本发明涉及海洋工程装备建造领域，特别涉及一种自升式平台悬臂梁的大梁建造方法。
背景技术：
目前，我国对石油能源的需求不断增加，尤其是深海油气田的开采强度也随之增大。自升式海洋钻井平台是深海油气开发的重要装备之一。悬臂梁形式的自升式钻井平台是当前世界的主流，也是近些年来建造最多的平台。其中，悬臂梁平台的设计建造，大大提升了自升式钻井平台的作业功能，它能实现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，大大减轻井口导管架平台的设计承载量，减少导管架平台的成本投入。通常，悬臂梁包括a大梁和b大梁，二者结构相同，且沿悬臂梁长度方向平行并对称设置。
但是，悬臂梁完工尺寸精度要求非常严格，长度方向、宽度方向、a/b大梁下面板的平面度、翘曲度均有严格的精度要求。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明在于提供一种自升式平台悬臂梁的大梁建造方法，以解决现有技术中施工难度大等问题。
针对上述技术问题，本发明提出一种自升式平台悬臂梁的大梁建造方法，包括步骤：上面板、下面板和子腹板的制作；上t型材和下t型材的制作：将一个子腹板与上面板进行连接，以完成上t型材的制作；将另一个子腹板与下面板进行连接，以完成下t型材的制作；将上t型材和下t型材固定在胎架上，并将上t型材和下t型材中的两个子腹板的在水平方向上进行对接，对接的两个子腹板构成大梁的腹板，完成大梁的建造。
在优选方案中，在所述上面板、下面板和子腹板的制作的步骤中，分别将多个第一平板单元在一方向上进行对齐拼接，并达到预定长度，完成上面板和下面板的制作；将两组多个第二平板单元在一方向上分别进行对齐拼接，并达到预定长度，完成两个子腹板的制作；其中，该预定长度为大梁的长度，上面板、下面板和两个子腹板在长度方向上均具有两个相对设置的长边。
在优选方案中，每个第一平板单元和每个第二平板单元均在水平放置的状态下进行拼接。
在优选方案中，在所述上t型材和下t型材的制作的步骤中，将一个子腹板的一条长边与上面板沿长度方向的中心轴对齐后进行固定连接，以完成上t型材的制作；将另一个子腹板的一条长边与下面板沿长度方向的中心轴对齐后进行固定连接，以完成下t型材的制作。
在优选方案中，将一个子腹板竖直立设后与上面板进行连接；将另一个子腹板竖直立设后与下面板进行连接。
在优选方案中，在上t型材和下t型材的制作步骤中还包括：在上t型材和下t型材上分别进行v型板的制作。
在优选方案中，该v型板包括：两个子板，其以子腹板为中心对称分布在子腹板的两侧，并沿子腹板长度方向延伸设置；该两个子板均具有沿子腹板长度方向的两个相对的长边；在上t型材上进行v型板的制作时，将其子板的一条长边与上t型材的子腹板相连，另一条长边与上面板连接；在下t型材上进行v型板的制作时，将其子板的一条长边与下t型材的子腹板相连，另一条长边与下面板连接。
在优选方案中，在所述将上t型材和下t型材中的两个子腹板的在水平方向上进行对接后，在大梁的腹板上进行bop基座的安装。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明自升式平台悬臂梁的大梁建造方法，上t型材和下t型材固定在胎架上后，上t型材的子腹板与下t型材中的子腹板在水平状态下进行对接，降低了施工难度，进而保证了焊接质量，对接的精度更易控制。同时，提高了施工安全性。
附图说明
图1是本实施例自升式平台悬臂梁的大梁建造方法的流程图。
图2是本实施例上t型材和下t型材对接步骤中的结构示意图。
附图标记说明如下：21、上面板；22、下面板；23、子腹板；24、子腹板；25、v型板；251、子板；26、肘板；3、拼接胎架；31、子胎架；311、第一方管；312、第二方管；313、第一连接方管；32、子胎架；321、第一方管；322、第二方管；323、第一连接方管；33、楔块；34、第一卡板；35、第二卡板。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
