改善深水导管架节点疲劳性能的荷载传递结构的制作方法

1.本实用新型涉及海洋油气开采技术领域，具体是关于一种改善深水导管架节点疲劳性能的荷载传递结构。


背景技术：

2.固定导管架平台是我国海洋油气田开发应用最广的平台模式。目前我国海洋油气开发逐步走向深水，在200m
‑
330m水深范围内深水导管架目前仍是最为经济的油气田开发方案。随着水深的增加，相比于渤海等浅水海域的导管架平台，深水导管架平台的刚度有所降低，致使平台结构自振周期增加。在波浪循环荷载作用下，深水导管架平台的动力响应特性明显，导管架节点的疲劳问题较为严重。海平面附近区域是波浪荷载的主要作用区域，在这一区域导管架结构杆件及附属构件承受的波浪荷载较大，因此该区域内导管架节点的疲劳问题尤为突出。如何对深水导管架的节点疲劳性能进行改善，确保导管架节点的疲劳寿命能够满足设计要求，是深水导管架设计中需要解决的关键问题。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种改善深水导管架节点疲劳性能的荷载传递结构，以提高导管架节点的疲劳寿命，且能够解决深水导管架节点疲劳问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
5.本实用新型所述的改善深水导管架节点疲劳性能的荷载传递结构，主要由第一横向水平撑、第二横向水平撑、第一纵向水平撑和第二纵向水平撑组成矩形结构，所述矩形结构的四个边角分别设置有第一立柱，所述第一横向水平撑和第二横向水平撑的中部分别间隔设置有至少两个第二立柱，所述矩形结构内间隔设置有至少两个节点连接杆，分别为第一节点连接杆和第二节点连接杆，所述第一节点连接杆和所述第二节点连接杆的两端分别连接一组所述第二立柱，所述第一纵向水平撑和所述第二纵向水平撑的两端分别连接一组所述第一立柱；所述第二节点连接杆的一侧设置有至少两个“t”形支撑，所述第二节点连接杆的另一侧设置有至少两个“x”形支撑，或者所述第二节点连接杆的两侧分别设置有至少两个“t”形支撑，或者所述第二节点连接杆的两侧分别设置有至少两个“x”形支撑。
6.所述的荷载传递结构，优选地，当所述第二节点连接杆的一侧设置有至少两个“t”形支撑，所述第二节点连接杆的另一侧设置有至少两个“x”形支撑时，两个所述“t”形支撑包括第一水平层斜撑、第二水平层斜撑、第一荷载传递杆件和第二荷载传递杆件，所述第一水平层斜撑的第一端与所述第一节点连接杆的中间部分连接，其第二端与所述第一横向水平撑或一侧的第二立柱连接，且第二端位于所述第一横向水平撑与所述第二节点连接杆的连接点附近；所述第一荷载传递杆件的第一端与所述第一水平层斜撑连接，其第二端与所述第二节点连接杆连接，且所述第一荷载传递杆件和所述第一水平层斜撑形成“t”形支撑；所述第二水平层斜撑的第一端与所述第一节点连接杆的中间部分连接，其第二端与所述第二横向水平撑或另一侧的第二立柱连接，且其第二端位于所述第二横向水平撑与所述第二
节点连接杆的连接点附近；所述第二荷载传递杆件的第一端与所述第二水平层斜撑连接，其第二端与所述第二节点连接杆连接，且所述第二荷载传递杆件和所述第二水平层斜撑形成“t”形支撑。
7.所述的荷载传递结构，优选地，还包括泵护管，所述第二节点连接杆的上部和下部分别间隔设置有若干个泵护管，所述泵护管与所述第二节点连接杆垂直设置。
