[发明专利]带火炬臂的海上平台上部组块及其拖航疲劳损伤计算方法

说明书

本发明涉及一种带火炬臂的海上平台上部组块及其拖航疲劳损伤计算方法，前者包括上部组块和固定连接在上部组块的一侧的火炬臂；火炬臂与上部组块连接的一端设置有过渡段，过渡段结构采用横截面逐渐增大的梯形桁架结构形式，且横截面最大处为与上部组块的支撑连接部位。本发明以横截面逐渐增大的梯形桁架结构作为过渡段，能够加强火炬臂下部的结构，使火炬臂与上部组块连接后形成由刚体逐渐过渡到柔弱体的结构，避免刚度突变，提高抵御疲劳载荷的能力；由此实现在陆地上一体化连接施工，将连接为一体的带火炬臂的上部组块整体运输至海上安装就位，从而避免在海上吊装组对中遇到的各种问题，以及火炬臂与上部组块的连接组对过程中出现的各种问题。

技术领域

本发明涉及一种带火炬臂的海上平台上部组块及其拖航疲劳损伤计算方法，属于海上平台技术领域。

背景技术

目前，各海域平台结构设计中，井口平台上部组块的火炬臂都是与组块分开设计和建造，海上安装时再组装。在渤海环境条件较好及海上运输距离较短，加之过去的平台偏小、上部组块的重量也较轻，实现起来并无太大的困难。在东海则大不相同了，其环境条件恶劣、平台服役场址远离岸边基地，致使海上施工方案实施困难、可靠性和操作性较差，以及经济性不好。

另外，火炬臂与上部组块在海上对接组装的过程中也具有一定的难度和风险。如图1～4所示，目前，上部组块带有火炬臂的海上平台，其火炬臂3与上部组块4的连接大多采用三点式连接方式，其中，上端两点以横轴卡槽“挂钩”受拉力作用，下端支点受压力作用。在火炬臂与上部组块连接安装之前，首先将上部组块在海上平台基础导管架上安装就位，然后再吊装火炬臂与上部组块进行连接安装。这种安装方案需要克服两大困难：(1)上部组块上的连接挂钩的焊接施工问题：由于体积较小、钢板较厚、焊接量大，焊后极易出现焊后裂纹。如果赶上冬季低温条件下施工，由厚钢板组合的挂钩构造层层施焊，其高空焊后进行热处理再进行无损检验，即困难又耗费时间，施工工期难以保证。(2)由于东海的环境条件恶劣，海上吊装几十吨重的火炬臂以两个横轴(或连通)的挂鼻儿平稳地挂在两个开槽的挂钩上的难度很高：一要调平火炬臂的整体吊装状态，二要等待船舶及吊物出现一个相对稳定的状态，再加之果断地挂上去方能成功，而且不能因为吊物的摇摆撞坏结构的杆件或节点。

也有部分带有火炬臂的海上平台(如图5～7所示)，其火炬臂5与上部组块6的连接采用挂鼻式的连接构造。该种施工方案，也需要先将上部组块6海上安装就位后，再吊火炬臂5与上部组块6装进行组装。这种方式由于连接部件过于小巧加之刚度不足其在东海作业会付出相当的代价。

那么，为什么一直以来火炬臂与上部组块都采用分别运输安装的方式呢？究其根源，在于针对火炬臂与上部组块组合在一起海上拖航运输的计算分析中，疲劳计算分析没有得到合理的解决，尤其东海环境条件恶劣和从建造基地到平台服役场址需要长距离的运输航程。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种刚度能够满足东海环境且避免在海上进行吊装安装的带火炬臂的海上平台上部组块。

本发明的另一个目的是提供一种带火炬臂的海上平台上部组块的拖航疲劳损伤计算方法，该方法为东海海域火炬臂与上部组块一体化海上运输建立了计算分析技术基础。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种带火炬臂的海上平台上部组块，包括上部组块和固定连接在所述上部组块的一侧的火炬臂；其特征在于：所述火炬臂与所述上部组块连接的一端设置有过渡段，所述过渡段采用横截面逐渐增大的梯形桁架结构且横截面最大处为与所述上部组块的连接部位。

所述过渡段与所述上部组块的连接部位处的所述火炬臂宽度为所述上部组块宽度的50％。

所述火炬臂与所述上部组块之间采用四点式连接方式，在所述火炬臂的过渡段的连接端设置有挂鼻，在所述上部组块的连接侧设置与挂鼻相配合的挂钩。