺栓抗剪切特性。4.8安全系數(shù)的確定在通過公式（4.6（4.7（4.8）和（4.9）確定許用工作結(jié)合應(yīng)力時(shí)，如果沒有其他條件約束，安全系數(shù)通過以下確定：21頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)（1）粘合強(qiáng)度b（這些系數(shù)和英國(guó)能源領(lǐng)事部門關(guān)于灌漿管/卡箍連接的要求是一致的。（2）螺栓強(qiáng)度s的安全系數(shù)4.9（1）粘合強(qiáng)度b（這些系數(shù)和英國(guó)能源領(lǐng)事部門關(guān)于灌漿管/卡箍連接的要求是一致的。（2）螺栓強(qiáng)度s的安全系數(shù)4.9作用應(yīng)力計(jì)算的注意事項(xiàng)名義灌漿接觸面積，彎曲載荷可以忽略。灌漿連接在工作載荷作用下的所有偏差都應(yīng)該在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被考慮。4.10疲勞分析在一個(gè)灌漿連接中，引起疲勞破損的結(jié)合應(yīng)力要比當(dāng)前許用工作結(jié)合應(yīng)力大，正如然而，卡箍各組件之間的疲勞是必須考慮的。4.11灌漿過程中部件的運(yùn)動(dòng)方式/或疲勞性能減小。在撐管和套筒之間的橫向運(yùn)動(dòng)沒有被分析并且建議也應(yīng)該被限制。22頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)條件安全因素極限條件1.70工作條件2.25條件安全因素極限條件4.5工作條件6.05章灌漿卡箍5.1概述灌漿卡箍就是把管道在連接處包起來用到的軸套，這個(gè)軸套被分成兩部分或部分。在水泥材料注入卡箍和管道連接之間的環(huán)形空間之前，分離式卡箍是用預(yù)緊螺栓閉合的。道，還可以在原有已損壞管道連接處起加強(qiáng)作用。灌漿卡箍的所有組件如圖5.1所示。想使用灌漿卡箍的設(shè)計(jì)者也應(yīng)該參面的第4撐管螺栓凸緣撐管修復(fù)套筒弦管弦管修復(fù)套筒螺栓灌漿環(huán)卡箍配合面T型節(jié)點(diǎn)23頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)5章灌漿卡箍5.1概述灌漿卡箍就是把管道在連接處包起來用到的軸套，這個(gè)軸套被分成兩部分或部分。在水泥材料注入卡箍和管道連接之間的環(huán)形空間之前，分離式卡箍是用預(yù)緊螺栓閉合的。道，還可以在原有已損壞管道連接處起加強(qiáng)作用。灌漿卡箍的所有組件如圖5.1所示。想使用灌漿卡箍的設(shè)計(jì)者也應(yīng)該參面的第4撐管螺栓凸緣撐管修復(fù)套筒弦管弦管修復(fù)套筒螺栓灌漿環(huán)卡箍配合面T型節(jié)點(diǎn)23頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)5.2灌漿卡箍的應(yīng)用類型灌漿卡箍的應(yīng)用主要是以下兩類：5.2所示。撐管套筒弦管圖5.2卡箍T型節(jié)新增撐管機(jī)構(gòu)的焊道在這種情況下焊道（焊接）可能必須在水下管道連接中被應(yīng)用，這意味著需要的載荷獲取從管道轉(zhuǎn)移到了卡箍。24頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)5.2灌漿卡箍的應(yīng)用類型灌漿卡箍的應(yīng)用主要是以下兩類：5.2所示。撐管套筒弦管圖5.2卡箍T型節(jié)新增撐管機(jī)構(gòu)的焊道在這種情況下焊道（焊接）可能必須在水下管道連接中被應(yīng)用，這意味著需要的載荷獲取從管道轉(zhuǎn)移到了卡箍。24頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)用灌漿卡箍的方式在結(jié)構(gòu)上連接新的管道組件，如圖5.3所示。在這個(gè)例子中，如果需要焊接，那么安裝之前的卡箍組裝是在工廠完成的。