自升式平台悬臂梁及相关结构设计研究
第41卷第1期应用科技V ol.41 No.1 2014年2月AppliedScienceandTechnology Feb. 2014
第41卷第1期应用科技V ol.41 No.1
2014年2月AppliedScienceandTechnology Feb. 2014
doi:10.11991/yykj.(稿件编号)
网络出版地址：
自升式平台悬臂梁及相关结构设计研究
刘旭东1, 许瑶1, 夏广印2
1.烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东省烟台市264000
2.中集海洋工程研究限有限公司，山东省烟台市264670
摘要：为了降低悬臂设计周期，快速评估悬臂梁的强度。通过对自升式平台悬臂梁结构特点及工作状况的分析，运用数学模型法和有限元方法对不同工况的悬臂梁结构进行强度评估。根据国际船级社规范要求，对设计结构进行有限元强度分析，并确定了悬臂梁结构的安全可靠性。
关键词：自升式平台；悬臂梁结构形式；悬臂梁强度评估；悬臂梁力学研究；悬出距离；风暴自存；钩载；钻井载荷中图分类号：TE22文献标志码：A文章编号：1009-671X（2011）01-0004-04
Design of cantilever beam at jack-up platform and related structures
Liu Xudong1，Xu Y ao1，Xia Guangyin2
1.Yantai CIMC Raffles Offshore Ltd., YantaiShandong, China264000
2. CIMC Offshore Engineering Institute Co, Ltd., Yantai Shandong, China264670
Abstract：In order to reduce the perior of the cantilever beam design, calculate its strength in short time. Using the theory of cantilever beam design basis, setting up the function expressions for the cantilever beam and deducing the cantilever beam span values.Adopting the theory of cantilever beam design basis, setting up the function expressions for the cantilever beam and deducing the cantilever beam span values.
Keywords:Jack-up platform;Cantilever beam structure modality; Cantilever beam strength evaluation; Cantilever beam mechanicsresearch; Hanging out distance; Storm survive; Hook load; Drilling load
自1951年自升式平台诞生以来，已成为当今世界范围内应用最为广泛的油气钻井平台，并且数量仍在不断攀升。悬臂梁结构使得自升式钻井平台的作业能力发生了翻天覆地的变化，不仅功能上得到了大幅提高，能够在导管架生产平台上实施钻井作业、修井作业和钻调整井作业等[1]，设计承载量也得到了减轻，因此建造成本投入也相应地降低。对悬臂梁结构进行研究，对于提高悬臂梁的承载能力、降低成本至关重要。
1悬臂梁结构特点
悬臂梁结构位于自升式平台尾部甲板上，由两条互相平行的工字梁组成，在其上布置了钻台及井架结构。如图1所示，中间为钻台，下方为两条平行的由
收稿日期：2016-08-19.网络出版日期：
作者简介：刘旭东(1980-), 男，工程师，硕士研究生；.
通信作者：夏广印，E-mail：Guangyin.Xia@https://www.sodocs.net/doc/667917227.html,.工字梁组成的悬臂梁主梁。悬臂梁可在固定于尾部甲板的一对滑轨上前后滑动，并带动钻台及井架一起伸向平台尾端舷外[2]。通常所说的常规悬臂梁，是相对于平台船体的船厂方向滑动而实现X方向的移动,而钻台在悬臂梁上作相对于平台Y方向滑动[3]，从而使钻台可以在一个矩形的区域内作业。悬臂梁两侧的主梁是承受荷载的主体，钻台的工作形式是在主梁上部左右移动，钢梁在滑轨上的伸出使得井架活动范围增大。当悬臂梁被滑移到最大悬出距离时，悬臂梁的各组件及钻井作业产生的载荷均会通过悬臂梁传递到主船体上，而直接承受这一载荷的为布置在主船体尾部的垫板，特别是在主梁下部面板与垫板发生接触的翼缘极易形成应力集中[4]。
·2·应用科技第41卷
图1悬臂梁钻台截面建造实体图
2悬臂梁载荷评估
悬臂梁在平台进行起下钻作业时承受的载荷最大，尤其是在悬臂梁处于距尾部最远且滑移到远离井心时最为危险，因此悬臂梁的各种极限工况的受力分析是悬臂梁设计的关键步骤，也是悬臂梁可靠性设计的必要过程[5]。为了便于进行悬臂梁各种极限工况载荷计
算研究，建立图2所示的计算坐标系[6]。图中d为井
架中心横向移动的距离。
图2悬臂梁计算坐标系
2.1风载荷作用
风载荷对悬臂梁的影响主要体现在迎风面积和距主梁底面的垂向尺寸上，因此，主要的影响因素取决于钻台围壁和井架，对悬臂梁产一个绕垂直方向的弯矩和水平面的剪切力[7]。设风速为V，方向与X轴呈
θ角，如图2所示。
依据船级社相关规范，悬臂梁承受风载荷F W的计算公式如式(1)所示：
F W=C
?i
C si S i P,kN（1）
式中，S i为受风构件正投影面积，m2；C
?i
为受风构件高度系数，无量纲；C si为受风构件形状系数，无量纲；P为风压，kN/m2，
弯矩M W可按式(2)计算：
M W=C
?i
C si S i Z i P,kN?m（2）
式(2)中，Z i为风载荷的作用点距离悬臂梁上缘的长度，m。
2.2钻井载荷作用
作为可变载荷的钻井载荷H，主要组成部分为大钩载荷、转盘载荷、立根盒载荷及隔水管张紧力等[8]，是悬臂梁承受的主要载荷，其作用方向竖直向下并且通过转盘中心O′(x,y) [6]。则其对悬臂梁的剪力Q H和弯矩M H为：
Q H=
y+b
2b
H（3）
M H=
y+b x
H（4）
由于悬臂梁可以沿平台的纵向滑动，同时，钻台可以在悬臂上进行横向滑动，根据悬臂梁的受力特点，当悬臂梁沿纵向滑移距离最远，且横向滑移最远的工况下，悬臂梁承载能力最差。而钻台位于横向的中心或者向主船体方向滑移时，悬臂梁承载能力会增大。因此，要根据悬臂梁的承载能力，计算出每个不同的工位的许用载荷。
2.3钻台重量作用
钻台由钢结构和设备组成，其中钢结构包括钻台本体和井架，设备主要为钻机、顶驱、卡盘等，它们的重量为悬臂梁固定载荷的一部分。设总重量为G D，重心为x′,y′，求得悬臂梁的剪力Q D和弯矩M D为[6]：
Q D=
y′+b
G D（5）
M D=
y′+b x′
G D（6）
2.4横向轨道及悬臂梁自重作用
横向轨道焊接悬臂的固定位置，其重量属于固定载荷，设其重量为G T，其重心为x,0；定义悬臂梁平均线密度为ρ，悬出平均部分的长度为x+d,则分别求得剪力Q C及弯矩W C为[6]：
Q C=G T+ρx+d（7）
M C=G T x+
1
2
ρx+d2（8）
