分段式吊裝撐桿設(shè)計

劉 超 李文博 黃山田 黃海濱 李雪松

（海洋石油工程股份有限公司，天津300451）

企鵝FPSO 安裝集成項目包含多個大小模塊的吊裝，大部分模塊的吊裝操作均需要使用德浮3600 吊船并借助吊裝撐桿來完成。根據(jù)現(xiàn)有資源，巴西FPSO 項目設(shè)計的上撐桿可以滿足模塊吊裝的要求，僅需要設(shè)計一套能用于大型模塊吊裝的下?lián)螚U。企鵝FPSO 最大模塊吊點間距26.11 米，浮吊船爬桿間距24米，考慮撐桿的通用性及便捷性，下?lián)螚U分三節(jié)設(shè)計，且截面設(shè)計為多孔式，方便快捷調(diào)整吊柱間距。企鵝FPSO 上部模塊包括F10～U50 及多個較輕的小功能模塊（F10，重量在100MT 以下），該撐桿主要用于F20～U40 模塊的吊裝，模塊重量約250MT～1800MT，浮吊船使用的是煙臺打撈局的德浮3600。

1 正文

1.1 下?lián)螚U結(jié)構(gòu)形式選取

參照巴西FPSO P67/P70 撐桿設(shè)計形式，選取下?lián)螚U為箱形梁式結(jié)構(gòu)形式?？紤]撐桿的通用性及便捷性，撐桿分三節(jié)設(shè)計。對于大型模塊及模塊吊點跨距較大時，可選用三節(jié)撐桿整體吊裝，對于質(zhì)量較輕及吊點跨距較小時，可采用兩節(jié)撐桿或者單節(jié)撐桿吊裝。截面設(shè)計為多孔式，方便根據(jù)不同吊點跨距選擇對應(yīng)孔距吊裝。下?lián)螚U截面形式如圖1 所示：

圖1 下?lián)螚U基本形式圖

1.2 下?lián)螚U強度校核

下?lián)螚U整體強度采用SACS 軟件進行校核，由于SACS 軟件無法校核截面開孔，因此采用ANSYS 軟件對截面開孔處進行局部校核。下?lián)螚U的連接處參照Herrma 設(shè)計吊耳進行校核。

1.2.1 下?lián)螚U整體強度校核

應(yīng)用SACS 對不同截面進行撐桿強度校核，撐桿截面形式如圖2 所示。選取模塊吊裝計算最大吊繩力作為撐桿設(shè)計載荷，不同截面下SACS 計算結(jié)果統(tǒng)計如表1 所示。

表1 中總結(jié)了不同材質(zhì)及不同截面SACS 計算UC 值。

表1 結(jié)果表明巴西FPSO P67/P70 撐桿截面形式不適用，查看sacs 計算結(jié)果，表明撐桿縱向承受彎矩能力不足，因此考慮增大撐桿高度，具體截面形式如圖3 所示。

圖2 SACS 計算模型及下?lián)螚U截面形式示意圖

表1 下?lián)螚USACS 計算結(jié)果統(tǒng)計

圖3 SACS 計算模型及下?lián)螚U截面形式示意圖

表2 下?lián)螚U變截面SACS 計算結(jié)果統(tǒng)計

由于SACS 無法模擬下?lián)螚U開孔結(jié)構(gòu)，采用ANSYS 對下?lián)螚U進行局部結(jié)構(gòu)校核，校核結(jié)果如圖4 所示：

圖4 ANSYS 計算模型及結(jié)果示意圖

1.2.2 下?lián)螚U連接處校核

下?lián)螚U連接處參考Heerma 設(shè)計吊耳的方法采用MathCAD校核，下?lián)螚U連接處示意圖如圖5 所示：

圖5 下?lián)螚U連接處校核截面示意圖（參考Heerma 吊耳設(shè)計）

采用900MT 作為輸入載荷，提取下?lián)螚USACS 整體計算連接處的桿件內(nèi)力，校核結(jié)果如表3 所示。

表3 統(tǒng)計結(jié)果表明，吊點跨距對連接處彎矩影響較大，較大彎矩值直接影響水平焊縫的強度。因此對撐桿截面參數(shù)進行優(yōu)化，增大撐桿高度，同時適當(dāng)增大水平焊縫距離，優(yōu)化后的撐桿連接處強度校核結(jié)果如表4 所示：

表3 900MT 設(shè)計載荷不同跨距校核連接銷軸及連接板結(jié)果總結(jié)

表4 900MT 設(shè)計載荷不同跨距校核連接銷軸及連接板結(jié)果總結(jié)

由表4 統(tǒng)計結(jié)果，最終確定下?lián)螚U選用截面尺寸為25000 x 900 x 3000，結(jié)構(gòu)形式如圖6 所示：

圖6 下?lián)螚U結(jié)構(gòu)形式示意圖

2 結(jié)論

結(jié)合巴西FPSO P67/P70 項目的實際情況，對撐桿設(shè)計進行了改進，減少了撐桿整體重量，改變了撐桿設(shè)計形式，從使用效率及經(jīng)濟性都有了較大提升，為后續(xù)吊裝撐桿設(shè)計提供了參考和借鑒經(jīng)驗。