5.3影響灌漿卡箍強(qiáng)度的因素以下能影響卡箍強(qiáng)度的因素已經(jīng)分析過了，并且在設(shè)計(jì)指導(dǎo)中有被提到：用灌漿卡箍的方式在結(jié)構(gòu)上連接新的管道組件，如圖5.3所示。在這個(gè)例子中，如果需要焊接，那么安裝之前的卡箍組裝是在工廠完成的。5.3影響灌漿卡箍強(qiáng)度的因素以下能影響卡箍強(qiáng)度的因素已經(jīng)分析過了，并且在設(shè)計(jì)指導(dǎo)中有被提到：法蘭螺栓載荷；焊道；灌漿強(qiáng)度。5.3.1管道的幾何形狀修復(fù)卡箍就是一種能為法蘭環(huán)提供足夠 的參數(shù)規(guī)格可以用來評(píng)估管道連接靜力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)[5.1~5.3]。修復(fù)卡箍的設(shè)計(jì)是由無量綱參數(shù)確定的，例如，和。通過選擇這些參數(shù)得到主要由連接的最初幾何形狀決定，不能超過1，SCF參數(shù)方程時(shí)出現(xiàn)問題。在這幾過程中，必須決定原連接處的靜強(qiáng)度是否要分擔(dān)整個(gè)維修工程的靜強(qiáng)度。特征。對(duì)卡箍的設(shè)計(jì)需要遵循以下假設(shè)：假設(shè)一個(gè)管接頭卡箍，沒有來自接頭或者卡箍組成部分的額外強(qiáng)化。計(jì)算管接頭的強(qiáng)度要忽略卡箍的存在。1.4節(jié)，假設(shè)全部的設(shè)計(jì)載荷通過水泥最終傳給卡箍。通過以下給出修復(fù)計(jì)劃的符合靜強(qiáng)度：靜強(qiáng)度=1.2×∑（原接頭強(qiáng)度+卡箍強(qiáng)度）（5.1）5.1~5.3和之前的假設(shè)。用這種方法獲得的靜強(qiáng)度低于給定值的95％。加強(qiáng)型的強(qiáng)度由方程5.1簡(jiǎn)化得到：靜強(qiáng)度=1.2×卡箍的靜強(qiáng)度（5.2）25頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)卡箍強(qiáng)度的計(jì)算見參考參考文獻(xiàn)5.1~5.3和之前的假設(shè)。用這種方法獲得的靜強(qiáng)度低于給定值的95％。5.3.2螺栓緊固法蘭/螺栓載荷螺栓緊固法蘭的目的有以下三個(gè)：（1）（2）（3卡箍強(qiáng)度的計(jì)算見參考參考文獻(xiàn)5.1~5.3和之前的假設(shè)。用這種方法獲得的靜強(qiáng)度低于給定值的95％。5.3.2螺栓緊固法蘭/螺栓載荷螺栓緊固法蘭的目的有以下三個(gè)：（1）（2）（3）確保能在現(xiàn)有的管接頭上安裝兩瓣或三瓣的卡箍?？ü窟B接表面的張力傳導(dǎo)給螺栓，因此來保持卡箍的連續(xù)。要考慮不同的載荷（5.5節(jié)4.6.4節(jié)。5.3.3焊接工藝焊接形成了一個(gè)卡箍的整體，將載荷從管接頭支持部分傳導(dǎo)給卡箍的承載部件。它會(huì)減少維修方案的時(shí)間來減少成本。[5.4]1.4節(jié)給出，在灌漿連接的設(shè)計(jì)中會(huì)用到。鄰構(gòu)件的，也可以減少卡箍的重量。5.3.4泥漿強(qiáng)度（Fou）的平方根成正比。5.4疲勞分析數(shù)（SFs5.1~5.有的彎曲剛度。根據(jù)下表，用于承受軸向載荷和彎曲的得到的應(yīng)力集中系數(shù)，可以降低由于復(fù)合材料修復(fù)之間的套筒和最初的。26頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)SCF應(yīng)該定義為卡箍最大應(yīng)力與原接頭處最大應(yīng)力的比值。管接頭的應(yīng)力集中。但是，卡箍的應(yīng)力集中基本減少。下列總結(jié)了為了修復(fù)有效范圍之外所要減少應(yīng)力的集中：卡箍維修的價(jià)值取決于原接頭是否完整或者是非完整型?？紤]到平面彎曲帶來的應(yīng)力集中，螺栓法蘭和管接頭必須。法蘭上最大的應(yīng)力集中發(fā)生在徑向的最外部，而管接頭的最大應(yīng)力集中在管子的頂點(diǎn)處，法蘭的應(yīng)力集中沒有在頂點(diǎn)因?yàn)槟抢镉型獠枯d荷。