專利名稱：用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種浮式平臺連接節點，特別是關于一種用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點。
背景技術：
隨著人類開發海洋油氣規模的不斷擴大，海洋油氣的勘探開發由淺海向深海發展已成必然趨勢。浮式平臺作為深水油氣開發的主要裝置，常常需要在海上進行鋼結構間的永久連接。目前，浮式平臺的海上鋼結構連接常采用機械連接或焊接兩種方式。其中，機械連接雖然結構可靠性較高，但成本一般很高；焊接所需海上作業時間長，對氣候窗口要求高，一旦遇到惡劣氣候條件，焊接質量將受到極大影響，不論是平臺結構還是作業施工人員都存在較大風險。·[0003]灌漿連接已應用于一些淺水固定式平臺(例如導管架平臺)和海上風機樁基礎，但在深水浮式平臺的鋼結構連接中尚未見應用。由于灌漿工藝要求在灌漿期間結構要盡量處于平穩的狀態，水泥漿在凝結硬化階段不受擾動，才能保證水泥漿凝結后的強度。相比淺水固定式平臺，深水海洋環境條件更加惡劣，浮式平臺在風浪流的作用下處于運動狀態，灌漿連接工藝與方法存在更大的困難和挑戰。同時，在淺水固定式平臺的應用中，灌漿所連接的鋼結構相對尺度較小(例如導管架平臺的樁基礎與導管架腿的連接)，通過增加鋼結構厚度，即可滿足結構本身的屈曲要求；而在浮式平臺中，常需要對大尺度結構進行連接，僅僅增加結構厚度，將很難滿足屈曲要求。因此，現有的淺水固定式平臺的灌漿連接工藝與設計不能適用于深水浮式平臺。
發明內容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能適應深水環境條件要求和浮式平臺運動特點，適用于多種不同鋼結構形式，能滿足大尺度鋼結構結構性能要求，并能實現結構間荷載有效傳遞，易于建造，海上施工簡便，成本較低的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點。為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案一種用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于它包括深水浮式平臺中的外部立柱和內部立柱，沿軸線方向在所述外部立柱內設置有中央通道；所述內部立柱頂部一段伸入所述外部立柱內的中央通道，所述內部立柱頂部的外壁面與所述中央通道的內壁面之間形成環形空間，所述環形空間內設置有灌漿料；所述內部立柱頂部，通過上層固定裝置將所述內部立柱頂部與所述外部立柱固定連接；所述外部立柱底部，通過下層固定裝置將所述外部立柱底部與所述內部立柱固定連接；位于所述環形空間底部，所述中央通道的內壁面上，由下至上依次設置有主注漿閥和輔注漿閥，位于所述環形空間頂部，所述中央通道的內壁面上設置有回流閥，所述主注漿閥連接主灌漿系統，所述輔注漿閥連接輔灌漿系統，所述主灌漿系統和輔灌漿系統都連接所述回流閥。[0006]位于所述環形空間內，所述中央通道的內壁面上、內部立柱的外壁面上間隔設置有若干剪切鍵；各所述剪切鍵均采用焊珠、貼腳焊扁鋼和貼腳焊圓鋼其中之一制成。位于所述外部立柱底部，所述環形空間底部開口處設置有封隔器。所述中央通道的內壁面周向、內部立柱的外壁面周向均間隔設置有若干環向加強筋和若干縱向加強筋，所述若干環向加強筋和若干縱向加強筋構成加強結構。每兩根所述縱向加強筋之間的間距為600 900mm，各所述環向加強筋和各縱向加強筋均采用球扁鋼、角鋼和T型材其中一種。所述上層固定裝置和下層固定裝置都采用液壓卡樁器、楔塊、螺栓和插銷中的一種。所述外部立柱采用圓柱、方柱、多邊菱形柱和近似圓柱殼體結構中的一種；所述 中央通道的截面形狀采用圓形、方形和多邊形中的一種；所述內部立柱的截面形狀與所述中央通道的截面形狀對應設置，且所述內部立柱的截面尺寸略小于所述中央通道的截面尺寸。本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、本實用新型由于采用上層固定裝置和下層固定裝置，將外部立柱和內部立柱進行雙層固定，使得在深水環境條件下進行灌漿連接作業時，仍可保證外部立柱與內部立柱無相對運動，結構處于平穩狀態，水泥漿在凝結硬化階段不受擾動，保證水泥漿凝結后的強度可到達理想效果，從而使灌漿連接可以適應于深水浮式平臺的要求。2、本實用新型通過在大尺度鋼結構上設置環向加強筋和縱向加強筋，提高了鋼結構的整體剛度和局部剛度，使得鋼結構在合理板厚條件下，即可滿足結構屈曲要求，解決了大尺度鋼結構的連接問題。