第5期刘旭东，许谣，夏广印等：自升式平台悬臂梁及相关结构设计研究·3·
3悬臂梁力学分析
3.1结构信息
参考现有成型自升式钻井平台的设计方案，选取
研究的悬臂梁所处平台是一座独立三桩腿自升式钻井
平台，设计此平台作业水深50m ，最大钻井深度7000m
（4.5英寸钻杆），平台一次就位设计钻井数量为30
口（井间距设定为2m ），平台的主要参数见表1所示。
表1 平台主要参数
参数
数值 型长/m
54 型深/m
52 型宽/m
5.5 钻机最大钩载/kN
4500 悬臂梁长度/m
38.165 悬臂梁间距/m
18.28 悬臂梁高度/m
5.18 井架中心横向移动/m ±4.0 悬臂梁的详细设计如图3所示：
(a)悬臂梁结构主视图
( c) 悬臂梁结构跨距图 图3 悬臂梁结构详细设计图 3.2载荷信息 悬臂梁载荷设计确定见表2。 表2 悬臂梁设计载荷
结构中，钻台工作状态下产生的载荷信息，根
据成品设备样本中提供的钻台工作支反力，在确定了
钻台的在悬臂梁上的位置后，对模型中钻台支点的位
置定义为231，232,230,229，具体位置示意见图4。
钻台对悬臂梁产生的支反力和支反力矩信息，见表3。
(b)悬臂梁结构侧视图
图4 钻台位置示意
表3 钻台支反力信息表
·4·应用科技第41卷
3.4有限元方法评估
有限元方法作为解决复杂工程问题的有效手段，
不仅具有较高的计算精度，而且结果处理功能强大，
能够直观地反映指定工况下结构响应特点[10]。使用
Abaqus6.10-1软件对悬臂梁进行结构校核，创建悬臂
梁的有限元分析模型，进行有限元分析方法的前期处
理基础。
根据以上结构尺寸和材料属性，利用Abaqus6.10-1软件建立有限元模型，并附加板厚属性，见图5。
图5 悬臂梁结构板厚划分 当需要校核悬臂梁纵向构件的强度时，其约束边
界滑道基座（Push up 和Hold up ）采用铰支约束方式，
是偏于安全的边界条件。当对钻台滑动支撑结构进行
分析时，主要是校核悬臂梁横向支撑钻台的结构强度，
在基座梁上面施加纵向约束；在悬臂梁工字梁腹板施
加垂向约束；在悬臂梁工字梁底部面板一侧施加3个
平动方向的约束，模拟悬臂梁在外伸时的可以扭转。
在模型中，边界约束条件见表4所示：
表4悬臂梁结构边界约束 悬臂梁外伸：50ft 悬臂梁外伸：37.5ft
悬臂梁外伸：15ft 根据悬臂梁的工作形式和工作状况，对悬臂梁工作时的载荷工况进行组合。每种工况组合及备注，见表5。 表5 工况组合
第5期刘旭东，许谣，夏广印等：自升式平台悬臂梁及相关结构设计研究·5·
在软件中，对不同载荷分别加载，按照表中组
合工况，见图6。
图6 钻台偏移-15英尺悬臂梁加载形式 3.5计算结果
基于美国船级社规范[10]中的工作应力设计要求，
对此设计中的悬臂梁结构进行强度校核。其中，材料的许用应力为材料屈服应力值叠加组合工况系数后
的应力值。规范中，对于板材结构强度校核，需要对
结构应力进行Mises 应力换算，换算公式如下
σeqv = σx 2+σy 2?σx σy +3τxy 2
式中：
σx 为计算出的结构在x 方向的正应力值；σy 为结
构在y 方向的应力值；τxy 为结构的剪切应力。
悬臂梁工作方式为多种基本载荷的组合工况形式，
因此，规范对此类组合工况的结构校核，要求对材料
的屈服应力考虑1.11的安全系数，作为Mises 许用应
力的取值[13]。对于组合工况的分向应力，规范要求，在σx 和σy 两个方向的正应力，许用应力考虑1.25的安全系数[14]，τxy 的剪切应力校核时，考虑1.88的安
全系数。具体材料系数选取及许用应力值见表6所示。表6 材料许用应力值列表
综上所述，通过几次对有限元模型尺寸和板厚的
调整，并反复进行有限元结构强度运算，最终对悬臂
梁设计方案的有限元强度计算通过了板级强度规范要
求，在得到的应力云图中，分别对Mises 应力和x 方
向正应力、方向正应力以及剪切应力值进行提取，并对应力值与许用应力大小进行比较，从而得到此结构的有效强度利用率值。结构强度及有效利用率列表见表7~9所示。表7 材料AH 36结构强度及利用率
·6·应用科技第41卷
表8材料EQ47结构强度及利用率
表9材料EQ56结构强度及利用率
4悬臂梁结构优化
4.1数学模型法
并根据悬臂梁的工作区域，将主梁分为4段不同的跨距。
图7悬臂梁分段简易图
据悬臂梁结构的详细设计图纸，分别对图7中划分的A、B、C、D共4段跨距上的截面求得截面属性。
表10悬臂梁截面属性
第5期刘旭东，许谣，夏广印等：自升式平台悬臂梁及相关结构设计研究·7·
在设定钻井载荷作用时，根据钻台位置的变化制
定许用钻井负荷图，可参照力学理论将悬臂梁结构简
化成等效多跨梁，边界条件简化为简支约束，载荷简
化为集中力和均布力形式，如下图。
图8悬臂梁力学结构
图9悬臂梁理论模型简化
图10悬臂梁设计尺寸示意
通过PCE软件，提取悬臂梁纵向主梁的剪力、弯矩及变形图，见图11。从图中，可以直观地得出悬臂梁主梁最大弯矩值和最大剪切力值，并且可得出最大值的所在区域。
图11悬臂梁剪力、弯矩及变形图
综上所述，分别对正应力和剪切应力值进行提取，在剪切应力值较小的A区和B区调整截面积，在弯矩最大的C区增加转动惯量，增强抗弯能力，从而提高悬臂梁结构的有效强度利用率值。
参照规范中对自升式平台的系数要求和公式规范，整个设计结构板厚调整如下：
排管甲板：厚6 mm，纵向扶墙材L?75×75×6，材料为A-36;
横向大梁：1170×12 W+300×12 F,材料为EQ-47；
两纵向大梁腹板：厚度依次分别为：22 mm,25 mm,22 mm,材料为EQ-47;
两纵向大梁面板：顶板厚度为45 mm；底板厚度为76 mm；材料为EQ-56;
上、下支座：前段为610×76；后段为610×45；材料为A-36；
其他构件材料均为A-36。
根据以上结构尺寸和材料属性，利用Abaqus6.10-1软件更新有限元模型，调整排管甲板、横向大梁及上下支座的板厚。整个结构重量，从之前348.16吨，降低为321.25吨，减重26.91吨。详细板厚属性见图12。
·8·应用科技第41卷
图12调整后结构板厚划分图
4.2结构优化评估
根据以上优化方案，调整悬臂梁结构的板厚，从新运行校核，得出应力云图。最大Mises应力值为490Mpa,相对于优化前结构的最大Mises应力值474.926Mpa，有效提高了结构强度利用率，且仍旧满足ABS规范[15]中许用应力的要求，可认为，此设计能够满足悬臂梁正常工作要求，且符合规范各项要求。不同材质的最大结构应力值图，如图13：
图13最大应力图谱
5结论
1）文中进行了自升式平台悬臂梁工作方式的
研究和对悬臂梁力学公式的推导，用有限元方法对悬臂梁结构进行了强度校核。
2）利用数学模型法快速准确的对悬臂梁大应
力区域定位，通过调整截面属性，优化了悬臂梁结构。
3）再次利用有限元模型提取了结构的应力云图，参照美国船级社规范要求，完成了悬臂梁结构的优化设计及校核的规律性研究，确定了悬臂梁结构的安全可靠性设计。
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自升式海洋钻井平台升降系统的分析与研究