與之前。根據(jù)得管接頭的平面彎曲，SCF的栓法蘭的作用有效。的上限值，這都是為了螺SCF計(jì)算的依據(jù)：K’=1.3K*sinθ（法蘭屬性系數(shù)）(5.3)SCF應(yīng)該定義為卡箍最大應(yīng)力與原接頭處最大應(yīng)力的比值。管接頭的應(yīng)力集中。但是，卡箍的應(yīng)力集中基本減少。下列總結(jié)了為了修復(fù)有效范圍之外所要減少應(yīng)力的集中：卡箍維修的價(jià)值取決于原接頭是否完整或者是非完整型。考慮到平面彎曲帶來的應(yīng)力集中，螺栓法蘭和管接頭必須。法蘭上最大的應(yīng)力集中發(fā)生在徑向的最外部，而管接頭的最大應(yīng)力集中在管子的頂點(diǎn)處，法蘭的應(yīng)力集中沒有在頂點(diǎn)因?yàn)槟抢镉型獠枯d荷。與之前。根據(jù)得管接頭的平面彎曲，SCF的栓法蘭的作用有效。的上限值，這都是為了螺SCF計(jì)算的依據(jù)：K’=1.3K*sinθ（法蘭屬性系數(shù)）(5.3)Levin5.4和5.5。θ=支撐于弦法蘭的夾角新能因數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)法蘭的截面積/螺栓空的面積K*5.6。27頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)維修計(jì)劃應(yīng)力集中管接頭卡箍卡箍剛度較大有效減少應(yīng)力集中無效接頭剛度較大無效有效減少應(yīng)力集中負(fù)載實(shí)際SCF/ SCF維修關(guān)節(jié)維修卡箍95% 率95% 率95% 率95% 率軸向0.550.600.550.85OPB0.550.600.550.85L/D圖5.4 L/D對(duì)集中應(yīng)力的影響（D/d=2）28頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué) d D=2dL/D圖5.4 L/D對(duì)集中應(yīng)力的影響（D/d=2）28頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué) d D=2d*L/DL\D對(duì)集中應(yīng)力的影響（D\d=3）螺栓法蘭在圓弧上的最大應(yīng)力：最大應(yīng)力=K’σSFBnomK’σSFBnom=卡箍法蘭的最大需用應(yīng)力取決于全部的剖面和使用的彎曲應(yīng)力(5.4)29頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)d D=2d*L/DL\D對(duì)集中應(yīng)力的影響（D\d=3）螺栓法蘭在圓弧上的最大應(yīng)力：最大應(yīng)力=K’σSFBnomK’σSFBnom=卡箍法蘭的最大需用應(yīng)力取決于全部的剖面和使用的彎曲應(yīng)力(5.4)29頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)d D=2d以通常的方式計(jì)算最大應(yīng)力的范圍，乘以管接頭的名義應(yīng)力，由SCF管節(jié)點(diǎn)上的位5.5節(jié)。T以通常的方式計(jì)算最大應(yīng)力的范圍，乘以管接頭的名義應(yīng)力，由SCF管節(jié)點(diǎn)上的位5.5節(jié)。T曲線[5.6]APIX曲線[5.7]都是這樣的曲線。S?NC型S-N6.6BS6235[5.8]SN曲線的給AWSCode[5.9]C型。通過確定螺栓孔的應(yīng)力范圍來檢查螺栓孔（SF適當(dāng)?shù)目椎膸缀涡螤頒SN曲線的。初始開裂事實(shí)上，剛度裕量對(duì)于開裂后裂縫的驗(yàn)過程中獲得的載荷-撓度曲線。有著重要意義。此效果可以看出在疲勞試5.5作用應(yīng)力的計(jì)算5.5.1不同灌漿連接形式T形灌漿卡箍有兩種連接設(shè)計(jì)。它們是支撐灌漿連接和弦管灌漿連接，圖5.7~5.8撐負(fù)載，弦管灌漿連接的螺栓主要維持弦砂連接的各部分負(fù)載。30頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)dD圖5.6螺栓凸緣評(píng)估中理想化參數(shù)K的計(jì)算FAXFy撐管卡箍設(shè)計(jì)固結(jié)水泥漿FAX、MTORSION對(duì)撐管負(fù)載的抵抗Fz、MTORSION、MOPB對(duì)撐管負(fù)載的抵抗bearingongrout對(duì)撐管負(fù)載的抵抗Fy、FIPB2y 2視角1-1弦管卡箍設(shè)計(jì)FOPB固結(jié)水泥漿F、FMz 對(duì)撐yOPB管負(fù)載的抵抗載的抵抗11視角2-2圖5.7灌漿卡箍設(shè)計(jì)中撐構(gòu)件負(fù)載的確定31頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)LdD圖5.6螺栓凸緣評(píng)估中理想化參數(shù)K的計(jì)算FAXFy撐管卡箍設(shè)計(jì)固結(jié)水泥漿FAX、MTORSION對(duì)撐管負(fù)載的抵抗Fz、MTORSION、MOPB對(duì)撐管負(fù)載的抵抗bearingongrout對(duì)撐管負(fù)載的抵抗Fy、FIPB2y 2視角1-1弦管卡箍設(shè)計(jì)FOPB固結(jié)水泥漿F、FMz 對(duì)撐yOPB管負(fù)載的抵抗載的抵抗11視角2-2圖5.7灌漿卡箍設(shè)計(jì)中撐構(gòu)件負(fù)載的確定31頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)L受損的弦管MyFyMyFyMTORSIONMTORSIONFAXFAXMzMzFzFz通過結(jié)構(gòu)分析，對(duì)于弦管卡箍設(shè)計(jì)，不需要支撐負(fù)載，因?yàn)樗麄儼谙夜茇?fù)載中圖5.8灌漿卡箍設(shè)計(jì)中支撐構(gòu)件負(fù)載的確定5.5.2鋼結(jié)構(gòu)疲勞的撐彎曲模式/弦交點(diǎn)的彎曲模式都可以使用下列方法進(jìn)行估軸向應(yīng)力分布和計(jì)：（1）（2）（3受損的弦管MyFyMyFyMTORSIONMTORSIONFAXFAXMzMzFzFz通過結(jié)構(gòu)分析，對(duì)于弦管卡箍設(shè)計(jì)，不需要支撐負(fù)載，因?yàn)樗麄儼谙夜茇?fù)載中圖5.8灌漿卡箍設(shè)計(jì)中支撐構(gòu)件負(fù)載的確定5.5.2鋼結(jié)構(gòu)疲勞的撐彎曲模式/弦交點(diǎn)的彎曲模式都可以使用下列方法進(jìn)行估軸向應(yīng)力分布和計(jì)：（1）（2）（3）數(shù)。（4）計(jì)算原管接頭和卡箍的尖點(diǎn)和鞍點(diǎn)的應(yīng)力集中時(shí)參考5.4節(jié)。在沒有有限元分析模型試驗(yàn)的情況下，假定了一個(gè)簡(jiǎn)化的應(yīng)力分布。通過疊加原理來計(jì)算八個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)的應(yīng)力場(chǎng)。在步驟2中推薦的應(yīng)力分布下面定義了。一個(gè)位于交叉點(diǎn)四周并于鞍點(diǎn)上應(yīng)力集中點(diǎn)成?角度的點(diǎn)所受復(fù)雜載荷如下：(SCFs-SCFc)Ψ- ]fsinΨf +SCFcosΨf(5.5)f=[SCFHSsaxcbjsbo90應(yīng)力集中點(diǎn)應(yīng)力；鞍點(diǎn)的SCF；SCF；Ψ——關(guān)鍵點(diǎn)與鞍點(diǎn)的夾角；fax、fbj、fbo——原有接頭或附加部件的應(yīng)力.每個(gè)關(guān)節(jié)周圍的位置可以確定應(yīng)力集中點(diǎn)的范圍，在應(yīng)力集中范圍內(nèi)每一個(gè)波的高32頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)度和方向都可以計(jì)算，每個(gè)負(fù)載導(dǎo)致的損傷都可以歸結(jié)為MinerCumufativeDamagehypothesis學(xué)說，用于整個(gè)載荷譜累積損傷。