8.所述的荷载传递结构，优选地，两个所述“x”形支撑包括第三水平层斜撑、第四水平层斜撑、第三荷载传递杆件和第四荷载传递杆件，所述第三水平层斜撑的第一端与所述第二纵向水平撑的中间部分连接，其第二端与所述第一横向水平撑或一侧的第二立柱连接，且其第二端位于所述第一横向水平撑与所述第二节点连接杆的连接点附近；所述第三荷载传递杆件的第一端与所述第一横向水平撑连接，其第二端与所述第二节点连接杆或位于第二节点连接杆上部的其中一个泵护管连接，且所述第三水平层斜撑与所述第三荷载传递杆件形成“x”形支撑；所述第四水平层斜撑的第一端与所述第二纵向水平撑的中间部分连接，其第二端与所述第二横向水平撑或另一侧的第二立柱连接，且其第二端位于所述第二横向水平撑与所述第二节点连接杆的连接点附近；所述第四荷载传递杆件的第一端与所述第二横向水平撑连接，其第二端与所述第二节点连接杆或位于第二节点连接杆下部的其中一个泵护管连接，且所述第四水平层斜撑与所述第四荷载传递杆件形成“x”形支撑。
9.本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
10.1)本实用新型结构形式简单，建造成本低，疲劳荷载传递路径明确，传递荷载简捷有效；
11.2)增加的结构杆件数量少、杆件尺寸小，引起的导管架所受环境荷载增加较少，对导管架桩头力基本不造成影响；
12.3)在保证节点疲劳性能改善的前提下，新增结构杆件对于导管架已设计杆件及节点影响较小。
附图说明
13.图1为本实用新型的荷载传递结构所在导管架水平层位置示意图；
14.图2为本实用新型的荷载传递结构的俯视图；
15.图3为本实用新型的荷载传递结构的三维立体图。
16.图中各附图标记为：
[0017]1‑
第一横向水平撑；2
‑
第二横向水平撑；3
‑
第一纵向水平撑；4
‑
第二纵向水平撑；5
‑
第一立柱；6
‑
第二立柱；7
‑
第一节点连接杆；8
‑
第二节点连接杆；9
‑
第一水平层斜撑；10
‑
第二水平层斜撑；11
‑
第一荷载传递杆件；12
‑
第二荷载传递杆件；13
‑
泵护管；14
‑
第三水平层斜撑；15
‑
第四水平层斜撑；16
‑
第三荷载传递杆件；17
‑
第四荷载传递杆件。
具体实施方式
[0018]
以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
[0019]
如图1所示，本实用新型所述的改善深水导管架节点疲劳性能的荷载传递结构所
在的水平层101位于深水导管架的最上方的两个水平层，这两个水平层位于海平面附近，处于波浪荷载的主要作用区域，因此结构杆件所受的波浪循环荷载较大，导管架节点的疲劳问题比较突出，是本实用新型荷载传递结构的主要应用区域。
[0020]
如图2和图3所示，本实用新型提供的改善深水导管架节点疲劳性能的荷载传递结构，主要由第一横向水平撑1、第二横向水平撑2、第一纵向水平撑3和第二纵向水平撑4组成矩形结构，矩形结构的四个边角分别设置有第一立柱5，第一横向水平撑1和第二横向水平撑2的中部分别间隔设置有至少两个第二立柱6，矩形结构内间隔设置有至少两个节点连接杆，分别为第一节点连接杆7和第二节点连接杆8，第一节点连接杆7和第二节点连接杆8的两端分别连接一组第二立柱6，即，第一节点连接杆7的两端连接两个相对设置的第二立柱6，第二节点连接杆8的两端连接两个相对设置的第二立柱6,第一纵向水平撑3和第二纵向水平撑4的两端分别连接一组第一立柱5，即第一纵向水平撑3的两端连接两个相对设置的第一立柱5，第二纵向水平撑4的两端连接两个相对设置的第一立柱5；第二节点连接杆8的一侧设置有至少两个“t”形支撑，第二节点连接杆8的另一侧设置有至少两个“x”形支撑。
[0021]