自升式海洋钻井平台升降系统的分析与研究 随着世界经济的飞速发展，海洋开发己经成为世界技术革新的重要内容，而海洋油气田的开发又是现今海洋资源开发利用的重中之重。自升式海洋钻井平台是海洋油气勘探和开发的主要装备。目前，国内使用的钻井平台中的控制系统基本都由国外制造，国内对其升降系统的分析相对较少。所以，探讨和研究这一方面的内容意义深远。 标签：自升式平台；升降系统；齿轮齿条式 1 概述 升降系统是自升式海洋钻井平台的关键部分。其位置位于平台的主体和桩腿的交接处，作用是让桩腿和船体作相对的上下运动，从而使得平台主体能上下移动并将其固定在桩腿的某一位置。 根据升降系统结构形式的不同，一般可分为液压油缸式升降系统和齿轮齿条式升降系统。液压油缸式的优点是：油缸的结构简单，力的传递直接，安全性高。缺点是：桩腿升降框架的结构庞大，用钢量很大，操作的工序相对更复杂。齿轮齿条式的优点是：升降运动连续性好，传动的速度快，可调速，受载均匀，操作简单，井位易对准。缺点是：齿轮齿条的制作难度大，成本高，控制相对复杂。由于海洋环境比较恶劣，平台升降所需要的时间对于平台的安全性就显得非常重要，同时运用齿轮齿条式升降平台可减少平台的就位费用，因此目前多采用此类系统。 2 齿轮齿条升降系统的设备组成 齿轮齿条式升降系统通常由升降装置、升降框架、导向装置、桩腿以及电控系统组成。 升降装置一般由电动机、减速箱、制动器、小齿轮等组成，如图1所示。电动机以前常用的是滑差式电机，后来变频技术越来越成熟，而且控制方便，于是逐渐取代了滑差式电动机。减速箱一般由平行轴轮系和行星轮系两部分构成，速比很大，有的甚至上万。制动器通常选择的是电磁圆盘式，其扭矩一般不小于1.2倍的暴风载荷。小齿轮由高强度合金钢经特殊工艺加工而成，齿数一般为7齿，模数通常为80以上，目前世界上最大的小齿轮模数已经达到了110。 图1 齿轮齿条升降装置 升降框架一般为封闭性环梁结构，如图2所示，它是连接升降装置和平台主体的框架，起承上启下的作用。一般升降框架和平台都进行一体化的设计，这样的设计有很高的结构强度，但对焊接工艺提出了极高的要求。
悬臂梁结构设计
梁、柱、墙、板筋的一般计算规则 一、梁 （1）框架梁 一、首跨钢筋的计算 1、上部贯通筋 上部贯通筋（上通长筋1）长度＝通跨净跨长＋首尾端支座锚固值 2、端支座负筋 端支座负筋长度：第一排为Ln/3＋端支座锚固值；第二排为Ln/4＋端支座锚固值 3、下部钢筋 下部钢筋长度＝净跨长＋左右支座锚固值 以上三类钢筋中均涉及到支座锚固问题，那么总结一下以上三类钢筋的支座锚固判断问题：支座宽≥Lae且≥0.5Hc＋5d，为直锚，取Max{Lae，0.5Hc＋5d}。 钢筋的端支座锚固值＝支座宽≤Lae或≤0.5Hc＋5d，为弯锚，取Max{Lae，支座宽度-保护层+15d }。 钢筋的中间支座锚固值＝Max{Lae，0.5Hc＋5d} 4、腰筋 构造钢筋：构造钢筋长度＝净跨长＋2×15d；抗扭钢筋：算法同贯通钢筋 5、拉筋 拉筋长度＝（梁宽－2×保护层）＋2×11.9d（抗震弯钩值）＋2d；拉筋根数：如果我们没有在平法输入中给定拉筋的布筋间距，那么拉筋的根数＝（箍筋根数/2）×（构造筋根数/2）；如果给定了拉筋的布筋间距，那么拉筋的根数＝布筋长度/布筋间距。 6、箍筋 箍筋长度＝（梁宽－2×保护层＋梁高-2×保护层）×2＋2×11.9d＋8d 箍筋根数＝（加密区长度/加密区间距+1）×2＋（非加密区长度/非加密区间距－1）+1 注意：因为构件扣减保护层时，都是扣至纵筋的外皮，那么，我们可以发现，拉筋和箍筋在每个保护层处均被多扣掉了直径值；并且我们在预算中计算钢筋长度时，都是按照外皮计算的，所以软件自动会将多扣掉的长度在补充回来，由此，拉筋计算时增加了2d，箍筋计算时增加了8d。 7、吊筋 吊筋长度＝2×锚固（20d）+2×斜段长度+次梁宽度+2×50，其中框梁高度>800mm夹角=60°≤800mm夹角=45° 二、中间跨钢筋的计算 1、中间支座负筋 中间支座负筋：第一排为：Ln/3＋中间支座值＋Ln/3；第二排为：Ln/4＋中间支座值＋Ln/4 注意：当中间跨两端的支座负筋延伸长度之和≥该跨的净跨长时，其钢筋长度： 第一排为：该跨净跨长＋（Ln/3＋前中间支座值）＋（Ln/3＋后中间支座值）； 第二排为：该跨净跨长＋（Ln/4＋前中间支座值）＋（Ln/4＋后中间支座值）。 其他钢筋计算同首跨钢筋计算。LN为支座两边跨较大值。 2、其他梁 一、非框架梁 在03G101-1中，对于非框架梁的配筋简单的解释，与框架梁钢筋处理的不同之处在于： 1、普通梁箍筋设置时不再区分加密区与非加密区的问题； 2、下部纵筋锚入支座只需12d； 3、上部纵筋锚入支座，不再考虑0.5Hc＋5d的判断值。
自升式钻井平台建造过程中的电气检验
自升式钻井平台建造过程中的电气检验 发表时间：2019-01-15T15:27:55.847Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第30期作者：孙凯 [导读] 近年来，随着经济和科学技术的飞速发展，世界范围内天然气、石油等能源的需求量由于自身的发展而不断增加。 太重（天津）滨海重型机械有限公司天津 300450 摘要：近年来，随着经济和科学技术的飞速发展，世界范围内天然气、石油等能源的需求量由于自身的发展而不断增加。由于自升式钻井平台稳定性高、定位能力强，在大陆的实际勘探开发中得到应用。钻井平台是海上移动平台，与传统的海洋平台相比，它具有巨大的操作优势。本文主要研究了自升式钻井平台建造过程中的电气检验。 关键词：自升式钻井平台；电气设备；检验 前言 加强自升式钻井平台建造过程中的电气检验分析，有利于优化该平台应用中的电气性能，给予能源勘探作业计划实施必要的支持，使得我国市场经济发展中的资源需求量得以满足。因此，需要从不同的方面入手，结合自升式钻井平台的功能特性，将其建造过程中的电气检验工作落到实处，并对其检验效果进行科学评估，以便实现对自升式钻井平台的高效利用。 1海洋石油钻井平台电气设备的要求 1.1耐震性 由于近海领域时常会有海浪，同时还伴有规律的潮汐活动，电气设备在使用中必须具备耐震性，避免电气设备的零部件受海浪影响，出现松动，影响设备的正常运行，避免由此带来的海上作业风险。此外，具有良好耐震性的电气设备还能够抵抗船舶航行带来的不利影响，能够有效的保证海上作业人员的安全。因此，企业在选择海洋石油钻井平台电气设备时，必须重视设备的耐震性，避免海洋事故的发生。 1.2耐腐蚀性 由于海洋钻井平台长期处于海水中，而海水中的盐分与油，会对电气设备产生一定的腐蚀。因此，在选择海洋石油钻井平台电气设备时，还应确保设备具备耐腐蚀性，以便确保海上钻井平台作业的安全。同时在海洋钻井平台进行工作时，还应采取必要的防护措施，尽量降低海水对电气设备的腐蚀，尽可能地延长电气设备的使用年限，避免不必要的经济损失。 1.3特殊频率电压性 通常海洋钻井平台中的电力系统与陆地电网相比，存在一定差异性，特别是在频率与电压方面。因此，企业应针对海洋钻井平台的实际情况，建立专门的局域电网，以满足海洋平台电气设备的用电安全需要，确保海上作业的安全，尽量降低事故的发生率。 2自升式钻井平台电缆敷设的检验 作为自升式钻井平台电气检验中的重要组成部分，电缆敷设检验效果是否良好，体现着该钻井平台的电气检验水平。因此，需要注自升式钻井平台的电缆敷设检验，且在有效的敷设工艺支持下，实现电缆敷设的有效检验。在其敷设工艺应用过程中，应明确这些方面的注意事项： 冷藏舱内避免使用聚氯己烯制成的电缆，主要在于低温环境条件下会使这种材料制成的电缆绝缘性能下降。同时，电缆敷设工艺支持下完成锅炉舱电缆敷设作业时，需要在明线敷设方式的作用下予以处理；为了确保电缆敷设状况良好性，保持其良好的功能特性，应控制好电缆与蒸汽管、加热器、发热设备等热源之间的距离，必要时应及时采取隔热措施进行处理；避免将电缆敷设在隔热绝缘层上，以便保持该绝缘层良好的性能；避免将隔材料喷涂于电缆上，确保电缆应用中有着良好的运行工况；结合防火分割要求，需要在自升式钻井平台电缆敷设检验中对防火贯通件的设置情况进行深入分析，避免其应用过程中存在安全隐患。