5.6.安全系數(shù)的選取本節(jié)介紹的靜強(qiáng)度和疲勞因素設(shè)計(jì)建議使用適當(dāng)?shù)陌踩蛩亍?.6.1管接頭的靜態(tài)強(qiáng)度局部安全系數(shù)方法概述在5.6.1條件安全系數(shù)1.381.78的APIRP2A,1.8為正常負(fù)荷和以這些都在安全界限內(nèi)。度和方向都可以計(jì)算，每個(gè)負(fù)載導(dǎo)致的損傷都可以歸結(jié)為MinerCumufativeDamagehypothesis學(xué)說，用于整個(gè)載荷譜累積損傷。5.6.安全系數(shù)的選取本節(jié)介紹的靜強(qiáng)度和疲勞因素設(shè)計(jì)建議使用適當(dāng)?shù)陌踩蛩亍?.6.1管接頭的靜態(tài)強(qiáng)度局部安全系數(shù)方法概述在5.6.1條件安全系數(shù)1.381.78的APIRP2A,1.8為正常負(fù)荷和以這些都在安全界限內(nèi)。正常根據(jù)已用于 載荷1.5.6.2填充泥漿條件下灌漿卡箍的靜態(tài)強(qiáng)度[5.4]。需用的工作粘結(jié)應(yīng)力取決于對(duì)灌漿連接粘結(jié)強(qiáng)度特征的劃分，下列的安全系數(shù)都是1.4節(jié)的推薦規(guī)范中得出的（這些都與英國(guó)能源部灌漿樁/套筒連接指導(dǎo)一致：條件安全系數(shù)4.56.0正常5.6.3填充泥漿條件下灌漿卡箍的疲勞疲勞SCFsS-N曲線，這種方法有一個(gè)隱含的安全系數(shù)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的應(yīng)力集中系數(shù)特征通常為95％上限和設(shè)計(jì)SN曲線通常是減去兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的均值或97.7％的存在概率。通常的方法是計(jì)算累積的疲勞損傷，為了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的1.0。計(jì)算累積損傷極限值取決于保守的程度、防腐蝕保護(hù)的可靠性、結(jié)構(gòu)冗余度和檢查或修理便利性。對(duì)于以上幾項(xiàng)有不確定性，應(yīng)該應(yīng)減少疲勞累積損傷的限定值。33頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)5.6.4灌漿卡箍的連接疲勞應(yīng)力應(yīng)力都會(huì)超過疲勞極限。5.1各型節(jié)點(diǎn)軸向載荷的SCF特征（16Q'16Q'5.6.4灌漿卡箍的連接疲勞應(yīng)力應(yīng)力都會(huì)超過疲勞極限。5.1各型節(jié)點(diǎn)軸向載荷的SCF特征（16Q'16Q'3/13.0Q'120.037.4Q'480400.833。K12時(shí)，SCFs。34頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)受載情況弦管鞍板SCF弦管齒尖SCF有效范圍PT,Y6.786.4205sin1.70.73 ' XX''Q'D C X'71C2n5n32XD3012cos4015X''1052.512.00.251.0090PP1.72.422.2822sin21514.48.037.40.251.0090K6.786.420.5sin1.70.73 1sin1.70.75 20.012/304 sin1.8 1 sin2 '06sin105 05 sin21.50252Q'8.037.40.251.009012（4）SCFs的最小值為2.5。T/Y型節(jié)點(diǎn)，弦的長(zhǎng)度可以取在弦上兩個(gè)彎曲點(diǎn)之間。(6)TebbettLalani[510]得出來的。