自升式钻井平台桩腿设计.pdf

300英尺自升式钻井平台 桩腿设计简介 Brief Introduction for 300ft Jackup Drilling Unit Leg Structure Design Dec 2009 目录  1. 自升式平台桩腿简介  2.桩腿结构设计依据  3.平台桩腿受力特点  4.桩腿结构形式及组成  5.桩腿与其它结构/机构的连接  6.桩腿结构材料介绍  7.桩腿结构公差要求  8.桩腿焊接设计 •1. 自升式平台桩腿简介  自升式平台依靠桩腿支撑才能升离水面并立于海床之上,进行钻井作业。  壳体式桩腿vs桁架式桩腿 壳体式桩腿主要用与作业水深小于300英尺的平台，可以有内部加强筋，也可无 内部加强筋，可为齿轮，齿条式，也可为插销式。 壳体式桩腿的主要缺点：同桁架式桩腿相比，在同等承载能力的情况下，需要更 多钢材。 壳体式桩腿的主要优点：对于作业于浅水区， 只有较小甲板面积的平台，可节省甲板空间， 同时，桩腿制作比较简单。 桁架式桩腿由弦杆和撑杆组成,弦杆主要承担轴向力 及弯矩,撑杆主要承担剪力。 桁架式桩腿的主要缺点：桩腿制作要求高， 占甲板面积大； 桁架式桩腿的主要优点：较高的材料利用率， 可节省钢材。  三腿式平台vs 四腿式平台 三腿式平台三条桩腿呈三角形排列，其主要优点为： 1.无须增加额外桩腿; 2.对给定的主船体,三条腿平台比四条腿平台漂浮状态下,可承担更多的甲板载荷； 3.减少抬升机构的数量，同时可减轻重量。 三腿式平台主要缺点为： 1.三条腿需同时预压，需较大的预压舱容； 2.桩腿无冗余，一旦一条桩腿失效，平台就处于很危险状态。 四腿式平台四条桩腿呈矩形排列，其主要优点为： 1.桩腿可两两利用平台自重预压，无需较大的预压舱容，可节省主船体空间，设 备及管路； 2. 着底状态下，四腿平台比三腿平台刚度更大，稳性更好。 四腿式平台主要缺点为： 1.桩腿会遭受更大的波，流，风载； 2. 漂浮状态下,可承担的甲板载荷相对较少。  三弦杆式桩腿vs 四弦杆式桩腿 三弦杆式桩腿与四弦杆式桩腿在预压要求方面完全相同， 其它优缺点同三腿式平台/四腿式平台  300英尺平台桩腿采用等边三角形桁架式结构，共三条，在平台上近似 等边三角形排列，即首部一条桩腿，尾部左右两舷各一条对称布置。  300英尺平台的所有重量通过三条桩腿传到海床之上，此外平台所受风 载荷及桩腿本身所受风，浪，流载荷亦由桩腿传递至海床，因此桩腿承 担极大的载荷，其使用寿命决定了平台的使用寿命，为平台最重要结构。  此外桩腿材料特别是齿条材料为超厚的超高强度钢，焊接和安装难度比 较大，容易产生裂纹及变形。焊后无损探伤量大，要求很高。  桩腿需与抬升机构及锁紧装置配合，对精度要求比较高。  综上可知，桩腿为平台最重要也是制造最困难的结构，对平台桩腿的设 计，强度是最重要考量因素，同时也要考虑材料采购，焊接，安装等各 方面的合理性，可行性等等因素。 •2.桩腿结构设计依据  2.1 技术规格书要求 桩腿设计开始前，设计者需详细研读技术规格书对桩腿的要求。并在设计过程中 作为依据，加以体现。 技术规格书在下列方面给出了相关要求: 桩腿数量 结构形式 桩腿间距 桩腿材料 桩腿焊接 桩腿制造公差 桩腿检验 等等  2.2 母型船图纸 桩腿设计开始前，设计者需仔细参阅母型船桩腿图纸,充分了解原设计者设计思 路, 以便以此为基础,根据当前平台的情况,完成桩腿图纸的设计。  2.3 船级社相关规范的要求 船级社相关规范对桩腿的相关规定也是桩腿设计必须满足的要求之一。  2.4 桩腿强度计算结果 根据桩腿强度计算结果的需要，对桩腿构件（齿条，弦管，斜杆，水平 腹杆等）尺寸进行修正。 •3平台桩腿受力特点  桩腿着底