自升式平台桁架桩腿半圆板更换设备及其更换方法
【专利摘要】本发明公开了一种自升式平台桁架桩腿半圆板更换设备，包括上下两组护套组件，其中，护套组件的外侧护套背部固定有支撑座3，上下两组的支撑座3之间设置有支撑钢管组件4和立式千斤顶5；此外，以与桩腿主弦管9舷侧齿形配合的方式设置齿形互补板8，所述齿形互补板8由所述螺栓21固定；位于上下两组所述支撑座3之间的齿形互补板8两侧焊接固定有抗弯背板。本发明还提供了自升式平台桩腿半圆板变形损坏时的更换方法，能够大大缩短施工工期，减少吊装作业次数和施工量，提高安全作业系数，从而达到方便、安全可靠地进行更换，在保证施工安全及质量的基础上，能够有效缩短施工周期，降低施工成本。
【专利说明】自升式平台桁架粧腿半圆板更换设备及其更换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋工程平台中桁架桩腿的维修，更具体地说，涉及桩腿半圆板的更换。
【背景技术】
[0002]自升式平台主要用于浅海油气勘探开发、近岸海洋工程开发等领域，是目前海洋工程开发的主要装备。在平台作业时，桩腿支撑起平台主体，是平台的关键结构。目前桩腿的结构形式多为三角桁架式，在三个角处设有包含齿条板和半圆板的主弦管，其间通过各种撑管连接为整体结构。
[0003]自升式平台在使用过程中不可避免的会因为操作、恶劣天气等原因造成桩腿损坏、变形等情况，为了确保桩腿强度，需要及时更换损坏或变形结构。现有技术的方法，从损坏或变形部分往上整个桩腿全部切除，重新制作桩腿分段后按照新建方法进行安装，该方法除成本很高外，更需要很长的施工周期，对平台的使用影响很大。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种半圆板更换工装，主要用于自升式平台桁架桩腿半圆板损坏或变形时能够方便、安全可靠地进行更换，在保证施工安全及质量的基础上，能够有效缩短施工周期，降低施工成本。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供一种自升式平台桁架桩腿半圆板更换设备，包括上下两组护套组件，每组所述护套组件包括对接后套接于桩腿主弦管外侧、由螺栓连接固定的内侧护套和外侧护套；所述外侧护套背部固定有支撑座，上下两组的所述支撑座之间设置有支撑钢管组件和立式千斤顶。其中，所述立式千斤顶的底部固定于下方的所述支撑座，顶部支撑了所述支撑钢管组件的底部，所述支撑钢管组件包括上下两个螺纹套接的钢管，所述支撑钢管组件的上方钢管顶部连接了位于上方的所述支撑座。此外，以与桩腿主弦管两个舷侧齿条板齿形配合的方式设置齿形互补板，所述齿形互补板由所述螺栓固定；位于上下两组所述支撑座之间的所述齿形互补板两侧焊接固定有抗弯背板。
[0006]优选方式下，为了加强固定结构，两侧的所述齿形互补板外端面加设夹板；两个所述夹板之间位于桩腿主弦管外侧由平栓套栓定。平栓套的结构即两个螺纹管中间由螺纹套连接，随着螺纹套的转动，两侧螺纹管同时拉近距离或背向拉开间距。而两个螺纹管的外端分别用于连接夹板。
[0007]本发明涉及的抗弯背板可以根据具体情况加设，其目的用于加强桩腿主弦管齿条板和齿形互补板的结构。本发明提供了一种优选方式，能够有效加强结构的固定，具体说，抗弯背板包括分别位于配合后的所述齿形互补板和主弦管齿条板两侧的第一抗弯背板和第三抗弯背板。最优方式下，所述齿形互补板的宽度大于所述主弦管齿条板的宽度，设置方式为:位于所述第一抗弯背板一侧所述齿形互补板和所述主弦管齿条板侧面齐平；位于所述第三抗弯背板一侧，正对所述主弦管齿条板每一齿形处支顶有间隔设置的第二抗弯背板；所述第二抗弯背板焊接固定于所述第三抗弯背板上。
[0008]本发明通过螺栓连接的外侧护套支撑座工装和内侧护套工装，可以避免在桩腿上进行焊接等影响桩腿原有结构的施工；提供支撑力和预紧力的支撑钢管和立式千斤顶，保证半圆板更换时桩腿受力保持均衡；可以为桩腿提供抗弯强度和焊接变形束缚力的齿形互补板和抗弯背板，确保桩腿抗弯强度并且避免焊接变形；通过立式千斤顶可以调节预紧力，从而控制桩腿变形。此外，上述齿形互补板和抗弯背板，在保护原有桩腿齿条板的同时，为桩腿齿条板提供抗弯强度和焊接变形束缚力，从而可以有效地控制桩腿齿条板在修理中发生不可控变形，确保修理质量。
