專利名稱：大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井平臺三角形樁腿的裝配方法，更具體地說，涉及大型自升式鉆井平臺三角形樁腿結(jié)構(gòu)裝配流程的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前，在世界各國所用的移動式平臺中，自升式鉆井平臺約占70％，是石油鉆井平臺的主要類型。大型桁架式樁腿是自升式鉆井平臺的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，樁腿形狀為三角桁架式，結(jié)構(gòu)形式為圓管支撐相貫結(jié)構(gòu)。樁腿結(jié)構(gòu)的三個角處設(shè)有帶齒條的主舷管，通過結(jié)構(gòu)管相連接組成三角桁架。由于樁腿結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度大，節(jié)點形式復(fù)雜，焊接難度大，尺寸要求非常嚴(yán)格，并且樁腿與齒條箱的配合精度要求極高，因此對于樁腿結(jié)構(gòu)的建造精度要求高，使得樁腿結(jié)構(gòu)裝配難度非常大。合理的樁腿結(jié)構(gòu)裝配方法，對尺寸控制、降低焊接難度、保證設(shè)計節(jié)點等非常關(guān)鍵。
現(xiàn)有技術(shù)中，采用了一種分段整體建造的方法，例如，單腿長168米，每個樁腿分成7段，分段建造后接長，分段尺寸約14m*12m*25m，重量185噸。但是，在這種建造過程中，采用的方法均是在下料后，利用胎架裝置，按照一定裝配順序，直接將主舷管、支撐管、內(nèi)水平管以及其他支撐結(jié)構(gòu)固定，一次性組立成一個三角桁架式的樁腿分段，而后再將各個樁腿分段組立并最終實現(xiàn)總段合攏。問題在于，三角桁架式是一個立體結(jié)構(gòu)，在搭建每一管件過程中均需要支撐，難度較大。因此，為了保證建造精度，需要投入大量的人力、物力，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題，提供了一種大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其目的主要針對現(xiàn)有技術(shù)中裝配流程存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，將現(xiàn)有技術(shù)中樁腿分段采用管件依次組裝的過程改變?yōu)橄仍谂P造方式下分別組裝三角桁架的一個面(稱為單片結(jié)構(gòu))而后再組立成樁腿分段，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)施工難度高，人力、物力耗費大，施工精度難于保證的問題。利用本方法，可以滿足設(shè)計要求，保證樁腿建造精度。
為了解決上述問題，本發(fā)明構(gòu)造了一種大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，包括如下步驟第一步，在臥造方式下，以位于一端的主舷管為基準(zhǔn)，組裝每一樁腿分段的單片結(jié)構(gòu)，單片結(jié)構(gòu)的長度和樁腿分段長度一致，一般為15-25米，優(yōu)選方式下為20米左右；第二步，在臥造方式下，利用胎架裝置，將三個相同的單片結(jié)構(gòu)組立成正三邊形的桁架式樁腿分段；第三步，將完成的樁腿分段組立并實現(xiàn)總段合攏。
本發(fā)明大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其進(jìn)一步改進(jìn)在于，在上述第三步中，首先將2-3個樁腿分段在立式狀態(tài)下實現(xiàn)組立構(gòu)成一段長度為30-50米左右的加長樁腿分段，而后利用加長的樁腿分段在立式狀態(tài)下由下至上依次實現(xiàn)組立并完成總段合攏。這種先加長裝腿分段，再組立的方式可以進(jìn)一步減小組立難度，達(dá)到節(jié)約成本的目的。當(dāng)然，根據(jù)具體情況，也可以直接將樁腿分段由下至上依次在立式狀態(tài)下組立并完成總段合攏。
