导管架立片吊装方案浅析

【摘 要】 单片吊装在海洋工程结构加工设计过程中起着举足轻重的作用，是加工设计中尤为重要的一部分。随着海洋工程设计的不断深入，吊装方案设计也将沿着标准化的方向发展，随着实践经验的不断积累，方案不断优化，质量与效率均会越来越高。当然，任何设计都需要根据实际情况去考虑，本文将根据实际案例对导管架吊装过程进行详细地阐述，对吊装过程中可能遇到的问题进行分析。

【关键词】 导管架 加工设计 立片 吊装

1 前言

海上固定平台的导管架结构形式不同于组块结构，主腿通常为单斜或双斜。导管架陆地建造方式共两种：卧式建造与立式建造。在渤海地区，导管架立式建造较为常见，本文将针对渤中34-1WHPE导管架ROW-的立片过程进行分析。

2 过程描述

2.1 吊装场地要求

在吊装作业前应清理吊车行走路线上的障碍物，清扫行车通道，保证车道平整。行车通道不能横跨电缆沟及其他危险区域，障碍物可能会造成吊车在行走过程中产生晃动，影响吊钩及吊绳的承载能力。同时，吊车旋转半径范围内不能有任何障碍物，如果利用龙门吊进行吊装作业，吊钩滑动范围内不得有障碍物，施工人员必须远离至安全区域。另外，地基承载能力应满足吊车在满负荷状态下的承载要求，保证吊车在行走过程中不出现地面塌陷等危险情况。

2.2 立片重量重心

立片重量重心的确定是吊装作业中非常重要的环节，它将影响吊车、吊点及钢丝绳的选用。为保证结构重量重心的准确性，通常在X-STEEL三维建模软件中提取。确定立片重量前应与建造方沟通，根据场地资源考虑立片吊装时需要提前安装何种附属结构，如阳极、电缆护管等。通常会在保证主结构强度的前提下提前安装更多的附属结构，减少后期高空作业。（见表1）

2.3 结构强度分析

在海洋工程行业，通常利用SACS有限元软件进行结构强度计算。

在结构计算时需要在原结构重量基础上考虑1.05倍的不确定系数，主要基于某些杆件无法在软件中模拟。另外，考虑到立片吊装时结构的晃动因素，在计算时还需要设定一个动态放大系数，动态放大系数的选取在DNV规范和GL规范上均有明确要求。由于两个规范的要求不一，还需要根据业主的要求考虑具体的系数选用，ROW-是按照DNV规范选取。

当单片结构重量大于100T时选择1.05倍的动态放大系数。根据结构计算结果，在最危险的C4工况，结构杆件名义应力比为0.44，满足强度要求;杆件最大变形为9.3cm，满足L/240的要求。

如果结构强度或变形不满足要求时，需要根据实际情况对结构进行加强，结构加强后需重新考虑重量重心。

2.4 吊点的选用

海洋工程结构常用吊点分为板式吊点与管式吊点。在组块或导管架水平片的吊装时通常选用板式吊点，但在导管架立片吊装时因涉及立片翻身，板式吊点不能满足立片翻身要求，因此立片吊装时选择管式吊点作为主吊点。

在吊点设计时通常选用2.0倍的安全系数，即吊点最大拉应力为钢丝绳最大轴向力的2倍。当然，建造场地为了加快工程进度，通常会提前准备多种规格的标准化吊点供设计选用。（如图1所示）

2.5 吊机及索具的选用

根据对立片结构的计算结果选取钢丝绳的额定载荷及钢丝绳长度。吊索具须具有使用资格证书，在实施吊装前QHSE部门对钢丝绳进行确认。同理，根据结构吊装重量选择需要吊车的数量及型号，根据吊车参数表确定吊车的扒杆长度、操作半径、吊钩能力以及扒杆的作业角度。

ROW选择的吊车及钢丝绳为400T 1#、400T 3#、395T、400T 2#四台履带吊车，85X16m的钢丝绳4根。

2.6 吊装及立片固定

ROW-在场地预制完成后，利用四台吊车将运输至空旷场地，并在空中进行翻身，将片立起直至稳定后，撤掉两台辅助吊车，用另两台吊车将立片吊装至滑道预定位置。立片运输过程中吊机应适时调节吊钩位置，尽量避免横向拉力。

当立片需要其它结构组对时进行焊接，确保整体结构强度没有问题后吊车再摘钩;当立片为第一个基准片时，需要用地锚、拖拉绳对其进行固定。ROW属于第二种情况，立片前需先将拖拉绳挂扣，待ROW-摆放就位再与地锚挂扣，立片过程中除主腿外其它结构与垫木或地面不发生刚性接触。（如图2所示）

立片固定时拖拉绳上端挂在导管临时吊点附近，下端用地锚或滑道块固定，立片两侧同时固定拖拉绳及地锚。中间用卡环和倒链调节长度。拖拉绳的布置根据现场情况适当调整，避免影响施工和空间组对。

钢丝绳、地锚需要进行强度校核并选择索具。计算拖拉力时不仅需要根据风速及结构总面积确定风力，也要考虑结构重心倾斜5度（或实际角度）后产生的弯矩，利用两者产生的弯矩与拖拉绳的平衡关系得出拖拉绳的受力。（如图3所示）

3 结语

本文通过对导管架立片进行详细分析，阐述了导管架立片过程及需要注意的问题。随着我国石油需求日益增加以及海洋工程行业不断发展，固定式导管架建造规模越来越大，陆地吊装工作量大幅增加。为提高陆地建造效率，缩短建造周期，设计一套简单而合理的技术方案是非常有必要的。

参考文献

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[2]刘超.浅谈导管架单片的陆地吊装就位[A].2009全国钢结构学术年会论文集，2009年.

[3]高伟.论导管架的建造方法[A].2006年度海洋工程学术会议论文集，2006年.

[4]李宝河.埕岛西区DPA平台导管架吊装就位技术[J].油气田地面工程，2007年07期.

作者简介：张娜（1983―），女，天津滨海新区，本科，工程师，艾法能源工程股份有限公司，主要从事海洋工程结构设计工作;

吴西娜（1983―），女，河北沧州人，本科，工程师，天保中天科技（天津）有限公司，主要从事船舶海洋工程结构设计工作。