專利名稱：一種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浮式平臺連接節(jié)點(diǎn)，特別是關(guān)于ー種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
隨著人類開發(fā)海洋油氣規(guī)模的不斷擴(kuò)大，海洋油氣的勘探開發(fā)由淺海向深海發(fā)展已成必然趨勢。浮式平臺作為深水油氣開發(fā)的主要裝置，常常需要在海上進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)間的永久連接。目前，浮式平臺的海上鋼結(jié)構(gòu)連接常采用機(jī)械連接或焊接兩種方式。其中，機(jī)械連接雖然結(jié)構(gòu)可靠性較高，但成本一般很高；焊接所需海上作業(yè)時(shí)間長，對氣候窗ロ要求高，一旦遇到惡劣氣候條件，焊接質(zhì)量將受到極大影響，不論是平臺結(jié)構(gòu)還是作業(yè)施工人員都存在較大風(fēng)險(xiǎn)。 灌漿連接已應(yīng)用于ー些淺水固定式平臺(例如導(dǎo)管架平臺)和海上風(fēng)機(jī)樁基礎(chǔ)，但在深水浮式平臺的鋼結(jié)構(gòu)連接中尚未見應(yīng)用。由于灌漿エ藝要求在灌漿期間結(jié)構(gòu)要盡量處于平穩(wěn)的狀態(tài)，水泥漿在凝結(jié)硬化階段不受擾動(dòng)，才能保證水泥漿凝結(jié)后的強(qiáng)度。相比淺水固定式平臺，深水海洋環(huán)境條件更加惡劣，浮式平臺在風(fēng)浪流的作用下處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，灌漿連接エ藝與方法存在更大的困難和挑戰(zhàn)。同時(shí)，在淺水固定式平臺的應(yīng)用中，灌漿所連接的鋼結(jié)構(gòu)相對尺度較小(例如導(dǎo)管架平臺的樁基礎(chǔ)與導(dǎo)管架腿的連接)，通過增加鋼結(jié)構(gòu)厚度，即可滿足結(jié)構(gòu)本身的屈曲要求；而在浮式平臺中，常需要對大尺度結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，僅僅增加結(jié)構(gòu)厚度，將很難滿足屈曲要求。因此，現(xiàn)有的淺水固定式平臺的灌漿連接エ藝與設(shè)計(jì)不能適用于深水浮式平臺。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供ー種能適應(yīng)深水環(huán)境條件要求和浮式平臺運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，適用于多種不同鋼結(jié)構(gòu)形式，能滿足大尺度鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性能要求，井能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)間荷載有效傳遞，易于建造，海上施工簡便，成本較低的用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于它包括深水浮式平臺中的外部立柱和內(nèi)部立柱，沿軸線方向在所述外部立柱內(nèi)設(shè)置有中央通道；所述內(nèi)部立柱頂部一段伸入所述外部立柱內(nèi)的中央通道，所述內(nèi)部立柱頂部的外壁面與所述中央通道的內(nèi)壁面之間形成環(huán)形空間，所述環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置有灌漿料；所述內(nèi)部立柱頂部，通過上層固定裝置將所述內(nèi)部立柱頂部與所述外部立柱固定連接；所述外部立柱底部，通過下層固定裝置將所述外部立柱底部與所述內(nèi)部立柱固定連接；位于所述環(huán)形空間底部，所述中央通道的內(nèi)壁面上，由下至上依次設(shè)置有主注漿閥和輔注漿閥，位于所述環(huán)形空間頂部，所述中央通道的內(nèi)壁面上設(shè)置有回流閥，所述主注漿閥連接主灌漿系統(tǒng)，所述輔注漿閥連接輔灌漿系統(tǒng)，所述主灌漿系統(tǒng)和輔灌漿系統(tǒng)都連接所述回流閥。