5.2各型節(jié)點(diǎn)構(gòu)件面內(nèi)載荷SCF計(jì)算公式（4）SCFs的最小值為2.5。T/Y型節(jié)點(diǎn)，弦的長(zhǎng)度可以取在弦上兩個(gè)彎曲點(diǎn)之間。(6)TebbettLalani[510]得出來的。5.2各型節(jié)點(diǎn)構(gòu)件面內(nèi)載荷SCF計(jì)算公式（15.1（13（）都適用。（2）DT8.037.4。35頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)節(jié)點(diǎn)類型和受載情況弦管齒尖SCF有效范圍MT,Y0.7506081.60250.72in56Q'12.037.40.251.0090MMDT,XM MK5.3各型節(jié)點(diǎn)構(gòu)件面外載荷SCF計(jì)算公式（1）1、25.1（2）5.1中的注意項(xiàng)（5.3各型節(jié)點(diǎn)構(gòu)件面外載荷SCF計(jì)算公式（1）1、25.1（2）5.1中的注意項(xiàng)（1（（4（6都適用。36頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)節(jié)點(diǎn)類型和受載情況弦管齒尖SCF有效范圍MT,Y1.61.155sin1.35212.037.40.251.0090MMDT,Xin2541.561.46512.037.40.251.0090MK1.61.155 sin1.352 1 sin1.35 2 030.0160.451 2 12.037.40.251.0090126章機(jī)械連接方式6.1概述機(jī)械連接是形成于兩個(gè)同心管之間的連接（內(nèi)部的管是一個(gè)整體，外部的管是由兩的部分組成，通過把長(zhǎng)螺栓擰到內(nèi)部的管上來連接。個(gè)或180度形成的外管鞍座螺栓安裝到鞍座本身或不碰到內(nèi)管。設(shè)計(jì)手冊(cè)的6.16.1所示的那樣具有不連續(xù)頂板的連接需要特殊考慮，因?yàn)樗鼈儾辉诂F(xiàn)有測(cè)試數(shù)據(jù)的考慮范圍之內(nèi)。a)連續(xù)的頂板b）不連續(xù)的頂板6.1機(jī)械連接機(jī)械連接的強(qiáng)度是由鋼與鋼的摩擦得到的，它是通過螺栓將一個(gè)力施加在弦或鞍口。因此，強(qiáng)度是依靠法向力的大小和兩個(gè)接觸面之間的摩擦系數(shù)得到的。使用長(zhǎng)的雙頭螺栓而不是短的，強(qiáng)度高的來張緊機(jī)械連接，雙頭螺栓用于此套筒灌漿連接。其就是將的套筒灌漿連接的法蘭面連接在一起，并且提供足夠的預(yù)緊應(yīng)力，可以應(yīng)用到法蘭邊緣來減少脈動(dòng)應(yīng)力。然而，在機(jī)械連接中需要固定的那一部分不強(qiáng)調(diào)直接連接在一起，而是通過比剛性法蘭更靈活的部件來連接。因此，在有弦管或外力連接下的泊松比不同，減少了鞍和弦的接觸，會(huì)在雙頭螺柱上引起脈動(dòng)。螺柱疲勞和螺母松動(dòng)損壞的可能性。機(jī)械連接強(qiáng)度的研究在由西方英國(guó)致力研究的JIRRP項(xiàng)目補(bǔ)充的一系列的測(cè)試中實(shí)6章機(jī)械連接方式6.1概述機(jī)械連接是形成于兩個(gè)同心管之間的連接（內(nèi)部的管是一個(gè)整體，外部的管是由兩的部分組成，通過把長(zhǎng)螺栓擰到內(nèi)部的管上來連接。個(gè)或180度形成的外管鞍座螺栓安裝到鞍座本身或不碰到內(nèi)管。設(shè)計(jì)手冊(cè)的6.16.1所示的那樣具有不連續(xù)頂板的連接需要特殊考慮，因?yàn)樗鼈儾辉诂F(xiàn)有測(cè)試數(shù)據(jù)的考慮范圍之內(nèi)。a)連續(xù)的頂板b）不連續(xù)的頂板6.1機(jī)械連接機(jī)械連接的強(qiáng)度是由鋼與鋼的摩擦得到的，它是通過螺栓將一個(gè)力施加在弦或鞍口。因此，強(qiáng)度是依靠法向力的大小和兩個(gè)接觸面之間的摩擦系數(shù)得到的。使用長(zhǎng)的雙頭螺栓而不是短的，強(qiáng)度高的來張緊機(jī)械連接，雙頭螺栓用于此套筒灌漿連接。