一种用于海洋平台的型钢组对节点及其施工方法与流程

1.本发明涉及型钢组对节点的技术领域，具体地说是一种用于海洋平台的型钢组对节点及其施工方法。


背景技术：

2.型钢作为海洋平台结构中最常见的组成构件，其占据海洋平台主结构重量的75%以上。海洋平台水平纵横方向的型钢通过组对构成网格结构，在网格结构上表面铺设甲板板从而形成预制水平甲板片体，将多片预制水平甲板片体组成单层甲板平台，最后由多层甲板平台组合成为完整的海洋平台结构。十字交叉形式的型钢组对接头是海洋平台中最常见的结构节点形式，型钢的组对效率是影响海洋平台建造周期的重要因素。
3.现有技术中，在海洋平台的型钢梁组对节点处，采用单向断开的形式进行组对，即主梁型钢在其长度方向保持整体完整，而次梁型钢在组对节点处作断开处理，形成多个横向型钢构件，次梁型钢构件的端部形状加工成与主梁型钢横截面形状互补的形式，组对时将次梁型钢构件的端部对准到主梁型钢组对节点处的横向位置。采用该方法，某个方向型钢会因断开而形成多个构件，从而增加组对节点安装时构件的吊装次数。此外，在组对节点位置需要预先安装定位工装或码板，用于型钢的临时固定，并在节点焊接完成后进行拆除，工序比较繁琐，效率低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种改进的用于海洋平台的型钢组对节点及其施工方法，通过在主梁和次梁上设置配套的结构，使得主梁和次梁互相形成自锁固定结构，减少安装辅助工装的使用量，提高工作效率。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于海洋平台的型钢组对节点，其特征在于：型钢组对节点包括主梁和与主梁配合的次梁、锁定筋板，次梁的底部设有次梁锁定槽，次梁的腹部设有与锁定筋板配合的次梁锁定孔，主梁的顶部设有与次梁锁定槽配合主梁锁定槽，锁定筋板的竖边设有与次梁锁定孔配合的凸边，次梁的底部插入主梁的顶部，锁定筋板的凸边插入次梁锁定孔，形成锁定结构；主、次梁分别由上翼板、腹板和下翼板连接而成。
6.优选的，次梁的下翼板设有次梁锁定槽第一部分，次梁的腹板设有次梁锁定槽第二部分，次梁锁定槽第一、二部分连通后形成t型结构的次梁锁定槽；主梁的上翼板设有主梁锁定槽第一部分，主梁的腹板设有主梁锁定槽第二部分，主梁锁定槽第一、二部分连通后形成t型结构的主梁锁定槽。
7.进一步，次梁锁定槽第一部分为横槽，次梁锁定槽第二部分为纵槽，次梁锁定槽第一、二部分互相垂直设置，次梁锁定槽第二部分的槽体宽度大于等于主梁腹板的厚度；主梁锁定槽第一部分为横槽，主梁锁定槽第二部分为纵槽，主梁锁定槽第一、二部分互相垂直设置，主梁锁定槽第二部分的槽体宽度大于等于次梁腹板的厚度。
8.更进一步，主梁锁定槽第一部分的横槽宽度与次梁上翼板的宽度相配合，主梁锁定槽第一部分的横槽左右侧边为主横槽限位侧边，主横槽限位侧边与次梁定位槽第一部分的左右侧边相配合。
9.次梁的腹板设有次梁锁定孔，次梁锁定孔的宽度大于等于锁定筋板的板厚。
10.锁定筋板竖边设有与次梁锁定孔配合的凸边，凸边的长度小于等于次梁锁定孔的长度，锁定筋板竖边与次梁的腹板连接，锁定筋板的上横边与主梁、次梁的上翼板的下表面连接，锁定筋板的上横边的长度大于次梁锁定槽的横槽宽度，在次梁上安装锁定筋板之后，限制次梁向上移动。
11.一种用于海洋平台的型钢组对节点的施工方法，其特征在于：施工方法包括如下步骤：a、选定主梁和次梁的型钢组对节点位置，对主、次梁进行上翼板、腹板和下翼板的开槽加工，加工顺序为先翼板后腹板；b、在甲板片体施工场地，勘划出主要构件、组对节点的位置线，布设甲板片体支撑垫墩；c、根据位置线分布，将甲板片体的主梁吊装就位；d、依次吊装次梁型钢构件，对准组对节点位置，从上往下插入到主梁，安装锁定筋板，吊装顺序为先大后小；e、对型钢组对节点处的主梁、次梁进行焊接，形成新型型钢组对节点，甲板片体的型钢组对节点焊接顺序为由中间向四周。