同时，应在电缆与筒壁之间预留一定的间隙，增强其敷设效果，满足自升式钻井平台电气检验要求。 3自升式钻井平台电气设备安装的检验 在自升式钻井平台电气检验工作落实中，为了确保其中的电气设备安装质量可靠性，则需要加强其安装检验分析。具体表现为： 避免将电气设备安装于靠近油舱、油柜等构件的表面，使得电气设备实践应用中有着良好的运行工况；同时，对运行过程中会具有高温特性的电气设备应在行业技术规范要求下进行合理安装，控制好相应的安装距离；在落实自升式钻井平台电气设备安装作业前，应对其安装区域的防护等级进行检查，避免电气设备安装质量受到影响；实践中应加强危险区域内电气设备安装检验分析，落实好相应的检验工作，确保这类设备的安装质量能够满足防爆要求，确保电气设备防爆等级与危险区域等级的一致性，实现自升式钻井平台电气设备的安全使用，并使其安装检验水平在长期的实践过程中得以不断提升，从而为该钻井平台电气检验工作落实积累更多的实践经验。 4舾装件检验 4.1T梁检验 此结构是上层建筑结构中最重要的结构构件,应严格按照详细设计图纸检查其连续性。 4.2围壁 检查其板厚和材质是否和详细设计图纸一致,并且上下层围壁如果连续的话板厚方向一定要保持一致。 4.3球扁钢 检查其球头方向上下层是否保持方向一致。 4.4小筋板 该结构强度不够会影响整体强度。另外对于密闭舱室,烧焊之后工艺孔要另焊补板,使房间达到使用要求。 5电缆密封装置的总体性能要求 5.1密性 要求穿舱密封装置具有主隔壁相同的密性，包括水密、气密性能,根据国军标船体密性试验，可采用灌水、冲水、充气、冲气和涂刷煤
自升式海洋钻井平台浅谈
自升式海洋钻井平台浅谈 自升式平台顾名思义是具备自升能力的功能性平台，通过一定长度可以自行升降的桩腿来实现操作高度的变化以适应不同作业水深的要求，有槽口式和悬臂梁式的，现今新建平台基本都是悬臂梁式，一些平台配置有DP（dynamic position）系统从而实现自航和自定位功能，本文仅对不带有DP系统的自升式具备钻井操作能力的平台布置的简析。 自升式平台目前主要有两种形式，独立桩腿式和沉垫式，作业水深范围从12/14 英尺直至550 英尺。大多数自升式钻井平台的作业水深在250至300 英尺范围内，较浅水深则由一些固定式平台覆盖，比如模块钻机等。目前主流自升式平台多采用独立桩腿式，主要船型有新加坡吉宝船厂的Keppel Fels B Class , 美国F&G 公司的Super M2 以及JU2000/JU2000E ，荷兰MSC公司的Gusto CJ系列（CJ46/CJ50/CJ70，设计作业水深不同），美国Letourneau公司的Letourneau 116 系列等。各类型平台各具特色，根据不同的可变载荷（后面会提到其影响）和设备功能配置会有不同的租金差别，但其主要差别目前仍是从作业水深来大致区分，从各自平台造价来说，设备配置占据整个平台的较大部分，再加之一些设计费用和专利费，各类型平台取决于客户的想法和习惯以及使用区域的实际情况等因素。 自升式平台目前主要入级的船级社有ABS（美国船级社），DNV（挪威船级社，目前改为DNV-GL，同德国劳氏合并后简称），CCS（中国船级社）以及较少的BV（法国船级社），目前最主要的是ABS和DNV，原因是其关于钻井平台的要求较为详细完整，并且出台的相应的专门入级的规范，如MODU等，其网站提供相关规范的免费下载，同时每年会有相应的更新，在进行平台设计时应注意该平台入级的是哪一年的规范，同时按照对应规范进行相关设计，有些更改会对相关系统和设备由额外的要求，将会直接的提高建造成本。其中DNV的规范相对来说更加详细和严格一些，对北海区域的针对性比较强，所以我们会发现大部分入级平台如果作业区不是北海区域，多数选择入级ABS，也有部分平台入级双船级社，这里简单的讲就是为了将来船东的运营方便，比如我国的海洋石油981（半潜式钻井平台）同时入级CCS和ABS船级社,这里还要针对双船级和双重船级说明一下，前者船级社分主次。
悬臂梁桥分析与设计说明
悬臂梁桥分析与设计说明 1. 概要 本桥为30+50+30三跨混凝土悬臂梁桥，其中中跨为挂孔结构，挂孔梁为普通钢筋混凝土梁，梁长16m。墩为钢筋混凝土双柱桥墩，墩高15m。 （注：本例题并非实际工程，仅作为软件功能介绍的参考例题。） 在简化过程中省略了边跨合龙段模拟、成桥温度荷载模拟。 通过本例题重点介绍MIDAS/Civil软件的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法等。 阶段01--双悬臂 阶段02--最大悬臂 阶段03--边跨满堂施工 阶段04--挂梁 阶段05--收缩徐变 图1. 分析模型 桥梁概况及一般截面 桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁
桥梁长度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨为挂孔结构，挂梁长16m，为钢筋混凝土结构 施工方法：悬臂施工T构部分，满堂支架施工边跨现浇段，边跨合龙时，中跨体系转换为简支单悬臂结构，拆除施工支架，然后施工中跨挂梁， 挂梁与中跨主梁铰接，施工桥面铺装，并考虑3650天收缩徐变。 预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力 截面形式如下 图2. 跨中箱梁截面 图3. 墩顶箱梁截面 梁桥分析与设计的一般步骤 1. 定义材料和截面 2. 建立结构模型 3. 输入非预应力钢筋 4. 输入荷载 ①.恒荷载 ②.钢束特性和形状 ③.钢束预应力荷载 5. 定义施工阶段 6. 输入移动荷载数据 ①.选择移动荷载规范 ②.定义车道 ③.定义车辆 ④.移动荷载工况 7. 运行结构分析 8. 查看分析结果
使用的材料 ?混凝土 主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土 ?钢材 采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860 荷载 ?恒荷载 自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算 ?预应力 钢束(φ15.2 mm×31) 截面面积: Au = 4340 mm2 孔道直径: 130 mm 钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛) 超张拉(开) 预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm 结束点:6mm 张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa ?徐变和收缩 条件 水泥种类系数(Bsc): 5 (5代表普通硅酸盐水泥) 28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):50N/mm^2 t5天 长期荷载作用时混凝土的材龄:= o t3天 混凝土与大气接触时的材龄:= s 相对湿度: % RH = 70 构件理论厚度:程序计算 适用规范:中国规范(JTG D62-2004) 徐变系数: 程序计算 混凝土收缩变形率: 程序计算 ?移动荷载 适用规范：公路工程技术标准(JTG B01-2003) 荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD
自升式钻井平台
自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位 中海油63号自升式钻井平台 2008年全球共有自升式钻井平台（Jackup）446座，分布在南美、北美、亚洲、非洲、欧洲、澳洲各地。设计水深一般为10米(30英尺)到250米(750英尺)以内，属近海海域。它们主要集中建造于1980～1983年，之后的建造数量特别少，使用年限基本上在20～30年，而在役的自升式钻井平台船龄大多数超过25年。因此，该类钻井平台未来更新换代的需求比较大。 1. 主要建造国家及制造厂 截止到2008年8月底，在役的自升式钻井平台为428座，其中美国建造了150座，新加坡建造了110座，居世界前两位（见表1）。无论是从在役还是新订单来看，美国和新加坡都是Jackup的主要建造商。美国的建造公司主要有：Bethlehem Beaumont, Marathon Vicksburg, Marathon Brownsville, Marathon LeTourneau, Ingalls Shipbuilding, Baker Marine, Levingston Shipbuilding等；新加坡的建造公司主要有：Keppel FELS, Marathon LeTourneau, SembCorp, Bethlehem, Promet等。 表1主要建造国家及其数量（已建和拟建） 2. 主要运营商[1] 2008年8月底统计数据，世界上自升式钻井平台的运营商大部分在美国，比例达60%以上。主要营运公司有：美国Transocean有限公司、美国ENSCO国际公司、美国诺布尔钻井公司（Noble Drilling）等（见表2）。 表2 在役的自升式钻井平台主要运营商
6米厢式运输车设计规范修改
厢式运输车设计规范 编号： 编制: 审核： 批准： 2018年X月
厢式运输车设计规范 1、术语和定义 GB/T 3730.3规定的术语和定义适用于本规范。 2、规范性引用文件 下列文件对本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。 GB 1589 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 3730.3 汽车和挂车的术语及其定义 GB 3847 车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法 GB 4094 汽车操纵件、指示器及信号装置的标志 GB 4785 汽车及挂车外部照明和信号装置的安装规定 GB 7258 机动车运行安全技术条件 GB 11564 机动车回复反射器 GB 11567.1 汽车和挂车侧面防护要求 GB 11567.2 汽车和挂车后下部防护要求 GB 12676 汽车制动系统结构、性能和试验方法 GB 15084 机动车辆后视镜的性能和安装要求 GB 17691 车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段） GB/T 18411 道路车辆产品标牌 GB 23254 货车及挂车车身反光标识 JB/T 5943 工程机械焊接件通用技术条件 QC/T 252 专用汽车定型试验规程 QC/T 453 厢式运输车 QC/T 484 汽车油漆涂层 QC/T 518 汽车用螺纹紧固件紧固扭矩 QC/T 625 汽车用涂镀层和化学处理层 QC/T 900 汽车整车产品质量检验评定方法 QC/T 29058 载货汽车车箱技术条件
我国自升式钻井平台的发展与前景
第23卷第4期2008年8月 中国海洋平台 CHINA OFFSHORE PL A TFORM Vol.23No.4Aug.,2008 收稿日期:2008-01-17 作者简介:汪张棠(19372),男,高级工程师,主要从事船舶及海洋工程特种机械设计研究。 文章编号:100124500(2008)042008206 我国自升式钻井平台的发展与前景 汪张棠, 赵建亭 (中国船舶工业集团公司第七○八研究所,上海200011) 摘 要:自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于定位能力强和作业稳定性好,在大陆架的勘探开发中居主力军地位。阐述自升式钻井平台的组成和作业范围,以及在我国海洋油气勘探开发中的发展与前景。 关键词:自升式钻井平台;发展;前景中图分类号:P75 文献标识码:A THE DEVE LOPMENT AN D FOREGROUN D OF THE SE LF 2E L EVATION D RILL ING PLATFORM IN OUR COUNTR Y WAN G Zhang 2tang , ZHAO Jian 2ting (Marine Design &Research Instit ute of China ,Shanghai 200011,China ) Abstract :As the maritime moving platform ,the self 2elevation drilling platform is the main force in the exploration of the continental shelf as the result of good fixing and reliable working.This paper expatiates the composing and working scope of self 2elevation drilling platform ,as well as its development and foreground in the oil and gas exploration of our country. K ey w ords :self 2elevation drilling platform ;develop ment ;forground 世界经济的高速发展必然带来对能源的大量需求,石油天然气仍是当前的主要能源。我国已成为世界第二大石油进口国,油气供求矛盾非常突出。 我国陆地油气资源勘探开发程度现已很高,油气资源正迅速减少。向海洋进军,开发新的油气资源已成必然趋势。我国拥有漫长的海岸线和广阔的海域,油气资源十分丰富。在渤海、南黄海、东海、南海已有发现并进入早期开采。 自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于其定位能力强和作业稳定性好,在大陆架海域的油气勘探开发中居重要地位。 1 自升式钻井平台组成和作业范围 自升式钻井平台主要由平台结构、桩腿、升降机构、钻井装置(包括动力设备和起重设备)以及生活楼(包括直升飞机平台)等组成。平台在工作时用升降机构将平台举升到海面以上,使之免受海浪冲击,依靠桩腿的支撑站立在海底进行钻井作业。完成任务后,降下平台到海面,拔起桩腿并将其升至拖航位置,即可拖航到下一个井位作业。 桩腿是自升式钻井平台的关键。当作业水深加大时,桩腿的长度、尺寸和质量迅速增加,作业和拖航状态的稳性则变差。所以,自升式钻井平台最大的作业水深受到制约,作业范围限于大陆架200m 水深以内。桩腿结构形式有柱体式(图1)和桁架式(图2)两大类。柱体式桩腿由钢板焊接成封闭式结构,其断面有圆柱
悬臂梁结构设计