位于所述環(huán)形空間內(nèi)，所述中央通道的內(nèi)壁面上、內(nèi)部立柱的外壁面上間隔設(shè)置有若干剪切鍵；各所述剪切鍵均采用焊珠、貼腳焊扁鋼或貼腳焊圓鋼制成。位于所述外部立柱底部，所述環(huán)形空間底部開ロ處設(shè)置有封隔器。所述中央通道的內(nèi)壁面周向、內(nèi)部立柱的外壁面周向均間隔設(shè)置有若干環(huán)向加強(qiáng)筋和若干縱向加強(qiáng)筋，所述若干環(huán)向加強(qiáng)筋和若干縱向加強(qiáng)筋構(gòu)成加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。每兩根所述縱向加強(qiáng)筋之間的間距為600 900mm，各所述環(huán)向加強(qiáng)筋和各縱向加強(qiáng)筋均采用球扁鋼、角鋼或T型材。所述上層固定裝置和下層固定裝置都采用液壓卡樁器、楔塊、螺栓或插銷。所述外部立柱采用圓柱、方柱、多邊菱形柱或近似圓柱殼體結(jié)構(gòu)；所述中央通道的截面形狀采用圓形、方形或多邊形；所述內(nèi)部立柱的截面形狀與所述中央通道的截面形狀 對應(yīng)設(shè)置，且所述內(nèi)部立柱的截面尺寸略小于所述中央通道的截面尺寸。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于采用上層固定裝置和下層固定裝置，將外部立柱和內(nèi)部立柱進(jìn)行雙層固定，使得在深水環(huán)境條件下進(jìn)行灌漿連接作業(yè)時(shí)，仍可保證外部立柱與內(nèi)部立柱無相對運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)處于平穩(wěn)狀態(tài)，水泥漿在凝結(jié)硬化階段不受擾動(dòng)，保證水泥漿凝結(jié)后的強(qiáng)度可到達(dá)理想效果，從而使灌漿連接可以適應(yīng)于深水浮式平臺的要求。2、本發(fā)明通過在大尺度鋼結(jié)構(gòu)上設(shè)置環(huán)向加強(qiáng)筋和縱向加強(qiáng)筋，提高了鋼結(jié)構(gòu)的整體剛度和局部剛度，使得鋼結(jié)構(gòu)在合理板厚條件下，即可滿足結(jié)構(gòu)屈曲要求，解決了大尺度鋼結(jié)構(gòu)的連接問題。3、本發(fā)明由于外部立柱可以為圓柱、方柱、多邊菱形柱或近似圓柱殼體等多種結(jié)構(gòu)，中央通道的截面形狀可以采用圓形、方形或多邊形。而內(nèi)部立柱的截面形狀與中央通道的截面形狀對應(yīng)設(shè)置，也可以采用多種結(jié)構(gòu)。因此本發(fā)明可以適用于多種不同鋼結(jié)構(gòu)形式的連接。4、本發(fā)明采用在外部立柱的中央通道內(nèi)壁面和內(nèi)部立柱的外壁面上間隔設(shè)置有若干剪切鍵，設(shè)置剪切鍵可以提高水泥漿粘結(jié)強(qiáng)度，有效地提高水泥漿的承載能力、荷載傳遞能力和抗疲勞能力。5、本發(fā)明采用在中央通道的內(nèi)壁面上設(shè)置有主注漿閥、輔注漿閥和回流閥，主注漿閥連接現(xiàn)有技術(shù)中的主灌漿系統(tǒng)，輔注漿閥連接現(xiàn)有技術(shù)中的輔灌漿系統(tǒng)，主灌漿系統(tǒng)和輔灌漿系統(tǒng)都連接回流閥，増大了系統(tǒng)安全冗余度，保障了海上施工作業(yè)的可靠性和安全性。6、本發(fā)明彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)連接方法中的諸多不足，從結(jié)構(gòu)上，通過灌漿將兩個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的外部立柱和內(nèi)部立柱連接成ー個(gè)整體，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)間的荷載有效轉(zhuǎn)移；灌漿連接水下作業(yè)少，水下施工方便，對施工精度和施工人員素質(zhì)的要求低，易于建造，海上施工簡便，且成本低。因此，本發(fā)明可以廣泛在深水環(huán)境條件下鋼結(jié)構(gòu)間的連接中應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中A-A剖視圖；圖3是圖I中B處局部放大示意圖；圖4是本發(fā)明的外部立柱中央通道內(nèi)壁加強(qiáng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明在深水浮式平臺上應(yīng)用位置示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I 圖3所示，本發(fā)明包括現(xiàn)有深水浮式平臺中的外部立柱I和內(nèi)部立柱2，沿軸線方向在外部立柱I內(nèi)設(shè)置有中央通道3。內(nèi)部立柱2頂部一段伸入外部立柱I的中央通道3內(nèi)，內(nèi)部立柱2頂部的外壁面4與中央通道3的內(nèi)壁面5之間形 成環(huán)形空間6，環(huán)形空間6內(nèi)設(shè)置有灌漿料7。在內(nèi)部立柱2頂部，通過上層固定裝置8將內(nèi)部立柱2頂部與外部立柱I固定連接；位于外部立柱I底部，通過下層固定裝置9將外部立柱I底部與內(nèi)部立柱2固定連接，這樣可以有效保證在灌漿期間外部立柱I與內(nèi)部立柱2之間無相對運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而保證了灌漿效果。