一种改善驳船受力状态的桁架下部传力结构的制作方法

1.本实用新型涉及海洋油气开发技术领域，具体涉及一种改善驳船受力状态的桁架下部传力结构。


背景技术：

2.在运输导管架时，因导管架长度远超出驳船长度，导管架两端均需悬出驳船。悬出船艏的导管架大头端，因自身尺度大且又带有裙桩套筒结构，重量非常大，将使船艏承受极大的支撑反力，船艏甲板强度不足成为制约导管架实施方案的一个重要因素。如何改善运输时驳船船艏的受力状态，使导管架外悬大头端重力荷载尽可能多的向远离船艏的一侧传递以减少船艏所受集中荷载，成为克服驳船能力限制，使导管架能够应用于300m以上水深油气田开发的关键。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种改善驳船受力状态的深水导管架下水桁架下部传力结构，分散运输时驳船船艏所受导管架重力集中荷载，克服驳船甲板强度不足的制约，解决深水导管架的海上施工问题，有利于导管架平台在深水油气田开发中的推广应用。
4.本实用新型提出一种改善驳船受力状态的桁架下部传力结构，所述下部传力结构包括传力结构本体，所述传力结构本体在与驳船连接底面处沿所述驳船的长度方向设置多个间隔的支撑硬点，所述下部传力结构为深水导管架下水桁架的一部分。
5.根据本实用新型的一种实施方式，所述传力结构本体大致呈长方体结构，该结构的两端敞口，该结构的周身设置框架。
6.根据本实用新型的一种实施方式，所述传力结构本体的周身设置为依序首尾相连接的四面，其中一面设置并行排列的下水腿，在所述下水腿之间设置底立面框架，与该一面相对的面设置并行排列的后背腿，与该一面相邻的两侧分别设置正立面框架，所述支撑硬点设于所述正立面框架与所述下水腿的交点处。
7.根据本实用新型的一种实施方式，在所述后背腿之间设置背立面框架。
8.根据本实用新型的一种实施方式，所述支撑硬点包括强支撑硬点和次强支撑硬点，在所述传力结构本体的周身的一面上沿所述驳船长度方向的两端，分别设置所述强支撑硬点，在所述两端之间设置所述次强支撑硬点。
9.根据本实用新型的一种实施方式，所述支撑硬点包括还包括弱支撑硬点，在位于远离所述驳船的船艏的一侧，所述传力结构本体的周身的一面设置所述弱支撑硬点，该弱支撑硬点相邻该端所述强支撑硬点。
10.根据本实用新型的一种实施方式，所述正立面框架包括一组平行设置的水平杆件和与该组水平杆件呈斜角的跃层x型支撑，所述水平杆件与所述跃层x型支撑分别在各自的两端连接所述下水腿与所述后背腿。
11.根据本实用新型的一种实施方式，至少部分所述跃层x型支撑与至少部分所述水平杆件在各自的中心处相交。
12.根据本实用新型的一种实施方式，所述正立面框架还包括斜支撑，该斜支撑连接所述下水腿与所述后背腿。
13.根据本实用新型的一种实施方式，所述底立面框架包括相互平行设置的底立面水平支撑，相邻的两层底立面水平支撑之间均设置有底立面斜支撑，相邻的两个底立面斜支撑相互连接且均连接所述下水腿。
14.根据本实用新型的一种实施方式，所述背立面框架包括相互平行设置的背立面水平支撑，相邻的两层背立面水平支撑之间均设置有背立面斜支撑，相邻的两个背立面斜支撑相互连接且均连接所述后背腿。
15.本实用新型利用下水桁架下部传力结构，将一部分导管架外悬的大头端重力荷载转移到船艏内侧的支撑硬点处，使船艏位置及内侧的多个支撑硬点共同分担该部分荷载，结构形式简单、传力路径简捷，能有效减小船艏支撑硬点所受的反力，进而有效降低对驳船船艏甲板强度的需求，使驳船满足导管架运输作业需求。
附图说明
16.图1为本实用新型一实施例导管架下水桁架正立面结构示意图；
17.图2为本实用新型一实施例导管架下水桁架底立面结构示意图；
18.图3为本实用新型一实施例导管架下水桁架背立面结构示意图；
19.图4为本实用新型一实施例位于驳船上的下水桁架下部传力结构主视图；
20.图5为本实用新型一实施例位于驳船上的下水桁架下部传力结构侧视图；