其就是將的套筒灌漿連接的法蘭面連接在一起，并且提供足夠的預(yù)緊應(yīng)力，可以應(yīng)用到法蘭邊緣來減少脈動(dòng)應(yīng)力。然而，在機(jī)械連接中需要固定的那一部分不強(qiáng)調(diào)直接連接在一起，而是通過比剛性法蘭更靈活的部件來連接。因此，在有弦管或外力連接下的泊松比不同，減少了鞍和弦的接觸，會(huì)在雙頭螺柱上引起脈動(dòng)。螺柱疲勞和螺母松動(dòng)損壞的可能性。機(jī)械連接強(qiáng)度的研究在由西方英國(guó)致力研究的JIRRP項(xiàng)目補(bǔ)充的一系列的測(cè)試中實(shí)研究的“在具有不同表面37頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)的鋼與鋼之間摩擦的兩個(gè)分離研究”項(xiàng)目的對(duì)于水下維修設(shè)計(jì)手冊(cè)的制定是非常有價(jià)值的。6.2機(jī)械連接的應(yīng)用類型機(jī)械連接最主要的應(yīng)用是傳遞機(jī)構(gòu)之間的載荷，如下所述：把兩個(gè)部分連接在一起形成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，如圖6.2.a所示。6.2.b所示。a)機(jī)械連接兩個(gè)部件b）在機(jī)構(gòu)上連接一個(gè)支撐桿6.2機(jī)械連接的使用因此，當(dāng)工作空間受限時(shí)，機(jī)械連接是非常有用的。然而，機(jī)械連接是依靠鋼與鋼表面間的接觸來傳遞載荷的，因此機(jī)械連接的應(yīng)用僅限于這種情況下。6.3影響機(jī)械連接的因素以下因素可能影響機(jī)械連接的強(qiáng)度和實(shí)施，這些因素已經(jīng)被研究，并且設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)給出了以下幾條：弦管幾何特征；螺栓幾何特征。38頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)的鋼與鋼之間摩擦的兩個(gè)分離研究”項(xiàng)目的對(duì)于水下維修設(shè)計(jì)手冊(cè)的制定是非常有價(jià)值的。6.2機(jī)械連接的應(yīng)用類型機(jī)械連接最主要的應(yīng)用是傳遞機(jī)構(gòu)之間的載荷，如下所述：把兩個(gè)部分連接在一起形成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，如圖6.2.a所示。6.2.b所示。a)機(jī)械連接兩個(gè)部件b）在機(jī)構(gòu)上連接一個(gè)支撐桿6.2機(jī)械連接的使用因此，當(dāng)工作空間受限時(shí)，機(jī)械連接是非常有用的。然而，機(jī)械連接是依靠鋼與鋼表面間的接觸來傳遞載荷的，因此機(jī)械連接的應(yīng)用僅限于這種情況下。6.3影響機(jī)械連接的因素以下因素可能影響機(jī)械連接的強(qiáng)度和實(shí)施，這些因素已經(jīng)被研究，并且設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)給出了以下幾條：弦管幾何特征；螺栓幾何特征。38頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)6.4注意事項(xiàng)及建議不建議應(yīng)用短的雙頭螺栓，因?yàn)檫@有可能由于螺母沒有預(yù)緊導(dǎo)致疲勞失效和預(yù)應(yīng)力損失。如果考慮弦管的螺栓力方面的因素而用不連續(xù)的頂板連接，那么要謹(jǐn)慎，以確保鞍板和0.28G。這個(gè)數(shù)據(jù)。在沒有其他數(shù)據(jù)的情況下，摩擦系數(shù)可以用已經(jīng)被廣泛接受，并且應(yīng)用在以前的設(shè)計(jì)中。6.5機(jī)械連接的靜態(tài)摩擦系數(shù)1）6.66.4注意事項(xiàng)及建議不建議應(yīng)用短的雙頭螺栓，因?yàn)檫@有可能由于螺母沒有預(yù)緊導(dǎo)致疲勞失效和預(yù)應(yīng)力損失。