上述樁腿分段的單片結(jié)構(gòu)包括位于一端的主舷管以及一端固定于主舷管上并間隔設(shè)置的多個水平管，相鄰的水平管與主舷管之間設(shè)置有側(cè)向支撐管，水平管和側(cè)向支撐管的敞口端在管體兩側(cè)分別固定槽鋼。其中槽鋼作為水平管、側(cè)向支撐管端部的加強(qiáng)構(gòu)件，使得單片結(jié)構(gòu)由原先的敞口結(jié)構(gòu)變?yōu)榉忾]結(jié)構(gòu)，保證了單片結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和端部尺寸精度，同時保證模板的強(qiáng)度。樁腿分段單片結(jié)構(gòu)的裝配過程為，首先以主舷管為基準(zhǔn)裝配水平管，而后在水平管與主舷管之間固定側(cè)向支撐管，最后在水平管和側(cè)向支撐管的敞口端位于管體兩側(cè)分別固定槽鋼。這一工藝順序可以充分保證主弦管的尺寸精度。具體支撐管的設(shè)置根據(jù)需要和具體情況布置，通常情況下上文以及下文管件的連接均采用焊接方式實現(xiàn)。
上述大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其進(jìn)一步改進(jìn)還在于，在第二步中，首先固定一個水平的樁腿分段單片結(jié)構(gòu)；而后組裝主舷管在頂端的單片結(jié)構(gòu)；此后組裝另一單片結(jié)構(gòu)；最后固定樁腿分段位于一個橫截面內(nèi)三個水平管之間的斜向支撐管。最優(yōu)方式下，選用如下過程，首先固定一個水平的樁腿分段單片結(jié)構(gòu)，而后組裝主舷管在下端的的單片結(jié)構(gòu)，此后組裝另一單片結(jié)構(gòu)，最后固定樁腿分段位于一個橫截面內(nèi)三個水平管之間的斜向支撐管。
本發(fā)明通過采用的分段樁腿單片結(jié)構(gòu)臥造方法，即主舷管和支撐管先在另外一個場地焊接完畢，在臥造方式下完成單片組立，然后把3個單片組立在分段場地進(jìn)行裝焊，完成分段裝配。與現(xiàn)有建造方法的根本不同點就在于，國外采用的分段整體建造方法，并沒有樁腿單片組立這一工藝流程，即所有的構(gòu)件，包括主舷管、支撐管、內(nèi)水平管等結(jié)構(gòu)在下料之后，全部在分段階段進(jìn)行裝配、焊接。并且，本發(fā)明為滿足設(shè)計節(jié)點要求，減少焊接變形，控制樁腿結(jié)構(gòu)的建造尺寸，經(jīng)過前期試驗論證，確定了合理的樁腿內(nèi)部結(jié)構(gòu)裝配順序。因此本發(fā)明的大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法具有如下優(yōu)點
1、增加單片組立階段，有利于勞動力的展開，可以大大提高工作效率，縮短樁腿建造施工周期；2、有利于樁腿建造精度控制樁腿結(jié)構(gòu)在來料、加工、主舷管接長過程中將不可避免的產(chǎn)生累計公差，有的甚至存在超差，這樣利用公差互借的特性，通過單片組立階段和分段組立階段，基本上可以消除或減少公差，從而達(dá)到尺寸控制的目的。
3、利于焊接，樁腿結(jié)構(gòu)存在大量隱形焊縫，根據(jù)焊接要求，帶隱形焊縫的管構(gòu)件必須先于非隱形構(gòu)件焊接，增加單片組立階段，可以把帶隱形焊縫的管構(gòu)件在該階段焊接完畢，而且焊接高度低，避免了分段階段的高空作業(yè)焊接，對焊接質(zhì)量有利。


圖1是本發(fā)明在臥造方式下樁腿分段單片結(jié)構(gòu)的組立示意圖；圖2是本發(fā)明在臥造方式下樁腿分段組立的縱向投影示意圖；圖3是本發(fā)明在臥造方式下樁腿建造胎架裝置的俯視示意圖。
具體實施例方式
大型桁架式樁腿一般達(dá)到100m甚至170m的長度，為便于尺寸控制和施工需要，總體裝配方法應(yīng)當(dāng)按照沿長度方向分成若干段分別裝配，分段裝配應(yīng)采用臥造的方法。本發(fā)明大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其總的裝配流程為主舷管接長——樁腿分段單片組立——樁腿分段組立——樁腿分段總組立——樁腿分段/總段合攏。當(dāng)然，在建造之前，需要精確計算和設(shè)計樁腿結(jié)構(gòu)、每一樁腿分段的長度等參數(shù)。