本实施例中提到的悬臂梁包括结构相同的a大梁和b大梁，且其二者沿悬臂梁长度方向平行并对称设置。本实施例为一个大梁的建造方法，a大梁和b大梁建造方法相同，既可以分别建造也可以同时进行建造。为了更清楚的说明建造的过程，本实施例中在没有特别说明的情况下，所提及的长度方向为悬臂梁大梁的长度方向，也是悬臂梁的长度方向。
本实施例自升式平台悬臂梁的大梁建造方法，包括步骤：
第一步，上面板、下面板和两个子腹板的制作。
上面板和下面板的结构大致相同，其均由多个第一平板单元对齐拼接而成。子腹板由多个第二平板单元对齐拼接而成。第一平板单元和第二平板单元为方形，大小尺寸可以相同，也可以不同，按照预定的悬臂梁大梁的尺寸来确定。分别将多个第一平板单元按照预定方向依次拼接，并达到预定长度，以完成上面板和下面板的制作。将两组多个第二平板单元分别在预定方向上进行对齐拼接，并达到预定长度，完成两个子腹板的制作。
需要说明的是，该预定长度为大梁的长度。上面板、下面板和子腹板在长度方向上均具有两个相对设置的长边。
较优地，在制作上面板、下面板和子腹板的过程中，每个第一平板单元和每个第二平板单元均在水平放置的状态下进行拼接。
第二步，上t型材和下t型材的制作。
将一个子腹板与上面板进行连接，以完成上t型材的制作；将另一个子腹板与下面板进行连接，以完成下t型材的制作。
具体地，将一个子腹板的一条长边与上面板沿长度方向的中心轴对齐后进行固定连接，以完成上t型材的制作。将另一个子腹板的一条长边与下面板沿长度方向的中心轴对齐后进行固定连接，以完成下t型材的制作。
较优地，将一个子腹板竖直立设后与上面板进行连接；将另一个子腹板竖直立设后与下面板进行连接。
第三步，将上t型材和下t型材固定在胎架上，并将一个上t型材和一个下t型材中的两个子腹板的在水平方向上进行对接，对接的两个子腹板构成大梁的腹板，完成大梁的建造。该步骤中的胎架为拼接胎架，用于拼接上t型材和下t型材。
接下来，结合图1和图2，以一自升式钻井平台悬臂梁大梁建造为例，说明具体的实施方法和操作步骤：
步骤s100：上面板21、下面板22和两个子腹板23、24的制作。
首先，在制作现场的场地上，通过预埋或其他相应加强处理的方式（如：打膨胀螺丝固定等）设置平面胎架（图中未示出）。该平面胎架包括多个间隔排列的门字框结构，其排列的方向为大梁的长度方向。该门字框结构包括：两个支脚和连接于两支脚顶端的连接板，该连接板的顶部即为该门字框结构的顶面。长度方向排列的多个门字框结构的顶面均在一水平面上。
其次，上面板21和下面板22的制作。将多个第一平板单元放置于平面胎架上在长度方向上进行组焊，从而拼接成上面板21和下面板22。
上面板21和下面板22的制作工艺相同，以下面板22为例具体说明：设定一块第一平板单位为母材，并在平面胎架上水平设置。在此母材为标准依次对齐拼接多个第一平板单元。在焊接的过程中，采用拉钢丝绳方式进行相邻第一平板单元之间的精度测量，保证水平度±1mm。同时，辅以马板对已焊接的第一平板单元进行固定。
在本实施例中，相邻第一平板单元之间的对接为x型双面坡口，采用上平焊下仰焊同时进行焊接，如发生变形能够及时通过焊接进行调整。下面板22探伤合格后，需将其下表面及两侧打磨与母材平齐。为了保证粗糙度和下面板22宽度方向单边+3mm加工余量，下面板22整体拼板后对其进行机加工，保证下面板22的宽度满足+1.6/-0.8mm。在整个拼接的过程中，构成下面板22的多个第一平板单元始终处于水平状态，精度控制得到保障。
同样地，在平面胎架上制作上面板21，上面板21的制作工艺与下面板22的制作工艺相同，不再赘述。
再次，子腹板23、24的制作。将多个第二平板单元水平放置于平面胎架上，并在预定长度方向上进行组焊，并对齐拼接成子腹板23、24。具体地，将多个第二平板单元中心对位，并检查拼板尺寸及水平精度，利用石墩压紧，采用分段退焊的焊接方法，多个工作人员同时进行焊接。同时，为减小焊接变形，对其单面打底并填充焊缝的1/2时，翻身后碳刨填充盖面完成；再次翻身填充盖面完成剩余1/2焊缝，焊后整形处理，对板材精度尺寸进行检验，要求平整度为±3mm。
本步骤中，上面板21、下面板22和子腹板23、24在平面胎架上进行拼接，方便了后期精度矫正。
在其他实施例中，子腹板23、24制作工艺也可以与上面板21和下面板22的制作工艺相同，此处不作限定。