如圖I、圖2所示，位于環(huán)形空間6底部，在中央通道3的內(nèi)壁面5上，由下至上依次設(shè)置有主注漿閥10和輔注漿閥11 ;位于環(huán)形空間6頂部，在中央通道3的內(nèi)壁面5上設(shè)置有回流閥12。其中，主注漿閥10連接現(xiàn)有技術(shù)中的主灌漿系統(tǒng)，輔注漿閥11連接現(xiàn)有技術(shù)中的輔灌漿系統(tǒng)，主灌漿系統(tǒng)和輔灌漿系統(tǒng)都連接回流閥12。在灌漿作業(yè)時(shí)，本發(fā)明采用底部灌漿，通過主注漿閥10由中央通道3底部向環(huán)形空間6內(nèi)灌漿，并通過檢測回流閥12處回流漿液的比重來判斷是否結(jié)束灌漿；當(dāng)主灌漿系統(tǒng)出現(xiàn)故障吋，則通過輔注漿閥11向環(huán)形空間6內(nèi)灌漿。上述實(shí)施例中，位于外部立柱I底部，在環(huán)形空間6底部開ロ處設(shè)置有封隔器13。灌漿作業(yè)前，通過封隔器13封隔住環(huán)形空間6底部，防止底部漏漿，確保灌漿成功。上述各實(shí)施例中，位于環(huán)形空間6內(nèi)，在外部立柱I中央通道3的內(nèi)壁面5上、內(nèi)部立柱2的外壁面4上間隔設(shè)置有若干剪切鍵14。各剪切鍵14均采用焊珠、貼腳焊扁鋼或貼腳焊圓鋼制成。上述各實(shí)施例中，如圖4所示，位于中央通道3的內(nèi)壁面5周向、內(nèi)部立柱2的外壁面4周向均間隔設(shè)置有若干環(huán)向加強(qiáng)筋15和若干縱向加強(qiáng)筋16,若干環(huán)向加強(qiáng)筋15和若干縱向加強(qiáng)筋16構(gòu)成加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。其中，每兩根縱向加強(qiáng)筋16之間的間距為600 900mm，各環(huán)向加強(qiáng)筋15和各縱向加強(qiáng)筋16均采用球扁鋼、角鋼或T型材。上述各實(shí)施例中，灌漿料7采用在普通水泥漿中摻入適量的鋼纖維或合成纖維制成，這樣可以有效地增加水泥漿抗疲勞能力。上述各實(shí)施例中，上層固定裝置8和下層固定裝置9可以都采用液壓卡樁器，也可以都采用楔塊、螺栓或插銷。上述各實(shí)施例中，外部立柱I可以采用圓柱、方柱、多邊菱形柱或近似圓柱殼體結(jié)構(gòu)；中央通道3的截面形狀可以采用圓形、方形或多邊形；內(nèi)部立柱2的截面形狀與中央通道3的截面形狀對應(yīng)設(shè)置，且內(nèi)部立柱2的截面尺寸略小于中央通道3的截面尺寸，這樣可以使得環(huán)形空間6較小，能有效保證灌漿質(zhì)量。綜上所述，如圖5所示，在無條件穩(wěn)性整裝型深吃水浮式采油平臺鋼結(jié)構(gòu)間的連接處(如圖中虛線圈所示)，可以采用本發(fā)明的灌漿連接節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明提供的用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)能適應(yīng)深水環(huán)境條件的要求和浮式平臺運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，適用于多種不同鋼結(jié)構(gòu)形式，可以滿足大尺度鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性能要求，井能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)間荷載有效傳遞，易于建造，海上施工簡便，且成本較低。上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，各部件的連接和結(jié)構(gòu)都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個(gè)別部件的連接和結(jié)構(gòu)進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之外。
權(quán)利要求