需要说明的是：当然也可以在第二节点连接杆8的两侧分别设置有至少两个“t”形支撑，或者也可以在第二节点连接杆8的两侧分别设置有至少两个“x”形支撑。
[0022]
在上述实施例中，优选地，两个“t”形支撑包括第一水平层斜撑9、第二水平层斜撑10、第一荷载传递杆件11和第二荷载传递杆件12，第一水平层斜撑9的第一端与第一节点连接杆7的中间部分连接，其第二端与第一横向水平撑1或一侧的第二立柱6连接，且第一水平层斜撑9的第二端位于第一横向水平撑1与第二节点连接杆8的连接点附近；第一荷载传递杆件11的第一端与第一水平层斜撑9连接，其第二端与第二节点连接杆8连接，且第一荷载传递杆件11和第一水平层斜撑9形成“t”形支撑；
[0023]
第二水平层斜撑10的第一端与第一节点连接杆7的中间部分连接，其第二端与第二横向水平撑2或另一侧的第二立柱6连接，且第二水平层斜撑10的第二端位于第二横向水平撑2与第二节点连接杆8的连接点附近；第二荷载传递杆件12的第一端与第二水平层斜撑10连接，其第二端与第二节点连接杆8连接，且第二荷载传递杆件12和第二水平层斜撑10形成“t”形支撑。
[0024]
两个“t”形支撑使得第二节点连接杆8上所受的波浪循环荷载传递到第一水平层斜撑9和第二水平层斜撑10上，第一水平层斜撑9和第二水平层斜撑10为第二节点连接杆8分担了一部分荷载。
[0025]
在上述实施例中，优选地，本实用新型还包括泵护管13，第二节点连接杆8的上部和下部分别间隔设置有若干个泵护管13，泵护管13与第二节点连接杆8垂直设置。
[0026]
在上述实施例中，优选地，两个“x”形支撑包括第三水平层斜撑14、第四水平层斜撑15、第三荷载传递杆件16和第四荷载传递杆件17，第三水平层斜撑14的第一端与第二纵向水平撑4的中间部分连接，其第二端与第一横向水平撑1或一侧的第二立柱6连接，且第三水平层斜撑14的第二端位于第一横向水平撑1与第二节点连接杆8的连接点附近；第三荷载传递杆件16的第一端与第一横向水平撑1连接，其第二端与第二节点连接杆8或位于第二节点连接杆8上部的其中一个泵护管13连接，且第三水平层斜撑14与第三荷载传递杆件16形成“x”形支撑；
[0027]
第四水平层斜撑15的第一端与第二纵向水平撑4的中间部分连接，其第二端与第
二横向水平撑2或另一侧的第二立柱6连接，且第四水平层斜撑15的第二端位于第二横向水平撑2与第二节点连接杆8的连接点附近；第四荷载传递杆件17的第一端与第二横向水平撑2连接，其第二端与第二节点连接杆8或位于第二节点连接杆8下部的其中一个泵护管13连接，且第四水平层斜撑15与第四荷载传递杆件17形成“x”形支撑。
[0028]
两个“x”形支撑使得第二节点连接杆8或泵护管13上所受的波浪循环荷载传递到第三水平层斜撑14和第四水平层斜撑15上或第一横向水平撑1和第二横向水平撑2上，第三水平层斜撑14和第四水平层斜撑15为第二节点连接杆8分担了一部分荷载。
[0029]
本实用新型通过“x”形或“t”形支撑，这样的荷载传递结构的传力路径简单直接、快速有效，实现了有效减少通过第二节点连接杆8传递到节点上的疲劳荷载，实现了导管架节点的疲劳性能有效改善。在水平层内新增少量几根杆件，便于建造，对已有结构设计影响较小。
[0030]
另外，本实用新型可以根据具体的疲劳分析结果进行选择第一荷载传递杆件11、第二荷载传递杆件12、第三荷载传递杆件16或第四荷载传递杆件17的具体尺寸和壁厚。
[0031]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。