需要说明的是，设置平面胎架的数量可以是两个或两个以上。设置两个平面胎架时，可以一个平面胎架用以制作上面板21或下面板22，另一个平面胎架制作子腹板23、24，依次或分批进行组焊拼接，节约了工装成本。设置两个以上平面胎架时，上面板21、下面板22和子腹板23、24可以同时进行组焊拼接，效率更高。
此外，制作上面板21和下面板22，以及子腹板23、24的平面胎架可以是不同的平面胎架，根据制作现场的实际情况和需求确定。但是，制作上面板21和下面板22的平面胎架精度要求高于制作子腹板23、24的平面胎架。其中，上面板21和下面板22制作完成后，测量其精度并进行必要的调整。为了保证上面板21和下面板22的精度及减少变形，大梁合拢前尽量不离开工装，松胎前做背烧释放应力。
在其他实施例中，平面胎架也可以采用其他结构，其能保证面板的固定和水平即可，精度控制在±1.0mm/m即可，此处不予限定。
步骤s200，上t型材和下t型材的制作。
该步骤中，上t型材和下t型材分别在上面板21和下面板22的平面胎架上进行组焊，减少因上面板21和下面板22的挪移所可能带来的精度误差。
首先，保持上面板21和下面板22在其所在的平面胎架上状态，将子腹板23、24翻转90°后分别对应挪移至上面板21和下面板22沿长度方向的中心轴进行定位焊接。较优地，在定位焊接时，需预热并加斜撑固定子腹板23、24，以保证子腹板23、24与上面板21或下面板22连接的精度。该焊接形式为全熔透角焊缝，焊接时采用双面对称焊接，实时检测子腹板23、24的垂直度并及时调整。然后，对焊接位置进行探伤。
探伤完成之后，在上t型材和下t型材上分别进行v型板25的安装焊接。该v型板25沿上t型材和下t型材的长度方向延伸设置。
以下t型材为例，来说明v型板25的结构和具体安装位置。该v型板25包括两个呈v形设置的子板251，其以子腹板24为中心对称分布，每个子板251包括沿子腹板24长度方向的两个相对的长边。每个子板251的一条长边与子腹板24相连，另一条长边与下面板22连接，以使两个子板251横向切面上呈v型。v型板25安装完毕后，将斜撑拆除。
较优地，在v型板25与下t型材连接的位置设置肘板26，以起到支撑和加强连接的作用。
上t型材中的v型板25结构和制作工艺与下t型材中v型板25的结构和制作工艺相同，不再赘述。
参阅图2，步骤s300，将上t型材和下t型材固定在拼接胎架3上，并将上t型材和下t型材中的两个子腹板23、24的在水平方向上进行对接，对接的两个子腹板23、24构成大梁的腹板。
首先，分别将上t型材和下t型材从平面胎架下胎，并经90°翻转后上拼接胎架3，以在拼接胎架3上将上t型材和下t型材中的两个子腹板23、24进行对接。
该拼接胎架3包括：间隔且平行设置的子胎架31、32。子胎架31、32均包括：沿同一方向间隔设置的多个横向设置的工字结构。
为了更清楚的说明结构位置关系，定义子胎架31朝向子胎架32的一侧为子胎架31的内侧，子胎架31远离子胎架32的一侧为子胎架31的外侧；子胎架32朝向子胎架31的一侧为子胎架32的内侧，子胎架32远离子胎架31的一侧为子胎架32的外侧。
子胎架31中的工字结构包括：竖直设置的第一方管311和第二方管312，以及连接于第一方管311和第二方管312之间且水平设置的第一连接方管313。第一方管311的高度大于第二方管312的高度。每两个相邻的工字结构通过第二连接方管（图中未示出）固定连接，且第二连接方管垂直于工字结构所在的平面。具体地，第二连接方管也可以设置于每两个相邻的第一方管311之间或每两个相邻的第二方管312之间，以及每两个相邻的第一连接方管313之间。
子胎架32中的工字结构包括：竖直设置立设的第一方管321和第二方管322，以及连接于第一方管321和第二方管322之间且水平设置的第一连接方管323。子胎架32与子胎架31结构相同，不再赘述。
第一方管311、321位于拼接胎架3的外侧，第二方管312、322位于拼接胎架3的内侧，以使拼接胎架3在高度上呈外侧高内侧低的结构。
其中，子胎架31第一方管311的内侧面至子胎架32第一方管321的内侧面之间的距离l略大于为大梁的高度，本实施例中的l等于大梁的高度+100mm。