其中，上述樁腿分段單片以及文中提到的“單片結(jié)構(gòu)”，如圖1所示，包括位于一端的主舷管1以及一端固定于主舷管1并間隔設(shè)置的水平管2，，水平管2與主舷管1之間設(shè)置有側(cè)向支撐管3，水平管和側(cè)向支撐管的敞口端在管體兩側(cè)分別固定槽鋼21。其中，槽鋼21作為支撐管、側(cè)向支撐管端部的加強(qiáng)構(gòu)件，使得單片結(jié)構(gòu)由原先的敞口結(jié)構(gòu)變?yōu)榉忾]結(jié)構(gòu)，保證了單片結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和端部尺寸精度，同時保證模板的強(qiáng)度。在裝配過程中，水平管2和側(cè)向支撐管3的另一端焊接固定在另一單片結(jié)構(gòu)的主舷管上。此外，圖2中，分別包括一個主舷管和水平管的組件5、6和7都表示上述樁腿分段單片結(jié)構(gòu)。
圖1和圖2中構(gòu)件23為樁腿支撐管模板，保證支撐管位置和水平公差，圖中模板23支撐了水平管2。為了保證模板的強(qiáng)度，在支撐管模板下端設(shè)置加強(qiáng)構(gòu)件22——支撐模板。從而在單片結(jié)構(gòu)以及樁腿分段組立過程中，保證精度要求。
圖3顯示出用于臥造樁腿分段所需的胎架裝置，該胎架裝置包括縱向間隔布置固定于地面的下I型模板B1、平行于下I型模板B1的縱向方向間隔布置固定于地面的下II型模板B2，以及下I型模板B1與下II型模板B2之間的縱向方向間隔布置的上模板B3；從而實現(xiàn)了上述三組模板的并排設(shè)置，在建造過程中用于支撐三角形樁腿結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，也可以選用其他形式用于在建造過程中支撐三角形樁腿結(jié)構(gòu)的胎架裝置，但優(yōu)選方式下選在本申請人同時申請的“用于樁腿分段建造的組合胎架裝置”專利中詳細(xì)論述的胎架裝置。
下面參照附圖，結(jié)合具體實施例說明本發(fā)明的裝配流程。
實施例1首先，與現(xiàn)有技術(shù)相同，針對主舷管、支撐管、內(nèi)水平管等結(jié)構(gòu)管件以及將會用到的構(gòu)件下料，在其他場地或裝配場地完成主舷管和支撐管等管件的焊接，并實現(xiàn)主舷管接長操作。
其后，如圖1所示，在臥造方式下，以位于一端的主舷管為基準(zhǔn)，組裝每一樁腿分段的單片結(jié)構(gòu)，每一單片結(jié)構(gòu)的長度為15-25米，與樁腿分段的長度一致，最優(yōu)方式為20米左右。其中，單片結(jié)構(gòu)裝配過程為，首先以主舷管1為基準(zhǔn)裝配水平管2，而后在水平管2與主舷管1之間固定側(cè)向支撐管3。圖1中標(biāo)記4表示兩個支撐管，在分段組立階段作為散件安裝從而實現(xiàn)最終的組立。此外，在水平管2和側(cè)向支撐管3的敞口端位于管體兩側(cè)分別焊接槽鋼21。
此后，如圖2所示，在臥造方式下，利用胎架裝置，將三個相同的單片結(jié)構(gòu)組立成正三邊形的桁架式樁腿分段，胎架基面可以選用三角形的任一面。其組立過程為，首先固定一個水平位置的單片結(jié)構(gòu)5；而后組裝主舷管在頂端的單片結(jié)構(gòu)7；此后組裝另一單片結(jié)構(gòu)6；最后固定樁腿分段位于一個橫截面內(nèi)三個水平管之間的斜向支撐管8。
最后一步，將完成的樁腿分段組立并實現(xiàn)總段合攏。在這一過程中，可以采用先將2-3個樁腿分段在立式狀態(tài)下實現(xiàn)組立構(gòu)成一段長度為30-50米加長的樁腿分段，而后利用該加長樁腿分段在立式狀態(tài)下由下至上依次實現(xiàn)組立并完成總段合攏。
實施例2包括主舷管接長——樁腿分段單片組立——樁腿分段組立——樁腿分段總組立——樁腿分段/總段合攏的過程，但在最后階段，即完成樁腿分段組立并實現(xiàn)總段合攏階段，可以直接將樁腿分段由下至上依次在立式狀態(tài)下實現(xiàn)。
實施例3首先，針對主舷管、支撐管、內(nèi)水平管等結(jié)構(gòu)下料，完成主舷管和支撐管等管件的焊接以及主舷管接長。其后，在臥造方式下，以位于一端的主舷管為基準(zhǔn)，組裝每一樁腿分段的單片結(jié)構(gòu)。