具体实施方式
21.以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
22.本实用新型改善驳船受力状态的桁架下部传力结构，所述下部传力结构包括传力结构本体，所述传力结构本体在与驳船连接底面处沿所述驳船的长度方向设置多个间隔的支撑硬点，所述下部传力结构用于连接支撑深水导管架下水桁架。
23.多个支撑硬点的设置，使得下水桁架位于船艏部分的重量不会集中施加在与船艏相接的端点处，而是沿着船身长度方向，逐渐分流至多个支撑硬点处，使船艏位置及内侧的多个支撑硬点共同分担该部分荷载，能有效减小船艏支撑硬点所受的反力，进而有效降低对驳船船艏甲板强度的需求，
24.根据本实用新型的一种实施方式，所述传力结构本体大致呈长方体结构，该结构的两端敞口，该结构的周身设置框架，利用两侧的正立面框架形成高效的传力结构。如此设计，使得结构简单重量轻，成本低。
25.根据本实用新型的一种实施方式，如图1至图3所示，本实用新型一种改善驳船受力状态的深水导管架下水桁架下部传力结构位于下水桁架下部(从导管架结构整体看，位于导管架最下部的三个水平层范围内)，包括传力结构本体，所述传力结构本体包括设置于
竖直状态下传力结构本体左侧前后两端的两个下水腿1、设置于竖直状态下传力结构本体右侧前后两端的两个后背腿2、设置于竖直状态下传力结构本体前后两侧的两个正立面框架3、设置于竖直状态下传力结构本体左侧的底立面框架4以及设置于竖直状态下传力结构本体右侧的背立面框架5；在竖直状态下传力结构本体左侧，两个下水腿1通过底立面框架4连接；在竖直状态下传力结构本体右侧，两个后背腿2通过背立面框架5连接；在竖直状态下传力结构本体前、后两侧，下水腿1与后背腿2之间通过正立面框架3连接。
26.需要说明的是，本实施方式上述的左侧是指下水腿位于图1中的左侧，相当于导管架竖直状态下的空间方位。在船上运输时相当于图1逆时针旋转约90
°
，导管架由竖直状态变为平躺状态，此时下水腿与船甲板水平面是接触的。
27.本实施方式描述中“右侧”、“左侧”、“前后两侧”等均是针对对应图中结构状态下的空间位置描述的。
28.下面以竖直状态下传力结构本体前侧的正立面框架3为例来说明正立面框架的结构：
29.如图1、图4和图5所示，其中，正立面框架3包括下部第一主水平杆件6、下部第二主水平杆件7与下部第三主水平杆件8，分别位于导管架下部的三个相邻主水平层(导管架下部第一水平层21、导管架下部第二水平层22、导管架下部第三水平层 23)内。在下部第一主水平杆件6与下部第二主水平杆件7之间设置有第一层间水平杆件9，其位于导管架下部第一主水平层21和导管架下部第二主水平层22之间的半跨水平层24内，该半跨水平层24位于上述两主水平层之间的x型支撑交点处。在第一层间水平杆件9与下部第二主水平杆件7之间设置有第二层间水平杆件10。在第二层间水平杆件10与下部第三主水平杆件8之间设置有一个跃层x型支撑11，所述跃层x型支撑11连接第二层间水平杆件10、下部第三主水平杆件8与下水腿1、后背腿 2的四个交点，并相交于下部第二主水平杆件7，将下部第二主水平杆件7分成两段。所述第一主水平杆件6、下部第二主水平杆件7、下部第三主水平杆件8、第一层间水平杆件9、第二层间水平杆件10以及跃层x型支撑11均对下水腿1和后背腿2起到支撑加强作用。
30.在下部第一主水平杆件6与第一层间水平杆件9之间设置有第一斜支撑12，所述第一斜支撑12自下部第一主水平杆件6与后背腿2交点处连接至第一层间水平杆件9 与下水腿1交点处。在下部第一主水平杆件6与第一层间水平杆件9之间设置有一个水平支撑13，所述水平支撑13连接下水腿1与第一斜支撑12。在下部第一主水平杆件6与水平支撑13之间设置有一个第二斜支撑14，所述第二斜支撑14自下部第一主水平杆件6与下水腿1交点处连接至水平支撑13与第一斜支撑12的交点处。所述第二斜支撑14对第一斜支撑12起到支撑加强作用。