[0009]根据上述工装的描述，本发明还提供了一种利用上述更换设备用于自升式平台桁架桩腿半圆板更换的方法，包括如下步骤，
[0010]S1、位于被更换的半圆板上下两侧分别通过护套组件固定于桩腿主弦管9外部，并安装齿形互补板和抗弯背板；
[0011]S2、调整支撑钢管组件两个螺纹套接的钢管，使得支撑钢管组件底部接触到立式千斤顶；
[0012]S3、通过调节立式千斤顶启动预紧力，调节桩腿受力状态，
[0013]S4、更换半圆板。步骤S4中，需要根据桩腿变形状态调节立式千斤顶，控制桩腿变形情况，从而实现桩腿半圆板的更换施工。
[0014]S5、拆除除原有主弦管和被更换的半圆板之外的其他部件。
[0015]自升式平台中桩腿为最关键结构，任何施工中应以不影响原有桩腿结构为基本原贝U，包括不得在桩腿上焊接、不得破坏原有结构等。通过本发明利用螺栓连接的外侧护套支撑座工装和内侧护套工装形成的工装基座，可以有效地保护原有桩腿结构。利用本发明工装基座，可以方便地安装支撑钢管、立式千斤顶以及齿形互补板和抗弯背板等，从而保证半圆板更换时桩腿受力保持均衡而不发生结构破坏或变形。本发明自升式平台桁架桩腿半圆板更换工装用于海洋工程产品特别是采用桁架式桩腿的自升式平台，当桩腿半圆板在使用过程中发生损坏、变形等情况需要更换时，采用该工装在保证施工安全及质量的基础上，能够有效缩短施工周期。本发明整体效果:自升式平台桩腿半圆板等变形损坏需要更换时，通常的做法是临时切除更换区域上部的全部桩腿，然后更换变形损坏区域，再安装临时切除的上部桩腿。该做法存在施工工期长、吊装作业多、施工量大等弊端。通过本发明的应用，取消了上部桩腿的临时切除工作，能够大大缩短施工工期，减少吊装作业次数和施工量，提高安全作业系数。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明半圆板更换设备在自升式平台桁架桩腿半圆板更换施工中的状态示意图。
[0017]图2是图1中A-A向投影结构示意图。
[0018]图3是图1中B-B向投影结构示意图。
[0019]图4是齿形互补板的侧视结构示意图。
[0020]图5是图4所示齿形互补板另一侧投影的结构示意图。
[0021]图6是齿形互补板与桩腿主弦管舷侧齿条板齿形配合并加设抗弯背板的结构俯视不意图。
[0022]图7是图6所示结构的侧视结构示意图。
[0023]图8是两侧齿形互补板加设夹紧工装的结构示意图。
[0024]图中，内侧护套工装I ;外侧护套支撑座工装3 ;支撑钢管组件4 ;立式千斤顶5 ;需更换的半圆板6 ;抗弯背板7 ;齿形互补板8 ;桩腿主弦管9 ;连接螺栓21。
【具体实施方式】
[0025]本发明自升式平台桩腿半圆板更换工装用于自升式平台桩腿半圆板更换时的工装设备，包括在自升式平台桩腿上设置外侧护套支撑座工装和内侧护套工装，外侧护套支撑座工装和内侧护套工装通过螺栓21连接为整体，从而在桩腿上形成不影响原有桩腿结构的工装基座。工装基座在半圆板更换区域上下两端安装，然后在上下之间设置支撑钢管和立式千斤顶，用于支撑桩腿主弦管并提供预紧力。同时，通过所述工装基座，在桩腿主弦管上安装齿形互补板和抗弯背板。
[0026]具体结构如图1，结合图2和图3所示，本发明工装在自升式平台桁架桩腿主弦管9上，更换半圆板6上下两端，安装外侧护套支撑座工装3和内侧护套工装I，通过连接螺栓21连接成工装基座。然后以此为基础，安装支撑钢管4和立式千斤顶5，并安装齿形互补板8和抗弯背板7。