骨干杯 斜拉式悬臂梁设计报告 一、题目 设计域如图，固定端和整个结构宽度不限制，允许在在固定端开孔；材料体积用量≤35ml； 载荷为圆形（直径D=15 mm）均布载荷，方向为垂直向下；
二、设计概述 根据大赛题目的要求，为达到悬臂梁承重最大的目的，在保证材料体积用量在规定范围内，我们采取了简单而又稳定的楔形结构，设计思路来源于生活中常见的斜拉桥。 三、设计方案 ① 斜撑式 设计思路来源于常见的支撑结构 ② 斜拉式 设计来源于斜拉桥经过讨论，与计算分析，最终确定选择斜拉式，并用CAD绘制了初步工程图
CATIA绘制出四种结构三维图
应力校核 ABAQUS分析对比分析多种结构
S, MiSeS (Avg: 75%) ÷1.215e+08 + 1.114e+08 + 1.012e+08 +9.111e+07 +8.099e+07 +7.087e+07 +6.074e+07 +5.062θ+07 +4.050e+07 +3.0388+07 +2.026e+07 + 1.014e÷07 + 1.519e+04 ÷1.112e+08 + 1.019e+08 ÷9.269e÷07 +8.344e -t07 +7.418e÷07 +6.493e+07 +5.568e+07 +4.643θ+07 +3.717e+07 +2.792e+07 + 1.867e+07 +9.418e+06 + 1.654e+05 ODB: n7.odb AbaqUS/Standard 6.13-1 Mon OCt 12 20:56:42 GMT+08:OO 2015 Step: SteP-I InCrement 1: SteP Time ■ 1.000 Primary Var: S, MiSeS ∩αfnrmpri ?∕ΛΓ? I I ∏pf∩rn∩Λtinn Q ΓΛI P PΛctnr ?亠A 9QP P -∩1 S, MiSeS (Avg: 75%) Z PrImary Var: S, MlSeS DefOrmed Var: U DefOrmatlOn SCale Factor: +6.60Ie-OI S B Z
(梁板结构)混凝土结构设计复习题及答案
混凝土结构设计习题 楼盖(200题) 一、填空题（共48题） １.单向板肋梁楼盖荷载的传递途径为楼面（屋面）荷载→次梁→主梁→柱→基础→地基。 2.在钢筋混凝土单向板设计中，板的短跨方向按计算配置钢筋，长跨方向按_ 构造要求配置钢筋。 3.多跨连续梁板的内力计算方法有_ 弹性计算法__和塑性计算法___ 两种方法。 4.四边支承板按弹性理论分析，当L2/L1≥_2__时为_单向板_；当L2/L1<__2 _时为_双向板。 5.常用的现浇楼梯有__板式楼梯___和___梁式楼梯___两种。 6．对于跨度相差小于10％的现浇钢筋混凝土连续梁、板，可按等跨连续梁进行内力计算。 7、双向板上荷载向两个方向传递，长边支承梁承受的荷载为梯形分布；短边支承梁承受的荷载为三角形分布。 g g q，折算 8、按弹性理论对单向板肋梁楼盖进行计算时，板的折算恒载'/2 q q 活载'/2 9、对结构的极限承载力进行分析时，需要满足三个条件，即极限条件、机 动条件和平衡条件。当三个条件都能够满足时，结构分析得到的解就是结构的真实极限荷载。 10、对结构的极限承载能力进行分析时，满足机动条件和平衡条件的解称为上限解，上限解求得的荷载值大于真实解；满足极限条件和平衡条件的解称为下限解，下限解求得的荷载值小于真实解。 11、在计算钢筋混凝土单向板肋梁楼盖中次梁在其支座处的配筋时，次梁的控制截面位置应取在支座边缘处，这是因为支座边缘处次梁内力较大而截面高度较小。 12、钢筋混凝土超静定结构内力重分布有两个过程，第一过程是由于裂缝的形成与开展引起的，第二过程是由于塑性铰的形成与转动引起的。 13、按弹性理论计算连续梁、板的内力时，计算跨度一般取支座中心线之间的距离。按塑性理论计算时，计算跨度一般取净跨。 14、在现浇单向板肋梁楼盖中，单向板的长跨方向应放置分布钢筋，分布钢筋的主要作用是：承担在长向实际存在的一些弯矩、抵抗由于温度变化或混凝土收缩引起的内力、将板上作用的集中荷载分布到较大面积上，使更多的受力筋参与工作、固定受力钢筋位置。 15、钢筋混凝土塑性铰与一般铰相比，其主要的不同点是：只能单向转动且转动能力有限、能承受一定弯矩、有一定区域（或长度）。 16、塑性铰的转动限度，主要取决于钢筋种类、配筋率和混凝土的极限压应变。当低或中等配筋率，即相对受压区高度 值较低时，其内力重分布主要取决于钢筋的流幅，
图解自升式钻井平台升降系统(原创)
图解自升式钻井平台 升降系统（原创） 海洋石油平台分类： 采油模块 自升式钻井平台 半潜式钻井式平台 储油船（FPSO） 目前,我从事的工作是以自升式钻井平台建造工程，以平台电气系统设备调试为主要工作，下面介绍自升式钻井平台的概况及重要系统：升降系统。 我曾经参与制造的自升式钻井平台有：JU2000E系列：1~6号；中油海L780-1、L780-2；中海油937(CJ46)；中油海胜利十号。
自升式钻井平台组成： 主船体：主甲板面主要承载起重设备；钻井作业配套设备；通风设备；锚机设备；救生筏及悬臂梁液压滑移设备等； 机舱机械甲板主要承载主发电、供电系统；暖通空调设备；海水、淡水设备；泥浆、钻井辅助设备；消防系统等； 生活区：应急发电、应急供电系统；钻井办公、休息区；餐饮服务间；无线电通讯室；升降控制台；中央DC S系统控制室；救生艇；飞行甲板区； 钻井作业区（悬臂梁及钻台）：井架设备；钻台设备；防喷器设备；高压泥浆管线设备悬臂梁设备等； 升降系统组成：
一升降控制台：CENTRAL CON TROL CONSOLE 二升降MCC：JACKING MCC 三桩腿单元：LEG UNIT 升降马达：JACKING MOTOR 桩腿单元: 桩腿单元是升降系统的重要组成部分，大部分钻井平台有三条桩腿， 它起到将船体支撑在水面上，以便于进行水上钻井作业，同时，根据 不同地域水深情况调整适合平台作业的水深高度，使悬臂梁移出达到 钻井工位进行钻井工作。 平台的桩腿位于平台主船体的承重端点位置上，一般有三个桩腿，呈 花架结构； 它的升降移动是靠齿轮齿条传动，齿条间距：319.186mm；升降移动速度：0.45m/min；
第四章_货车车身结构及其设计
第4章货车车身结构及其设计 §4-1 概述 货车即载货汽车，人们也称之为卡车，是指一种主要为载运货物而设计和装备的商用车辆，它能否牵引一挂车均可。近年来，随着我国高速公路网的加快建设与不断完善，公路运输行业迎来了大变革、大发展的时代，货车已经从载运货物这一单一功能向可代表物流准时化的物流服务的运输工具这一方向发展，成为了一种社会化的服务工具，因此，货车车身的设计也需要紧跟时代的步伐，满足当今社会的需求。 货车车身包括驾驶室和车箱两部分。在高度追求运输效率的今天，货车通常是昼夜不停地行驶，驾驶员轮换驾驶，驾驶室作为驾驶员和乘员工作和休息的空间，其设计既要满足实用性、耐用性、空气动力性、安全性等基本性能要求，也要具有良好的人机工程环境。货车车箱根据不同的需要可以设计成多种形式，其结构也各不相同，在设计时需考虑的有车箱结构强度、车箱尺寸及容量、前后轴载荷分配等因素，对于厢式车箱还要考虑空气动力性能。 由此可见，在设计货车车身结构时，需要综合地考虑货车的实用性、耐用性、安全性、舒适性以及其他各方面相关的因素。 4.1.1、货车的分类 货车的种类繁多，形式各异，各国的分类标准有所不同，在我国国家标准GB/T 3730.1-2001《汽车和挂车类型的术语和定义》中，将货车分为普通货车、多用途货车、全挂牵引车、越野货车、专用作业车和专用货车六大类，具体形式及定义见表4-1。 货车分类定义示意图 普通货车 一种在敞开（平板式）或封闭（厢式） 载货空间内载运货物的货车。 多用途货车在其设计和结构上主要用于载运货物，但在驾驶员座椅后带有固定或折叠式座椅，可运载3个以上的乘客的货车。 全挂牵引车一种牵引牵引杆式挂车的货车。 它本身可在附属的载运平台上运载货物。