此后，如圖2所示，在臥造方式下，利用胎架裝置，將三個相同的單片結(jié)構(gòu)組立成正三邊形的桁架式樁腿分段。其組立過程優(yōu)選為，首先固定一個水平位置的單片結(jié)構(gòu)5，而后組裝主舷管在下端的的單片結(jié)構(gòu)6，此后組裝另一單片結(jié)構(gòu)7，最后固定樁腿分段位于一個橫截面內(nèi)三個水平管之間的斜向支撐管8。
最后一步，將完成的樁腿分段組立并實現(xiàn)總段合攏。這一過程，實施例1和實施例2的裝配過程均適用，根據(jù)情況選擇，最好，選用實施例1的方式，先將2-3個樁腿分段在立式方式下組立，構(gòu)成一段長度為30-50米左右的加長樁腿分段，而后再在立式狀態(tài)下實現(xiàn)組立并完成總段合攏。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其特征在于，包括如下步驟S1在臥造方式下，以位于一端的主舷管為基準(zhǔn)，組裝每一樁腿分段的單片結(jié)構(gòu)，所述單片結(jié)構(gòu)的長度和樁腿分段長度一致，一般為15-25米；S2在臥造方式下，利用胎架裝置，將三個相同的所述單片結(jié)構(gòu)組立成正三邊形的桁架式樁腿分段；S3將S2步驟中完成的樁腿分段組立并實現(xiàn)總段合攏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其特征在于，在步驟S3中，樁腿分段在臥造狀態(tài)下建造完工之后，可以把2-3個樁腿分段在立式狀態(tài)下實現(xiàn)組立構(gòu)成一段長度為30-50米的加長樁腿分段，而后利用所述加長的樁腿分段在立式狀態(tài)下由下至上依次實現(xiàn)組立并完成總段合攏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其特征在于，在步驟S3中，將樁腿分段由下至上依次在立式狀態(tài)下組立并完成總段合攏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其特征在于，所述單片結(jié)構(gòu)包括位于一端的主舷管(1)以及一端固定于所述主舷管(1)并間隔設(shè)置的水平管(2)，所述水平管(2)與所述主舷管(1)之間設(shè)置有側(cè)向支撐管(3)，所述水平管(2)和所述側(cè)向支撐管(3)的敞口端在管體兩側(cè)分別固定槽鋼(21)；其裝配過程為，首先以所述主舷管(1)為基準(zhǔn)裝配所述水平管(2)，而后在所述水平管(2)與所述主舷管(1)之間固定所述側(cè)向支撐管(3)，最后在所述水平管(2)和所述側(cè)向支撐管(3)的敞口端位于管體兩側(cè)分別固定槽鋼(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其特征在于，在步驟S2中，首先固定一個水平位置的單片結(jié)構(gòu)(5)，而后組裝主舷管在下端的單片結(jié)構(gòu)(6)，此后組裝另一單片結(jié)構(gòu)(7)，最后固定所述樁腿分段位于一個橫截面內(nèi)三個所述水平管之間的斜向支撐管(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，其特征在于，在步驟S2中，首先固定一個水平位置的單片結(jié)構(gòu)(5)；而后組裝主舷管在上端的單片結(jié)構(gòu)(7)；此后組裝另一單片結(jié)構(gòu)(6)；最后固定所述樁腿分段位于一個橫截面內(nèi)三個所述水平管之間的斜向支撐管(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法，包括如下步驟第一步，在臥造方式下，以位于一端的主舷管為基準(zhǔn)，組裝每一樁腿分段的單片結(jié)構(gòu)，每一所述單片結(jié)構(gòu)的長度為15－25米；第二步，在臥造方式下，利用胎架裝置，將三個相同的單片結(jié)構(gòu)組立成正三邊形的桁架式樁腿分段；第三步，將完成的樁腿分段組立并實現(xiàn)總段合攏。本發(fā)明的大型桁架式樁腿結(jié)構(gòu)的裝配方法具有易于展開勞動力、工作效率高、施工周期短以及易于控制建造精度的優(yōu)點，同時減少了高空作業(yè)，有利于焊接質(zhì)量。
文檔編號E02B17/00GK1974936SQ20061013468
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者孫洪國, 姜福茂 申請人:大連船舶重工集團(tuán)有限公司