新型倒置式樁腿耦合緩沖裝置創新設計

李新超 韓士強 阮志豪

摘 要：樁腿耦合緩沖裝置（LMU）已經廣泛應用于各種固定式和浮式平臺的整體浮托安裝，且是浮托安裝中不可缺少的關鍵裝置。然而國內項目多是采用傳統的正置式LMU，本文基于南海東方13-2項目對倒置、分體式LMU的結構設計及正置式LMU的對比情況進行了較為詳盡的介紹，以期能為今后其它同類工程實踐提供參考。

關鍵詞：緩沖裝置;浮托安裝;倒置分體式;結構設計

中圖分類號：TU391? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）04-0071-03

1引言

隨著海洋工程建設的迅速發展，浮托法也越來越廣泛的得到應用。不同規格形式的樁腿耦合緩沖裝置（Leg mating unit，LMU）已經廣泛應用于各種固定式和浮式平臺的組塊整體安裝[1-2]。LMU可以緩沖組塊與平臺基礎之間的碰撞力，減少組塊與平臺基礎結構對強度的要求，是浮托安裝中不可缺少的關鍵裝置[3-4]。

目前國內浮托項目多是采用傳統正置式LMU，對其結構設計及計算分析也較多。而對倒置、分體式LMU的研究則較少，該關鍵技術仍被少數國外專業公司壟斷。本文基于南海東方13-2項目對倒置、分體式LMU的結構設計及正置式LMU的對比情況進行了較為詳盡的介紹，以期能為今后其它同類工程實踐提供參考。典型的傳統正置式及新型倒置、分體式LMU圖例如下圖所示。

2 倒置分體式LMU結構設計

2.1主要技術參數

東方13-2項目位于南海西部海域，其浮托平臺的重量約為17200 MT，為該海域最大、最重、工藝流程最復雜的中心平臺。該項目將為粵、港、澳提供清潔能源，保障社會穩定。該項目倒置、分體式LMU的主要技術參數如下表所示。

2.2設計圖紙

倒置、分體式LMU主要分為上部主體結構和下部結構兩部分，其中上部主體結構安裝于上部組塊的下端，而下部結構則安裝于導管架主腿的上端。東方13-2項目倒置、分體式LMU尺寸如下圖，其結構總體高度為6m，其中上部主體結構高度4m，下部結構高度2m，彈性體探出量以及插尖高度均為600mm，外筒直徑2m，壁厚80mm。

2.3設計原理

該LMU工作原理如下圖所示：

2.4計算分析

2.4.1 主要工作工況：

a）靜態工況

工況1：75%組塊重量作用于LMU;

工況2：100%組塊重量作用于外筒;

b）動態工況

工況 3： 1.3*75% 組塊重量作用于LMU;

工況 4： 1.3*75% 組塊重量+水平載荷作用于LMU;.

工況 5： 1.3*75% 組塊重量+水平載荷作用于LMU（不同方位）。

2.4.2 計算分析結果

對LMU計算分析的各個工況、受力路徑等進行全方位模擬分析后，得到的LMU受力計算分析結果如下表所示，最大應力值為284.67MPa，小于許用應力值319.5MPa，滿足使用要求[5]。典型工況的應力云圖如圖4所示。

3 與傳統正置式LMU對比

3.1浮托過程的結構干擾少

采用倒置、分體式LMU有效地增加了浮托施工過程中平臺底層甲板以下的可使用空間，能夠有效避免浮托進船、退船過程中平臺底層甲板下面的結構干擾，使得底層甲板下部的工藝管線以及其它結構可以提前安裝，因而極大地減少海上連接調試及其它施工工作量。

3.2建造場地預安裝

倒置、分體式LMU可提前在平臺建造場地進行安裝，這將大大提高LMU安裝精度、效率及焊接質量，并且不受海上氣候窗影響。

3.3減少海上浮吊資源的使用

采用倒置分體式LMU無須單獨使用浮吊安裝，從而減少8天海上施工工期;倒插尖的安裝可以在導管架灌漿及安裝后進行收尾工作時同步完成，不占浮托安裝主線。

3.4可有效降低下部主結構受力

該裝置可有效減小組塊浮托載荷轉移過程中LMU碰撞力對導管架水平層的彎矩，從而減少下部結構的用鋼量。

4 結語

隨著浮托法越來越廣泛的得到應用，LMU作為浮托安裝中不可缺少的關鍵裝置，也正在得到更加廣泛的關注。然而目前國內浮托項目多是采用傳統正置式LMU，而對倒置、分體式LMU的研究則較少。本文基于南海東方13-2項目對倒置、分體式LMU的結構設計及其與傳統正置式LMU的對比情況進行了較為詳盡的介紹，以期能為今后其它同類工程實踐提供參考。

參考文獻：

[1] 荀海龍，朱曉環.萬噸級組塊浮托技術研究及典型專項設備設施[A].中國工程科學，2011，2011（05）.

[2] 李新超，李懷亮，阮志豪，王南海.樁腿耦合緩沖器國產化應用及應力應變監測[J].中國修船，2018（01）：49-51.

[3] 李懷亮，于文太，李新超，阮志豪，王南海.ANSYS軟件在文昌LMU結構設計中的應用[J].石油和化工設備，2018（08）：41-43.

[4] 劉東玉，郭鋼，徐興平.海洋平臺浮裝就位技術研究[J].中國海洋平臺，2004，19（6）：50-53.

[5]李新超，大型組塊浮托安裝的計算分析及校核，中國水運，2014 （6）：369-373.