如果考慮弦管的螺栓力方面的因素而用不連續(xù)的頂板連接，那么要謹(jǐn)慎，以確保鞍板和0.28G。這個(gè)數(shù)據(jù)。在沒有其他數(shù)據(jù)的情況下，摩擦系數(shù)可以用已經(jīng)被廣泛接受，并且應(yīng)用在以前的設(shè)計(jì)中。6.5機(jī)械連接的靜態(tài)摩擦系數(shù)1）6.6機(jī)械連接靜態(tài)摩擦系數(shù)的特點(diǎn)可列如下：（6.1）cb sT式中：uc——摩擦系數(shù)的特性；D——弦的直徑，mm；T——弦的厚度，mm；Kb——雙頭螺栓的剛度系數(shù)，見第2）條；'Cs——3）條；'6.3給出了Cs=1.0；39頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)Kb×10-3C1=1.0s接觸表面噴砂Uc=0.4510.0Uc=0.409.08.0測(cè)試數(shù)據(jù)的極限7.0Uc=0.356.05.04.0Uc=0.303.02.0剛度增加的方向1.00D/T01020304050606.3在Cs1.0條件下的特性摩擦系數(shù)'2）雙頭螺栓的剛度系數(shù)Kb定義為K（6.2）b2LLEbs式中：n——連接中雙頭螺栓的個(gè)數(shù)；EbLLb——雙頭螺柱的面積（軸區(qū)；——雙頭螺柱材料的模量；——機(jī)械連接的長(zhǎng)度；——雙頭螺柱的長(zhǎng)度（螺母；40頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)Kb×10-3C1=1.0s接觸表面噴砂Uc=0.4510.0Uc=0.409.08.0測(cè)試數(shù)據(jù)的極限7.0Uc=0.356.05.04.0Uc=0.303.02.0剛度增加的方向1.00D/T01020304050606.3在Cs1.0條件下的特性摩擦系數(shù)'2）雙頭螺栓的剛度系數(shù)Kb定義為K（6.2）b2LLEbs式中：n——連接中雙頭螺栓的個(gè)數(shù)；EbLLb——雙頭螺柱的面積（軸區(qū)；——雙頭螺柱材料的模量；——機(jī)械連接的長(zhǎng)度；——雙頭螺柱的長(zhǎng)度（螺母；40頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)Es——弦管鋼的模量。（1）對(duì)于水上的機(jī)械連接，與鞍接觸的表面噴砂，BS4232，表面輪廓50-60微米（平均：（2）對(duì)于水下的機(jī)械連接，按照部分6.6.2（4）部分：'CsEs——弦管鋼的模量。（1）對(duì)于水上的機(jī)械連接，與鞍接觸的表面噴砂，BS4232，表面輪廓50-60微米（平均：（2）對(duì)于水下的機(jī)械連接，按照部分6.6.2（4）部分：'Cs；弦的表面條件：接觸的面都要噴砂：BS42320.85；50-60微米（平均，噴砂處理后需在空氣中最多達(dá)72小時(shí)。6.6適用范圍和其他要求6.6.1幾何要求在節(jié)6.1中給出的關(guān)系只適用于滿足下面幾何限制的連接。另外，同樣6.6.2的部分還應(yīng)滿足，這個(gè)記法如圖6.4所示。同時(shí)限制結(jié)構(gòu)組件的連接是考慮到這些組件也應(yīng)該有關(guān)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)。41頁(yè)共93頁(yè)哈爾濱工程大學(xué)弦管幾何特征20D/T50連接長(zhǎng)徑比0.5L/D2.0雙頭螺栓的剛度系數(shù)0.02Kb0.010弦管的表面條件'Cs噴砂1軋屑（軋制氧化皮）0.85煤焦環(huán)氧漆0.60頂板雙端螺栓鞍板弦管6.4機(jī)械連接的頂板摩擦系數(shù)時(shí)必須注意，相當(dāng)于公式6.1中給出的。6.6.2額外的技術(shù)要求（1）這個(gè)特性摩擦系數(shù)不應(yīng)該超過最大摩擦系數(shù)的定義為：0.45Cs'umaxu0.45C'（6.3）c