3、本實用新型由于外部立柱可以為圓柱、方柱、多邊菱形柱或近似圓柱殼體等多種結構，中央通道的截面形狀可以采用圓形、方形或多邊形。而內部立柱的截面形狀與中央通道的截面形狀對應設置，也可以采用多種結構。因此本實用新型可以適用于多種不同鋼結構形式的連接。4、本實用新型采用在外部立柱的中央通道內壁面和內部立柱的外壁面上間隔設置有若干剪切鍵，設置剪切鍵可以提聞水泥楽■粘結強度，有效地提聞水泥楽■的承載能力、荷載傳遞能力和抗疲勞能力。5、本實用新型采用在中央通道的內壁面上設置有主注漿閥、輔注漿閥和回流閥，主注漿閥連接現有技術中的主灌漿系統，輔注漿閥連接現有技術中的輔灌漿系統，主灌漿系統和輔灌漿系統都連接回流閥，增大了系統安全冗余度，保障了海上施工作業的可靠性和安全性。6、本實用新型彌補了傳統鋼結構連接方法中的諸多不足，從結構上，通過灌漿將兩個鋼結構的外部立柱和內部立柱連接成一個整體，可實現結構間的荷載有效轉移；灌漿連接水下作業少，水下施工方便，對施工精度和施工人員素質的要求低，易于建造，海上施工簡便，且成本低。因此，本實用新型可以廣泛在深水環境條件下鋼結構間的連接中應用。
圖I是本實用新型的整體結構示意圖；圖2是圖I中A-A剖視圖；圖3是圖I中B處局部放大示意圖；圖4是本實用新型的外部立柱中央通道內壁加強結構示意圖；圖5是本實用新型在深水浮式平臺上應用位置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖I 圖3所示，本實用新型包括現有深水浮式平臺中的外部立柱I和內部立柱2，沿軸線方向在外部立柱I內設置有中央通道3。內部立柱2頂部一段伸入外部立柱I的中央通道3內，內部立柱2頂部的外壁面4與中央通道3的內壁面5之間形成環形空間6，環形空間6內設置有灌漿料7。在內部立柱2頂部，通過上層固定裝置8將內部立柱2頂部與外部立柱I固定連接；位于外部立柱I底部，通過下層固定裝置9將外部立柱I底部與內部立柱2固定連接，這樣可以有效保證在灌漿期間外部立柱I與內部立柱2之間無相對運動，進而保證了灌漿效果。如圖I、圖2所示，位于環形空間6底部，在中央通道3的內壁面5上，由下至上依次設置有主注漿閥10和輔注漿閥11 ;位于環形空間6頂部，在中央通道3的內壁面5上設置有回流閥12。其中，主注漿閥10連接現有技術中的主灌漿系統，輔注漿閥11連接現有技術中的輔灌漿系統，主灌漿系統和輔灌漿系統都連接回流閥12。在灌漿作業時，本實用新型采用底部灌漿，通過主注漿閥10由中央通道3底部向環形空間6內灌漿，并通過檢測回流閥12處回流漿液的比重來判斷是否結束灌漿；當主灌漿系統出現故障時，則通過輔注漿閥11向環形空間6內灌漿。上述實施例中，位于外部立柱I底部，在環形空間6底部開口處設置有封隔器13。灌漿作業前，通過封隔器13封隔住環形空間6底部，防止底部漏漿，確保灌漿成功。上述各實施例中，位于環形空間6內，在外部立柱I中央通道3的內壁面5上、內部立柱2的外壁面4上間隔設置有若干剪切鍵14。各剪切鍵14均采用焊珠、貼腳焊扁鋼或貼腳焊圓鋼制成。上述各實施例中，如圖4所示，位于中央通道3的內壁面5周向、內部立柱2的外壁面4周向均間隔設置有若干環向加強筋15和若干縱向加強筋16,若干環向加強筋15和若干縱向加強筋16構成加強結構。其中，每兩根縱向加強筋16之間的間距為600 900mm，各環向加強筋15和各縱向加強筋16均采用球扁鋼、角鋼或T型材。上述各實施例中，灌漿料7采用在普通水泥漿中摻入適量的鋼纖維或合成纖維制成，這樣可以有效地增加水泥漿抗疲勞能力。上述各實施例中，上層固定裝置8和下層固定裝置9可以都采用液壓卡樁器，也可以都采用楔塊、螺栓或插銷。上述各實施例中，外部立柱I可以采用圓柱、方柱、多邊菱形柱或近似圓柱殼體結構；中央通道3的截面形狀可以采用圓形、方形或多邊形；內部立柱2的截面形狀與中央通道3的截面形狀對應設置，且內部立柱2的截面尺寸略小于中央通道3的截面尺寸，這樣可以使得環形空間6較小，能有效保證灌漿質量。綜上所述，如圖5所示，在無條件穩性整裝型深吃水浮式采油平臺鋼結構間的連接處(如圖中虛線圈所示)，可以采用本實用新型的灌漿連接節點。本實用新型提供的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點能適應深水環境條件的要求和浮式平臺運動特點，適用于多種不同鋼結構形式，可以滿足大尺度鋼結構結構性能要求，并能實現結構間荷載有效傳遞，易于建造，海上施工簡便，且成本較低。[0028] 上述各實施例僅用于說明本實用新型，各部件的連接和結構都是可以有所變化的，在本實用新型技術方案的基礎上，凡根據本實用新型原理對個別部件的連接和結構進行的改進和等同變換，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。·