1.一種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于它包括深水浮式平臺中的外部立柱和內(nèi)部立柱，沿軸線方向在所述外部立柱內(nèi)設(shè)置有中央通道；所述內(nèi)部立柱頂部一段伸入所述外部立柱內(nèi)的中央通道，所述內(nèi)部立柱頂部的外壁面與所述中央通道的內(nèi)壁面之間形成環(huán)形空間，所述環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置有灌漿料；所述內(nèi)部立柱頂部，通過上層固定裝置將所述內(nèi)部立柱頂部與所述外部立柱固定連接；所述外部立柱底部，通過下層固定裝置將所述外部立柱底部與所述內(nèi)部立柱固定連接；位于所述環(huán)形空間底部，所述中央通道的內(nèi)壁面上，由下至上依次設(shè)置有主注漿閥和輔注漿閥，位于所述環(huán)形空間頂部，所述中央通道的內(nèi)壁面上設(shè)置有回流閥，所述主注漿閥連接主灌漿系統(tǒng)，所述輔注漿閥連接輔灌漿系統(tǒng)，所述主灌漿系統(tǒng)和輔灌漿系統(tǒng)都連接所述回流閥。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于位于所述環(huán)形空間內(nèi)，所述中央通道的內(nèi)壁面上、內(nèi)部立柱的外壁面上間隔設(shè)置有若干剪切鍵；各所述剪切鍵均采用焊珠、貼腳焊扁鋼或貼腳焊圓鋼制成。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于位于所述外部立柱底部，所述環(huán)形空間底部開ロ處設(shè)置有封隔器。
4.如權(quán)利要求2所述的ー種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于位于所述外部立柱底部，所述環(huán)形空間底部開ロ處設(shè)置有封隔器。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的ー種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述中央通道的內(nèi)壁面周向、內(nèi)部立柱的外壁面周向均間隔設(shè)置有若干環(huán)向加強(qiáng)筋和若干縱向加強(qiáng)筋，所述若干環(huán)向加強(qiáng)筋和若干縱向加強(qiáng)筋構(gòu)成加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的ー種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于每兩根所述縱向加強(qiáng)筋之間的間距為600 900mm，各所述環(huán)向加強(qiáng)筋和各縱向加強(qiáng)筋均采用球扁鋼、角鋼或T型材。
7.如權(quán)利要求I或2或3或4或6所述的ー種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述上層固定裝置和下層固定裝置都采用液壓卡樁器、楔塊、螺栓或插銷。
8.如權(quán)利要求5所述的ー種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在干所述上層固定裝置和下層固定裝置都采用液壓卡樁器、楔塊、螺栓或插銷。
9.如權(quán)利要求I 8任意一項(xiàng)所述的一種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述外部立柱采用圓柱、方柱、多邊菱形柱或近似圓柱殼體結(jié)構(gòu)；所述中央通道的截面形狀采用圓形、方形或多邊形；所述內(nèi)部立柱的截面形狀與所述中央通道的截面形狀對應(yīng)設(shè)置，且所述內(nèi)部立柱的截面尺寸略小于所述中央通道的截面尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于深水浮式平臺鋼結(jié)構(gòu)間的灌漿連接節(jié)點(diǎn)，它包括外部立柱和內(nèi)部立柱，沿軸線方向在外部立柱內(nèi)設(shè)置有中央通道；內(nèi)部立柱頂部一段伸入外部立柱內(nèi)的中央通道，內(nèi)部立柱頂部的外壁面與中央通道的內(nèi)壁面之間形成環(huán)形空間，環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置有灌漿料；內(nèi)部立柱頂部，通過上層固定裝置將內(nèi)部立柱頂部與外部立柱固定連接；外部立柱底部，通過下層固定裝置將外部立柱底部與內(nèi)部立柱固定連接；位于環(huán)形空間底部，中央通道的內(nèi)壁面上，由下至上依次設(shè)置有主注漿閥和輔注漿閥，位于環(huán)形空間頂部，中央通道的內(nèi)壁面上設(shè)置有回流閥，主注漿閥連接主灌漿系統(tǒng)，輔注漿閥連接輔灌漿系統(tǒng)，主灌漿系統(tǒng)和輔灌漿系統(tǒng)都連接回流閥。本發(fā)明能廣泛在深水環(huán)境條件下鋼結(jié)構(gòu)間的連接中應(yīng)用。
文檔編號E04B1/38GK102644325SQ20121009301
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者姜哲, 時(shí)忠民, 謝彬, 謝文會 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院