一种三角桁架式桩腿围井的找中工装及找中安装方法与流程

1.本发明涉及船舶与海洋工程技术领域，具体涉及一种三角桁架式桩腿围井的找中工装及找中安装方法。


背景技术：

2.海洋平台的桩腿结构形式分为桁架式桩腿和圆柱式桩腿两大类。桁架式桩腿一般应用于作业水深超过60m的自升式海洋平台上，并要求桁架式桩腿能够有效降低海洋对桩腿的波浪载荷，从而保证自升式海洋平台的稳定性。三角桁架式桩腿的外围设有桩腿围井，桩腿底部与桩靴配合对接。
3.传统桩腿围井的找中一般用全站仪和划线相结合的方式：1.找到船舶基线和肋位基准线；2.根据设计图上偏中尺寸和肋位号找到桩靴中心基准线的投影，分别做好偏中基准线和肋位基准线的地样标记；3.根据地样位置布置好桩靴；4.合拢桩靴周遭分段；5.合拢围井分段，合拢好后，由于存在焊接收缩量，需要调整桩靴位置；6.吊装桩腿与桩靴对接。其中的第5步是以上步骤的关键，围井分段结构密而复杂，合拢时较容易产生焊接变形，焊接变形可能造成的问题包括：（1）拉大桩腿齿条板的开槽的开口，造成的后果是减小耐磨板厚度的可调整量，导致耐磨板太厚或太薄；耐磨板是在抬升框架上，专门用来给桩腿升降时摩擦用的，耐磨板加工的越薄，后续可以使用的时间就越短，耐磨板更换很困难，所以要保证一定的厚度，确保耐磨板的设计使用寿命；如果耐磨板太厚，耐磨板失去效用，会增加桩腿抬升的冲击载荷；耐磨板太薄时，会加快抬升框架的结构的摩蚀余量，影响结构强度；（2）抬升围井上下分段错位，造成的后果是齿条开槽内留有台阶，有可能产生冲击载荷；（3）抬升围井开槽不垂直，若不纠正，整根桩腿将向一个方向偏斜；如果纠正，桩腿在抬升和下放过程中将存在较大的内应力。需提供一种三角桁架式桩腿围井的找中工装及找中安装方法，以解决以上问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种三角桁架式桩腿围井的找中工装及找中安装方法，能够解决现有技术中抬升围井在合拢过程中由于存在焊接收缩量容易出现上下分段错位、较大的焊接变形、与地面不垂直的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种三角桁架式桩腿围井的找中工装，包括三角形支撑架和卡板，所述三角形支撑架为与三角桁架式桩腿的结构相适应的等边三角形，三角形支撑架的内部设有定位架，所述定位架与三角形支撑架的其中一边垂直设置，且定位架的一端部与三角形支撑架的一顶点连接固定，定位架的另一端部和与其垂直设置的三角形支撑架的一边的中点连接固定；所述三角形支撑架的三个顶点处分别设置有卡板，所述卡板的中点与三角形支撑架的顶点连接固定，且卡板与三角形支撑架对应顶点处的角度等分线垂直设置；所述三角形支撑架的三个边的中心垂直线的交点为定位中心，所述定位中心设于
定位架上。
6.进一步地，所述定位架上的定位中心处设有位置孔，所述位置孔内挂设有向下的线锤。
7.进一步地，所述三角形支撑架由槽钢制成，所述卡板为钢板。
8.一种三角桁架式桩腿围井的找中安装方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、分别制作桩腿、桩靴、围井和抬升框架，围井分段制作时，将找中工装预埋在围井的分段内，找中工装的卡板长度确保能够放入围井的开槽内；s2、预估围井的结构偏离船舯线的综合变形量为m，m为-20~20mm；s3、在地面或者桩靴上做好地样中心标记为（a，fr）；s4、预布置桩靴：参照全船布置，设定桩靴偏中距离为a，肋位为fr，预先布置桩靴到理论的偏中距离，肋位与设计肋位对准；s5、合拢围井的外围结构；s6、按照(a+m，fr)的位置定位下层围井分段，修割结构余量；s7、定位上层围井，使上层围井中心与下层围井对齐；s8、将上、下层围井焊接，焊接前人员在找中工装的定位中心处的位置孔内向下挂上线锤，焊接过程中跟踪挂在找中工装上的线锤的位置，监视焊接过程中的焊接收缩，通过找中工装检查围井的垂直度和对中度；s9、上、下层围井焊接成为一体后，将围井和外围结构焊在一起，焊接过程中密切检查围井中心和地样线的对中程度，焊接完成后，由于焊接收缩的关系，围井中心将从（a+m，fr）向（a，fr）靠近；s10、围井焊接完成，检查最终桩靴的定位中心和围井的定位中心的偏差，如果偏差在公差允许的范围内，则不需要调整桩靴位置；反之，则需要调整桩靴的位置；s11、围井定位焊接结束，重新测量并标记新的围井的中心（a0,fr0）；s12、安装抬升框架，三个抬升框架的最终安装后的尺寸以（a0,fr0）为基准，并确保最终公差在允许的范围内；s13、吊装桩腿。
9.进一步地，所述步骤s1中，围井分段制作时，若分段为多层，需要布置至少两套找中工装，以确保分段对直且垂直向下。
10.进一步地，所述步骤s8中，焊接过程中通过找中工装检查围井的垂直度和对中度时，通过数据的反馈调整焊接顺序，均匀焊接量。
11.进一步地，所述步骤s6中，定位下层围井分段时，中心线与理论肋位线平行度偏差1mm。