權利要求1.一種用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于它包括深水浮式平臺中的外部立柱和內部立柱，沿軸線方向在所述外部立柱內設置有中央通道；所述內部立柱頂部一段伸入所述外部立柱內的中央通道，所述內部立柱頂部的外壁面與所述中央通道的內壁面之間形成環形空間，所述環形空間內設置有灌漿料；所述內部立柱頂部，通過上層固定裝置將所述內部立柱頂部與所述外部立柱固定連接；所述外部立柱底部，通過下層固定裝置將所述外部立柱底部與所述內部立柱固定連接；位于所述環形空間底部，所述中央通道的內壁面上，由下至上依次設置有主注漿閥和輔注漿閥，位于所述環形空間頂部，所述中央通道的內壁面上設置有回流閥，所述主注漿閥連接主灌漿系統，所述輔注漿閥連接輔灌漿系統，所述主灌漿系統和輔灌漿系統都連接所述回流閥。
2.如權利要求I所述的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于 位于所述環形空間內，所述中央通道的內壁面上、內部立柱的外壁面上間隔設置有若干剪切鍵；各所述剪切鍵均采用焊珠、貼腳焊扁鋼和貼腳焊圓鋼其中之一制成。
3.如權利要求I所述的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于 位 于所述外部立柱底部，所述環形空間底部開口處設置有封隔器。
4.如權利要求2所述的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于 位于所述外部立柱底部，所述環形空間底部開口處設置有封隔器。
5.如權利要求I或2或3或4所述的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于所述中央通道的內壁面周向、內部立柱的外壁面周向均間隔設置有若干環向加強筋和若干縱向加強筋，所述若干環向加強筋和若干縱向加強筋構成加強結構。
6.如權利要求5所述的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于每兩根所述縱向加強筋之間的間距為600 900mm，各所述環向加強筋和各縱向加強筋均采用球扁鋼、角鋼和T型材其中一種。
7.如權利要求I或2或3或4或6所述的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于所述上層固定裝置和下層固定裝置都采用液壓卡樁器、楔塊、螺栓和插銷中的一種。
8.如權利要求5所述的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于所述上層固定裝置和下層固定裝置都采用液壓卡樁器、楔塊、螺栓和插銷中的一種。
9.如權利要求I或3或4所述的用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，其特征在于所述外部立柱采用圓柱、方柱、多邊菱形柱和近似圓柱殼體結構中的一種；所述中央通道的截面形狀采用圓形、方形和多邊形中的一種；所述內部立柱的截面形狀與所述中央通道的截面形狀對應設置，且所述內部立柱的截面尺寸略小于所述中央通道的截面尺寸。
專利摘要本實用新型涉及一種用于深水浮式平臺鋼結構間的灌漿連接節點，它包括外部立柱和內部立柱，沿軸線方向在外部立柱內設置有中央通道；內部立柱頂部一段伸入外部立柱內的中央通道，內部立柱頂部的外壁面與中央通道的內壁面之間形成環形空間，環形空間內設置有灌漿料；內部立柱頂部，通過上層固定裝置將內部立柱頂部與外部立柱固定連接；外部立柱底部，通過下層固定裝置將外部立柱底部與內部立柱固定連接；位于環形空間底部，中央通道的內壁面上，由下至上依次設置有主注漿閥和輔注漿閥，位于環形空間頂部，中央通道的內壁面上設置有回流閥，主注漿閥連接主灌漿系統，輔注漿閥連接輔灌漿系統，主灌漿系統和輔灌漿系統都連接回流閥。本實用新型能廣泛在深水環境條件下鋼結構間的連接中應用。
文檔編號E04B1/38GK202745205SQ20122014603
公開日2013年2月20日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者姜哲, 謝彬, 謝文會, 時忠民 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院