31.在第一层间水平杆件9与第二层间水平杆件10之间设置有一个第三斜支撑15，所述第三斜支撑15自第一层间水平杆件9与下水腿1交点处连接至第二层间水平杆件 10与后背腿2交点处。所述第三斜支撑15对下水腿1和后背腿2起到支撑加强作用。
32.在图4和图5所示的实施例中，运输状态下，导管架通过两个下水腿1支撑在驳船20的两条滑道上。在一个正立面框架3内，在下部第一主水平杆件6、下部第二主水平杆件7与下水腿1的交点处分别形成强支撑硬点一25和强支撑硬点二26；在第一层间水平杆件9、第二层间水平杆件10与下水腿1的交点处分别形成次强支撑硬点三27和次强支撑硬点四28；
在水平支撑13与下水腿1的交点处形成一个弱支撑硬点五29。
33.如图4所示，位于下部第二主水平杆件7右侧的导管架结构外悬出驳船20的船艏。外悬的导管架主体结构与裙桩套筒重力，分别自下部第三主水平杆件8与后背腿2交点处、下部第三主水平杆件8与下水腿1交点处，沿跃层x型支撑11传递至跃层x 型支撑11与下部第二主水平杆件7的交点处；此后一部分重力沿下部第二主水平杆件 7向下传递至强支撑硬点二26处，一部分重力继续沿跃层x型支撑11传递至次强支撑硬点四28处，实现了外悬结构重力分流，有效减小了位于船艏的强支撑硬点二26 处所受的导管架结构重力。
34.位于下部第一主水平杆件6与下部第二主水平杆件7之间的导管架结构重力，一部分自导管架主体结构传递至下部第二主水平杆件7与后背腿2交点处，继续沿下部第二主水平杆件7向下传递至下部第二主水平杆件7与跃层x型支撑11的交点处，此后自该处继续分流，分别传递至强支撑硬点二26和次强支撑硬点四28处；一部分自导管架主体结构传递至下部第一主水平杆件6与后背腿2交点处，此后自该处分流，一部分沿第一主水平杆件6向下传递至强支撑硬点一25处，一部分沿第一斜支撑12 向下传递至第一斜支撑12与水平支撑13交点处后继续分流，分别传递至次强支撑硬点三27和弱支撑硬点五29；通过上述传力路径，实现了两主水平层跨间导管架结构重力的荷载分流，有效减小了强支撑硬点一25和强支撑硬点二26处所受的结构重力。在此，需要说明的是，后侧的正立面框架3与前侧的结构和作用相同。
35.下面以竖直状态下传力结构本体左侧的底立面框架4为例来说明底立面框架的结构：
36.如图2所示，底立面框架4包括五层相互平行设置的底立面水平支撑16，相邻的两层底立面水平支撑16之间均设置有底立面斜支撑17，相邻的两个底立面斜支撑17 相互连接且方向相反。各底立面水平支撑16与各底立面斜支撑17均连接左右两个下水腿1，并对两个下水腿1起到支撑加强作用。
37.下面以竖直状态下传力结构本体右侧的背立面框架5为例来说明背立面框架的结构：
38.如图3所示，背立面框架5包括五层相互平行设置的背立面水平支撑18，相邻的两层背立面水平支撑18之间均设置有背立面斜支撑19，相邻的两个背立面斜支撑19 相互连接且方向相反。背立面水平支撑18与背立面斜支撑19均连接左右两个后背腿 2，并对两个后背腿2起到支撑加强作用。
39.本实用新型利用下水桁架下部传力结构，将一部分导管架外悬的大头端重力荷载转移到船艏内侧的支撑硬点处，使船艏位置及内侧的多个支撑硬点共同分担该部分荷载，结构形式简单、传力路径简捷，能有效减小船艏支撑硬点所受的反力，进而有效降低对驳船船艏甲板强度的需求，使驳船满足导管架运输作业需求。
40.需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其
任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
41.此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。