该拼接胎架3还包括：楔块33、第一卡板34和第二卡板35。第一卡板34具有开口朝下的凹槽，第二卡板35为具有拐角的扁铁。
将上t型材从平面胎架上下胎后，翻转90°放置于子胎架31上，使其子腹板23朝向拼接胎架3的内部。将下t型材从平面胎架上下胎后，相对于上t型材反方向翻转90°放置于子胎架32上，使其子腹板24朝向拼接胎架3的内部。
具体地，上t型材的上面板21的外表面抵靠于该子胎架31的第一方管311的内侧，上t型材的子腹板23水平架设于第二方管312顶面。下t型材的下面板22的外表面抵靠与该子胎架32的第一方管321的内侧，下t型材的子腹板24水平架设于第二方管322顶面。
由于子胎架31第一方管311的内侧面至子胎架32第一方管321的内侧面之间的距离l略大于为大梁的高度。较优地，可以通过设置楔块33来调整两子腹板23、24的对接。
在上面板21与第一方管311之间设置两个楔块33，在下面板22与第一方管321之间也设置两个楔块33，且该两处的两楔块33在高度方向分布设置，以便于调整上t型材和下t型材在水平横向的位置。其中，上t型材的上面板21的垂直度和下t型材的下面板22的垂直度均±1mm，子腹板23和子腹板24水平度均±2mm。
接下来，利用第一卡板34和第二卡板35将上t型材和下t型材进行夹紧固定。其中，第一卡板34为u形，其具有凹槽；第二卡板35呈l形。
具体地，将上t型材的上端（即上面板21的上端）卡设于第一卡板34的凹槽中，并将第一卡板34焊接于该子胎架31上，以在该位置夹紧固定上t型材。第二卡板35的一端抵顶于上t型材上面板21与子腹板23连接的表面上，另一端抵顶并焊接于该子胎架31的第二方管312的上表面，以在该位置夹紧固定上t型材。第一卡板34和第二卡板35分别从上t型材上面板21的顶端和底端内侧，对上t型材整体上予以固定，防止与下t型材对接的过程中出现移动，而导致精度误差。
同样地，下t型材下面板22的上端卡设于第一卡板34的凹槽中，并将第一卡板34焊接于该子胎架32上，以在该位置夹紧固定上t型材。第二卡板35的一端抵顶于下t型材下面板22与子腹板24连接的表面上，另一端抵顶并焊接于该子胎架32的第二方管322的上表面，以在该位置夹紧固定上t型材。第一卡板34和第二卡板35分别从下t型材下面板22的顶端和底端内侧，对下t型材整体上予以固定，防止与下t型材对接的过程中出现移动，而导致精度误差。
在其他实施例中，第一卡板34还可以是其他的非u形，其具有卡槽即可；第二卡板35也可以是方块状或其它结构，此处均不予限定。
需要说明的是，上t型材和下t型材从平面胎架上下胎可以是同时进行，也可以是分别进行。而且，拼接胎架3的两个子胎架31、32的间隔距离应预先计算，符合上t型材和下t型材的对接宽度。进一步地，通过楔块33的设置，调整对接距离，操作更加便利。
在其他实施例中，拼接胎架3也可以采用模块式胎架，其精度控制在±1.0mm/m即可，此处不予限定。
然后，将上t型材和下t型材中的两个子腹板23、24的在水平方向上进行焊接。
最后，按照设定在平台上左舷或右舷的位置，在对接完毕的a大梁或b大梁结构上安装外侧加强结构、内侧加强结构以及bop基座等必要的结构，完成大梁的建造。其中，bop基座安装在大梁的腹板上。
需要说明的是，在步骤s300中上t型材和下t型材对接的整个过程中，大梁处于横卧状态。在进行后期悬臂梁的制作过程中，通过起吊装备将该横卧状态的大梁翻转90°后为正常的安装状态。
本发明自升式平台悬臂梁的大梁建造方法，上t型材和下t型材固定在胎架上后，上t型材的子腹板与下t型材中的子腹板在水平状态下进行对接，降低了施工难度，进而保证了焊接质量，对接的精度更易控制。同时，提高了施工安全性。
进一步地，上面板21、下面板22和子腹板均在水平状态下进来拼接，也就是说焊接方式均为平焊。可采用自动焊焊接，施工难度低，且保证了焊接质量。
可见，本实施例自升式平台悬臂梁的大梁建造方法大大降低了施工难度，更好的保证大梁的精度。
虽然已参照以上典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。