16立方混凝土搅拌运输车罐体结构设计
16立方混凝土搅拌运输车罐体结构设计 我公司设计的16立方混凝土搅拌车在江淮8*4重卡格尔发底盘上进行设计开发，与我公司之前设计的所有系列搅拌车罐体结构均不同。 8—14立方混凝土搅拌运输车罐体结构：罐体直径为2300mm，罐体形状为梨形，除封头外由筒体1、筒体2、筒体3、活动圈、筒体4、叶片总成、导料筒组成，如图1所示： 1—封头2—筒体1 3—叶片总成4—筒体2 5—筒体3 6—活动圈7—筒体4 8—导料筒 由于该结构罐体直径较小，封头直径为1704mm，罐体封头厚度为6mm，其余筒体厚度为5mm。不同容量的搅拌运输车根据底盘可利用长度来设计罐体安装倾角和罐体中筒体2长度，从而实现客户要求的容积量。对于大立方混凝土搅拌车，罐体长度需较长，但与底盘可利用长度相矛盾，整车无法布置。 设计人员根据底盘状态和经验，将16立方搅拌车罐体直径设计成2470mm，结构如图2所示： 1—封头2—叶片总成3—筒体1 4—筒体2 5—筒体3 6—筒体4 7—活动圈8—筒体5 9—导料筒该16立方结构罐体直径较大，封头直径为1900mm，罐体总容积为25立方，在相同长度下比罐体直径为2300mm的容积大5立方，由于罐体直径加大，叶片螺旋距增大，为了增加强度，在封头内部增加6个加强筋，封头厚度增加到8mm，其余筒体厚度增加到6mm。整车设计出来后通过装水试验，静态下装载16.5立方水不洒水。在罐体转动过程中，我们
继续加水到17立方，发现当水转到尾部时由于惯性会有水从导料筒尾部溢出，为了让客户装载更多而不出现溢料现象，我们将导料筒割8个直径80mm的孔（每边四个），试验证明：当水转到尾部时，水会沿着孔又重新掉进罐体内部，有效阻止溢料现象发生。
悬臂梁结构分析
悬臂梁结构分析 摘要：以某型自升式钻井平台的悬臂梁为例建立相应结构分析模型，给出了分析的载荷及边界条件，并对不同载荷条件下的计算结果进行了分析和评估，可作为此类结构设计的参考。 关键词：悬臂梁，结构分析. Abstract: to a certain type of jack-up drilling platform as an example of the cantilever beam establish corresponding structure analysis model, and gives out the analysis of load and boundary conditions, and under the conditions of different load calculation results are analyzed and evaluated, and can be used for this kind of structure design of the reference. Keywords: cantilever beam and structure analysis. 正文： 1 引言 陆上可利用的资源和能源越来越少，许多国家都把开发利用海洋资源和能源作为国家战略[1]。经过近几十年的高速发展，我国的能源问题日益严峻。我国的海域辽阔，海上资源的开发潜力巨大，是未来我国能源可持续发展的重点[2~4]。 海上作业平台是进行海上资源开发的重要装备，目前我国在海上钻井平台的开发设计方面与技术先进国家尚有较大差距。移动式海上平台在我国海上油气勘探开发中发挥着重要作用[5]，开展海上平台关键技术研究对保障我国能源安全和推动我国装备制造业的发展具有重要意义。 自升式钻井平台属于海上移动式平台，适宜于近浅海作业，是目前被广泛使用的海上钻井装备之一。本文以某型自升式钻井平台的悬臂梁为例，对其进行结构分析和强度评估，为此类结构的设计提供参考方法。 2 悬臂梁分析模型 大型通用有限元程序MSC.Patran/Nastran被广泛应用于船舶及海洋工程领域，并且通过多数主要船级社的认可，本文采用该程序对悬臂梁进行建模和结构分析。
SUPER M2自升式钻井平台上建模块建造技术
第33卷第3期2016年6月 江苏船舶 JIANGSU SHIP Vol.33 No.3 Jun.2016 SUPER M2自升式钻井平台上建模块建造技术 王怀刚，鲍学荣 (南通振华重型装备制造有限公司，江苏南通222000) 摘要：由于相关舾装、内装对SUPER M2自升式钻井平台上建模块的尺寸精度要求严格，因而为防止结构变形，建造时可通过优化上建分段制作过程工艺、建造精度控制工艺、吊装工艺等，并借助有限元强度分析，合理布置吊装位置，加强精度管理，从而最终实现精益建造。 关键词：自升式钻井平台;上层建筑;平台工艺;加工精度 中图分类号：U674. 38 +1文献标志码:A 〇引言 SUPER M2自升式钻井平台上建模块主要功能平台工作 、休息。由于相关舾装、内装对上建的尺寸精度要求严格，同时其建造质量直影响整个平台的搭载效果，所以上建模块的建造精度要求高，防变形难度大。为 ，必须优化工艺建造 ，合理布置吊装位置，加强精度管理，从而最终实现精益建造。 1钻井平台主要量度及组成 SUPERM2自升式钻井平台总长59.74 m，型宽55.78 m，型深7.62 m，结构吃水4.8 m，粧腿总长125.28 m，，最 17.526 m，平台最大作 91.44 m，平台最大钻深9 144 m，载员10人。该钻井平台主要由主船体、粧腿、粧靴、抬升装置、上层建筑、克令吊、钻井 、 等组成，其外形如图1所示。 图1SUPER M2自升式钻井平台 收稿日期:2015-09-15 作者简介:王怀刚（185—），男，助理工程师，从事船舶与海洋工程 建造工艺 工作； （1990—），男，助理工程师，从事船舶与海洋工程建造工艺 工作。2上建分段制作过程工艺 2.1上建制作流程 上建结构 ，层段为建造技术，分段建造 重型 段中合拢。上建分段 工艺建造 可分为:首 、加工，其次T型材强力部 的制作，上 、的，最终 重型 。 制作 2 所 。 图2小组件制作 2.2上建制作过程管理 为 的T型 段 的平整度，防止 有 的现象，腹板、面板装配时上划线定位并放置于水平，腹板站立，双面平 角焊接，双面可同时施焊。 由于上建分段甲 壁 薄，加上分段整尺寸大，材料易变形，所以上建制作工艺从纵横壁、加工开始，必须严格控制 的尺寸精度以加工要求，加强制作过程控制管理，从而最终 甲板、纵横壁板的尺寸。具 为： (1) 通过调整 平台的平整度，同时下料前 的精度测量十分必要。 (2) 切割时加放补偿量，确 的下料尺寸，拼板焊接过程中注意最终的累积误差。 (3) 考虑焊接收缩，严格控制焊接电流、电 焊接速度等热输入参数。
自升式钻井平台
自升式钻井平台 目录 ?定义 ?简介 ?类型 ?升降装置 定义 可以进行升降，作业时桩腿插入海底一定深度，上部结构距海面一定高度；移航时桩腿升起，上部结构浮于水面时可拖航至另一作业点的移动式钻井平台。 简介 称为自升式钻井平台乃因为它们可自行升降--具有三或四条可移动并可伸长（"升降"）至钻井甲板之上或之下的支柱。自升式平台在拖动过程中，支柱是升起来的。当钻井平台到达钻井现场时，工人将支柱向下延伸，穿过海水直达海床（或用以垫子支撑的自升式钻井平台到达海床）。这样能固定平台及令钻井甲板远高于海浪。 类型 不同桩腿形式平台自升式钻井平台是能自行升降的钻井平台。分独立腿式和沉垫式两类。
