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第11课 导管架平台 1.导管架平台的受力特点 活动式平台一般用于勘探或浅海区采油。而生产平台，大多采用固定式平台，其中导管架平台具有适应性强、安全可靠、结构简单、造价低的优点，是应用较多的一种平台。 (1) 环境载荷 由风、波浪、海流、海冰、水温及气温、潮汐、地震等自然环境引起的载荷。主要有风载荷、波浪载荷、流冰载荷、地震载荷等。 (2) 使用载荷 使用载荷包括固定载荷、活载荷及动力载荷，应根据平台的类型和使用要求，对可能影响结构或构件的载荷加以考虑。 A. 固定载荷：固定载荷是指作用在平台上的不变载荷，当水位一定时，为一定值，它包括平台结构在空气中的重量，包括导管架、桩、灌浆等；永久安装在平台上的设备和附属结构重量，包括机械设备、管线、防腐阳极块等；水线下作用在结构上的静水力，包括外压力与浮力。 B. 活载荷：活载荷为平台使用期间加在平台上的载荷，它随平台作业类型的不同而变化，按其时间变化与作用可分为可变载荷与动力载荷。由于可变载荷的数值及作用位置变化缓慢，可作为静载荷处理，它包括：钻井和生产设备的重量，这些设备可以移上或移下平台，并在平台上移动；生活区、直升机平台的重量，生活供给设备、救生设备、潜水设备及公用设备的重量，这些设备也可以移上或移下平台;贮藏舱中消耗性的供给物品及液体重量；海洋生物附着和冰聚积所增加的重量。 C. 动力载荷：当载荷对平台结构或构件的动力作用显著时，就考虑为动力载荷，它包括：周期性载荷：当各种动力机械和设备的运转频率接近结构的自振频率时，就应该考虑载荷的动力放大；冲击性载荷：包括钻井、材料的搬运，船舶系泊及碰撞，直升机的降落等。 (3) 施工载荷 施工载荷发生在平台的建造、装船、运输、下水、安装等阶段，为临时性载荷，对于受环境条件影响的各个施工阶段，平台的施工载荷应与环境载荷进行相应的最不利的组合。 2.导管架平台的结构组成 钢质导管架近海平台有许多类型，经济性决定了对平台类型的选择，一般在深水区，采用所有功能齐全的整体式多层自给式平台。在较浅的水域则采用多个分离的不同功能的平台，例如：供应平台、钻井平台、生产平台、生活平台、辅助平台、火炬塔等。 导管架平台可分为三个主要组成部分，即上部结构、导管架和桩。 上部结构：包括平台甲板、舱壁、围壁、甲板支柱以及桁架结构，甲板结构的主要作用是在海上为钻井或采油提供足够的场地，以便在其上布置钻井或采油设备、辅助设备、各种生活设备以及供直升飞机升降。 导管架：是由导管(桩腿)和连接导管的纵横撑杆所组成的空间刚(桁)架。各管状构件相交处形成了管状节点结构。一般管节点都采用弦杆(即管节点中直径较大的管构件)管壁加厚或其它措施进行加强。其主要作用是支承上部结构，平台进行海上安装施工时，导管架的桩腿则作为打桩定位和导向用。在使用上，导管架还可以用来系靠船舶，以便于供应船靠离平台。 桩： 作用是把平台固定于海底并承受横向载荷和垂直载荷。桩通过导管架打入海底土中，由单桩组成或群桩形成桩基础，上部结构和导管架的载荷通过桩基础传入地基。 3.导管架平台上部结构的结构形式 上部结构也称甲板结构，上部结构有整体式与组块式两种结构形式。 所有甲板结构原则上都是由三维钢构件组成。主要承载构件可分为板桁材、箱形桁材和桁架三种形式。 板桁材和箱形桁材由板架组成，组成桁架的桁材是管状的或型材(工字钢、槽钢等)。甲板类型划分为两类：整体的和模块化的。在整体甲板结构中，设备在结构建造后安装。在模块结构中，先建造甲板基础结构，然后将设备模块起吊并固定在基础结构之内或之上。 (1)整体式甲板结构 A.箱形与板桁材式结构 整体式甲板结构(上层结构)其结构为一整体，在这种结构中，可有多层甲板，一般有二、三层甲板，二层甲板的下层为主甲板，上层为上甲板，三层甲板的中间为二层甲板，这些甲板一般在其平面连续，整个贯通于上层结构平面。其中板桁材与箱形桁材由这些连续甲板与纵、横舱壁，围壁为一体，组成这两种强承载结构，承担甲板载荷，并将其传到支撑结构导管架上。 单甲板式上层结构同样要借助于甲板支撑结构的桁架形成桁架式甲板承载结构。由横梁至纵桁和纵桁至桁架的甲板构架可采用下面两种方法构成。横梁可以穿过纵桁腹板，而纵桁则穿过桁架顶端的弦管(与船体甲板结构常用构件连接方法一样)。 B.桁架式结构 整体甲板强承载结构为桁架式，主要特点是甲板主要载荷由桁架承受，整个上层结构(甲板结构)为一个三维空间桁架，这个空间桁架由几个水平平面桁架，纵向垂直平面桁架，横向垂直平面桁架组成，考虑到结构的连续性，及有利于甲板载荷传递到下部与其相连的导管架上，甲板上的一些纵横垂直的平面桁架与导管架垂直桁架布置要统一考虑。 垂直的平面桁架一般由甲板立柱与水平桁材(“工”字钢或圆管)、斜撑(“工”字钢或圆管)组成