12.本发明的优点在于：1）围井焊接时，通过跟踪挂在找中工装上的线锤的位置，可以有效监视焊接过程中的焊接收缩，通过数据的反馈可以通过调整焊接顺序的方法，使焊接量更加均匀，这样焊接时，分段对的更准，不易出现上下分段错位，桩腿开槽更加垂直，焊接应力释放得更加均匀，桩腿开槽的变形量也能得到控制，施工质量更高；2）由于施工的过程中可通过找中工装随时观察分段对中的情况，大大降低了现场施工的难度；
3）找中工装可以起到加强围井分段结构的作用，减少分段吊装变形。
13.4）找中工装可以起到作为作业通道的作用。
附图说明
14.图1为本发明的找中工装的结构示意图；图2为本发明的实施例中桩腿围井与桩腿、桩靴的结构示意图；图3为本发明的实施例中桩腿围井的分段预埋找中工装的俯视图。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
16.本具体实施方式采用如下技术方案：如图1所示，一种三角桁架式桩腿围井的找中工装，包括三角形支撑架1和卡板2，三角形支撑架1为与三角桁架式桩腿20的结构相适应的等边三角形，三角形支撑架1由三根有足够宽度的槽钢制成，三角形支撑架1的内部设有定位架3，定位架3与三角形支撑架1的其中一边垂直设置，且定位架3的一端部与三角形支撑架1的一顶点连接固定，定位架3的另一端部和与其垂直设置的三角形支撑架1的一边的中点连接固定，三角形支撑架1与定位架3焊接为整体，定位架3为有足够宽度的槽钢，槽钢应有足够的强度，使得找中工装10可作为人行作业通道。
17.三角形支撑架1的三个顶点处分别设置有卡板2，卡板2的中点与三角形支撑架1的顶点连接固定，且卡板2与三角形支撑架1对应顶点处的角度等分线垂直设置，卡板3为钢板。
18.三角形支撑架1的三个边的中心垂直线的交点为定位中心，定位中心设于定位架3上，定位架3上的定位中心处设有位置孔4，位置孔4内挂设有向下的线锤。
19.一种三角桁架式桩腿围井的找中安装方法，包括以下步骤：s1、分别制作桩腿20、桩靴30、围井40和抬升框架50，围井40分段制作时，将找中工装10预埋在围井40的分段内，如图3所示，找中工装10的卡板2的长度确保能够放入围井40的开槽内，找中工装10还可以起到加强围井40分段结构的作用，减少分段吊装变形，围井40分段制作时，若分段为多层，需要布置至少两套找中工装10，以确保分段对直且垂直向下。
20.s2、预估围井40的结构偏离船舯线的综合变形量为m，m为-20~20mm。
21.s3、在地面或者桩靴30上做好地样中心标记为（a，fr）。
22.s4、预布置桩靴30：参照全船布置，设定桩靴30偏中距离为a，肋位为fr，预先布置桩靴30到理论的偏中距离，肋位与设计肋位对准。
23.s5、合拢围井40的外围结构。
24.s6、按照(a+m，fr)的位置定位下层围井40分段，修割结构余量，定位下层围井40分段时，中心线与理论肋位线平行度偏差1mm。
25.s7、定位上层围井40，使上层围井40中心与下层围井40对齐。
26.s8、将上、下层围井40焊接，焊接前人员在找中工装10的定位中心处的位置孔4内向下挂上线锤，焊接过程中跟踪挂在找中工装10上的线锤的位置，监视焊接过程中的焊接
收缩，通过找中工装10检查围井40的垂直度和对中度，焊接过程中通过找中工装10检查围井40的垂直度和对中度时，通过数据的反馈调整焊接顺序，均匀焊接量。
27.s9、上、下层围井40焊接成为一体后，将围井40和外围结构焊在一起，焊接过程中密切检查围井40中心和地样线的对中程度，焊接完成后，由于焊接收缩的关系，围井40中心将从（a+m，fr）向（a，fr）靠近。
28.s10、围井40焊接完成，检查最终桩靴30的定位中心和围井40的定位中心的偏差，如果偏差在公差允许的范围内，则不需要调整桩靴30位置，反之，则需要调整桩靴30的位置。
29.s11、围井40定位焊接结束，重新测量并标记新的围井40的中心（a0,fr0）。
30.s12、安装抬升框架50，三个抬升框架50的最终安装后的尺寸以（a0,fr0）为基准，并确保最终公差在允许的范围内。
31.s13、吊装桩腿20，进行后续桩腿20的安装，桩腿围井40与桩腿20、桩靴30、抬升框架50的安装示意图如图2所示，抬升框架50为连接海上平台和桩腿20的纽带，桩腿20和抬升框架50通过桩腿齿条和抬升齿轮箱齿轮的啮合，实现海上平台爬升和下降，抬升框架50设于桩腿20的外周，抬升框架50还可实现固定桩腿20方向的作用，保证桩腿20始终垂直向上。
32.本具体实施方式在围井焊接时，通过跟踪挂在找中工装上的线锤的位置，可以有效监视焊接过程中的焊接收缩，通过数据的反馈可以通过调整焊接顺序的方法，使焊接量更加均匀，这样焊接时，分段对的更准，不易出现上下分段错位，桩腿开槽更加垂直，焊接应力释放得更加均匀，桩腿开槽的变形量也能得到控制，施工质量更高；由于施工的过程中可通过找中工装随时观察分段对中的情况，大大降低了现场施工的难度。
33.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。