独立腿式由平台和桩腿组成，各桩腿互相独立，不相连接，整个平台的重量由各桩腿分别支承，桩腿底部常设有桩靴，桩靴有圆的，方的或多边形的，面积较小，目前最大的约宽17米，桩靴所受的承载压力约为2.4～2.9巴，在北海可能达到4.8巴。自升式钻井平台在移位前，必须知道新井位的容许承载压力，以便加大支承面积，减小插入深度。一般来说，独立腿式虽可在任何地方工作，但通常适用于硬土区、珊瑚区或不平整的海底。 沉垫式由平台、桩腿和沉垫组成，设在各桩腿底部的沉垫，将各桩腿联系在一起，整个平台的重量由相联各桩腿支承。沉垫是连接在自升式钻井平台的桩腿下端，或在坐底式钻井平台立柱的下端，用来将整个平台支承于海底的公共箱形基座。平台下体的部分构件，用了沉垫就增大了平台坐底时的支承面积，减小了支承压座力，使桩腿或立柱陷入海底的深度减小。当平台定位后要升起时，不需要预压。在平台拖航时，沉垫浮于水面或接近水面，有提供浮力与稳性的作用。为了防止坐底时海底有海流流速的冲刷作用，一般在沉垫四周底部设有能插入海底的裙板，以防止周围的海底被淘空，影响平台的安全。沉垫式平台适用于泥土剪切值低的地区，要求保持的承载力较低，通常的承载压力为0.24-0.29巴，其吃入海底深度很小，在1.5-1.8米之间，作业区的海底要求相当平，海底最大斜度限于1.5°,不适用于有珊瑚层或大块岩层地区，因为不平整的海底可能-会破坏平台结构。 升降装置 自升式钻井平台在平台与桩腿或桩腿沉垫之间有升降装置可使它们作相对的上下移动。常用的可分为齿轮齿条式和液压插销式。 齿轮齿条式是用电动机或液压马达来驱动设在平台甲板上的齿轮，使设在桩腿上的齿条动作，桩腿随着上下移动(这时平台浮于水面)，或使平台沿着桩腿升降(这时桩腿支承于海底)。 液压插销式有两组插销，每组插销都连有液压千斤顶，当一组插销插入并肩压千斤顶时，另一组插销即脱出和返回，即当一组插销为工作冲程时，另一组插销为返回冲程，这样重复进行，使桩腿与平台随着上下升降。钻井时，桩腿着底，支承于海底，平台沿桩腿上升，托离水面，有一定高度，以避免波浪对平台的冲击多移I立时，平台下降浮于水面，桩腿或桩腿和沉垫从海底升起，并将桩腿的大部分升出水面，以减小移位时的水阻力，被拖至新的井位，一般不能自航，由于桩腿的长度有限，最大工作水深约为1O0米左右。为了减轻结构重量，并使操作方便，桩腿的数目，一般为三条或四条。平台一般分上下两层甲板，作为布置钻井设备钻井器材和生活舱室等用。 优点
自升式平台悬臂梁及相关结构设计研究
第41卷第1期应用科技V ol.41 No.1 2014年2月AppliedScienceandTechnology Feb. 2014
第41卷第1期应用科技V ol.41 No.1 2014年2月AppliedScienceandTechnology Feb. 2014 doi:10.11991/yykj.(稿件编号) 网络出版地址： 自升式平台悬臂梁及相关结构设计研究 刘旭东1, 许瑶1, 夏广印2 1.烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东省烟台市264000 2.中集海洋工程研究限有限公司，山东省烟台市264670 摘要：为了降低悬臂设计周期，快速评估悬臂梁的强度。通过对自升式平台悬臂梁结构特点及工作状况的分析，运用数学模型法和有限元方法对不同工况的悬臂梁结构进行强度评估。根据国际船级社规范要求，对设计结构进行有限元强度分析，并确定了悬臂梁结构的安全可靠性。 关键词：自升式平台；悬臂梁结构形式；悬臂梁强度评估；悬臂梁力学研究；悬出距离；风暴自存；钩载；钻井载荷中图分类号：TE22文献标志码：A文章编号：1009-671X（2011）01-0004-04 Design of cantilever beam at jack-up platform and related structures Liu Xudong1，Xu Y ao1，Xia Guangyin2 1.Yantai CIMC Raffles Offshore Ltd., YantaiShandong, China264000 2. CIMC Offshore Engineering Institute Co, Ltd., Yantai Shandong, China264670 Abstract：In order to reduce the perior of the cantilever beam design, calculate its strength in short time. Using the theory of cantilever beam design basis, setting up the function expressions for the cantilever beam and deducing the cantilever beam span values.Adopting the theory of cantilever beam design basis, setting up the function expressions for the cantilever beam and deducing the cantilever beam span values. Keywords:Jack-up platform;Cantilever beam structure modality; Cantilever beam strength evaluation; Cantilever beam mechanicsresearch; Hanging out distance; Storm survive; Hook load; Drilling load 自1951年自升式平台诞生以来，已成为当今世界范围内应用最为广泛的油气钻井平台，并且数量仍在不断攀升。悬臂梁结构使得自升式钻井平台的作业能力发生了翻天覆地的变化，不仅功能上得到了大幅提高，能够在导管架生产平台上实施钻井作业、修井作业和钻调整井作业等[1]，设计承载量也得到了减轻，因此建造成本投入也相应地降低。对悬臂梁结构进行研究，对于提高悬臂梁的承载能力、降低成本至关重要。 1悬臂梁结构特点 悬臂梁结构位于自升式平台尾部甲板上，由两条互相平行的工字梁组成，在其上布置了钻台及井架结构。如图1所示，中间为钻台，下方为两条平行的由 收稿日期：2016-08-19.网络出版日期： 作者简介：刘旭东(1980-), 男，工程师，硕士研究生；. 通信作者：夏广印，E-mail：Guangyin.Xia@https://www.sodocs.net/doc/667917227.html,.工字梁组成的悬臂梁主梁。悬臂梁可在固定于尾部甲板的一对滑轨上前后滑动，并带动钻台及井架一起伸向平台尾端舷外[2]。通常所说的常规悬臂梁，是相对于平台船体的船厂方向滑动而实现X方向的移动,而钻台在悬臂梁上作相对于平台Y方向滑动[3]，从而使钻台可以在一个矩形的区域内作业。悬臂梁两侧的主梁是承受荷载的主体，钻台的工作形式是在主梁上部左右移动，钢梁在滑轨上的伸出使得井架活动范围增大。当悬臂梁被滑移到最大悬出距离时，悬臂梁的各组件及钻井作业产生的载荷均会通过悬臂梁传递到主船体上，而直接承受这一载荷的为布置在主船体尾部的垫板，特别是在主梁下部面板与垫板发生接触的翼缘极易形成应力集中[4]。