[0027]图4和图5示出了齿形互补板8的结构，优选方式下，齿形互补板8的宽度大于所述主弦管齿条板91的宽度，具体如图3及图6?8所示。这一方式下，如图6和7所示，抗弯背板7的优选设置方式为:位于配合后的齿形互补板8和主弦管齿条板91两侧分别第一抗弯背板71和第三抗弯背板73。图中，位于所述第一抗弯背板71 一侧所述齿形互补板8和所述主弦管齿条板91侧面齐平；而位于所述第三抗弯背板73 —侧，正对所述主弦管齿条板91每一齿形处支顶有间隔设置的多块第二抗弯背板72 ;每一块第二抗弯背板72焊接固定于第三抗弯背板73上。
[0028]此外，为了进一步加强结构强度，如图8所示，两侧的所述齿形互补板8外端面加设夹板52 ;两个所述夹板52之间位于桩腿主弦管9外侧由平栓套51栓定。平栓套的结构为:两个螺纹管中间由螺纹套连接，随着螺纹套的转动，两侧螺纹管同时拉近距离或背向拉开间距。而两个螺纹管的外端分别用于连接夹板。
[0029]在半圆板更换施工前，将上述工装全部安装到位，然后通过调节立式千斤顶启动预紧力，调节桩腿受力状态，从而开始半圆板更换施工。施工中根据桩腿变形状态调节立式千斤顶，控制桩腿变形情况，从而实现桩腿半圆板的更换施工。
[0030]本发明半圆板更换工装，通过安装支撑钢管和立式千斤顶，为更换半圆板区域桩腿主弦管提供支撑力和预紧力；通过安装齿形互补板和抗弯背板，为桩腿齿条板提供抗弯强度和焊接变形束缚力，从而可以有效地为桩腿提供半圆板更换时所需支撑力、抗弯强度、预紧力以及焊接变形束缚力，方便并且安全可靠地实现桩腿半圆板更换工程。
[0031]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种自升式平台桁架桩腿半圆板更换设备，其特征在于，包括上下两组护套组件，每组所述护套组件包括对接后套接于桩腿主弦管(9)外侧、由螺栓(21)连接固定的内侧护套(I)和外侧护套；所述外侧护套背部固定有支撑座(3)，上下两组的所述支撑座(3)之间设置有支撑钢管组件(4)和立式千斤顶(5)； 其中，所述立式千斤顶(5)的底部固定于下方的所述支撑座(3)，顶部支撑了所述支撑钢管组件(4)的底部，所述支撑钢管组件(4)包括上下两个螺纹套接的钢管，所述支撑钢管组件(4)的上方钢管顶部连接了位于上方的所述支撑座(3)； 此外，以与桩腿主弦管(9)两个舷侧齿条板齿形配合的方式设置齿形互补板(8)，所述齿形互补板(8)由所述螺栓(21)固定；位于上下两组所述支撑座(3)之间的所述齿形互补板(8)两侧焊接固定有抗弯背板(7)。
2.根据权利要求1所述自升式平台桁架桩腿半圆板更换设备，其特征在于，两侧的所述齿形互补板(8)外端面加设夹板(52);两个所述夹板(52)之间位于桩腿主弦管(9)外侧由平栓套(51)栓定。
3.根据权利要求1或2所述自升式平台桁架桩腿半圆板更换设备，其特征在于，所述抗弯背板(7)包括分别位于配合后的所述齿形互补板(8)和主弦管齿条板(91)两侧的第一抗弯背板(71)和第三抗弯背板(73)。
4.根据权利要求3所述自升式平台桁架桩腿半圆板更换设备，其特征在于，所述齿形互补板(8)的宽度大于所述主弦管齿条板(91)的宽度； 其中，位于所述第一抗弯背板(71) —侧所述齿形互补板(8)和所述主弦管齿条板(91)侧面齐平； 位于所述第三抗弯背板(73) —侧，正对所述所述主弦管齿条板(91)每一齿形处支顶有间隔设置的第二抗弯背板(72);所述第二抗弯背板(72)焊接固定于所述第三抗弯背板(73)上。
5.一种利用上述更换设备用于自升式平台桁架桩腿半圆板更换的方法，其特征在于，包括如下步骤， S1、位于被更换的半圆板上下两侧分别通过护套组件固定于桩腿主弦管外部，并安装齿形互补板和抗弯背板； S2、调整支撑钢管组件两个螺纹套接的钢管，使得支撑钢管组件底部接触到立式千斤顶； S3、通过调节立式千斤顶启动预紧力，调节桩腿受力状态， S4、更换半圆板。 S5、拆除除原有主弦管和被更换的半圆板之外的其他部件。
【文档编号】E02B17/00GK104005392SQ201410213906
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】王维玉, 李虎清, 张永杰, 兰春江, 吴金强, 刘成, 斯潜德, 余江 申请人:大连船舶重工集团海洋工程有限公司