12.相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：1、本发明所述的改进方案，型钢组对节点包括主梁和与主梁配合的次梁，次梁的底部设有次梁锁定槽，主梁的顶部设有与次梁锁定槽配合主梁锁定槽，次梁的底部插入主梁的顶部形成锁定结构，这种自锁结构牢固有效，结构简单，锁定效果好；2、本发明的技术方案的中，次梁设有t型结构的次梁锁定槽，主梁设有与次梁锁定槽相对应的主梁锁定槽，这里的主、次梁锁定槽可以根据要求现场进行开设，高效便捷，有效减少安装辅助工装的使用量，缩短海洋平台的建造周期；3、本发明结构简单、施工便捷，能够节省成本，提高工作效率，便于推广和利用。
附图说明
13.图1为本发明的实施例的分散结构示意图。
14.图2为本发明主梁的结构示意图。
15.图3为本发明次梁与锁定筋板的分散结构示意图。
16.图4为本发明实施例中主、次梁互相锁定结构示意图。
17.图5为本发明又一实施例中主、次梁互相锁定的结构示意图。
18.图6为本发明施工方法中设置位置线和支撑垫墩的工作示意图。
19.图7为本发明施工方法中设置主梁的工作示意图。
20.图8为本发明施工方法中设置与主梁配合的次梁的工作示意图。
21.图9为本发明施工方法中主、次梁互相锁定的工作示意图。
22.图10为本发明施工方法中铺设甲板板的工作示意图。
23.附图标记：1主梁、2甲板板、3位置线、4支撑垫墩、5次梁；10主梁上翼板、20主梁腹板、30主梁下翼板；
11主锁定槽第一部分、12主横槽限位侧边；21主锁定槽第二部分、22主纵槽限位侧边、23主梁腹板上端；50次梁上翼板、60次梁腹板、70次梁下翼板；61次锁定槽第二部分、62次纵槽限位侧边、63次梁腹板下端、64次梁锁定孔；70次梁下翼板、71次梁锁定槽第一部分、72次梁下翼板连接端；8锁定筋板、81锁定筋板竖边、82锁定筋板凸边、83锁定筋板上横边。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.本发明提供了一种用于海洋平台的型钢组对节点，具体参见图1，其与现有技术的区别在于：型钢组对节点包括主梁1和与主梁配合的次梁5，次梁的底部设有次梁锁定槽，主梁的顶部设有与次梁锁定槽配合主梁锁定槽，次梁的底部插入主梁的顶部形成锁定结构，这里插入方式是完全插入，如果次梁和主梁的高度相同，即次梁的顶部与主梁的顶部持平，次梁的底部与主梁的底部持平，如果次梁的高度小于主梁，则次梁的顶部与主梁持平，次梁的底部卡设在主梁的中部位置。具体来说，这里主、次梁可以采用工字钢、h字钢或者其它组合钢梁的形式，主、次梁分别由上翼板、腹板和下翼板连接而成。
26.使用时，次梁底部的次梁锁定槽从上往下插入主梁顶部的主梁锁定槽，使得次梁的腹板与主梁的腹板之间形成互相锁定的结构，同时次梁的上翼板交错并嵌入主梁的上翼板，使得主、次梁的顶部保持持平，这种互相锁定结构牢固、安全，同时锁定的精度准确，同时避免了主、次的移动，同时结构简单、便于施工。
27.实施例1本发明的型钢组对节点包括主梁和与主梁配合的次梁，次梁的底部设有次梁锁定槽，主梁的顶部设有与次梁锁定槽配合主梁锁定槽，次梁的底部插入主梁的顶部形成锁定结构，两者形成垂直交叉锁定，同时限制两者之间的摆动和上下位置的移动。同时，这里的主、次梁结构分别由上翼板、腹板和下翼板连接而成，上、下翼板较腹板而言向外延伸并凸起，这里上、下翼板可以宽度相同，也可以根据具体的施工需要设置不同尺寸和宽度。
28.具体来说，次梁的下翼板设有次梁锁定槽第一部分，次梁的腹板设有次梁锁定槽第二部分，次梁锁定槽第一、二部分连通后形成t型结构的次梁锁定槽；主梁的上翼板设有主梁锁定槽第一部分，主梁的腹板设有主梁锁定槽第二部分，主梁锁定槽第一、二部分连通后形成t型结构的主梁锁定槽。这里的次梁锁定槽第一部分可以为方形槽（即槽口的两边互相平行）也可以是梯形槽（即槽口的两边呈对称或者不对称的斜边），主梁锁定槽的第一部分结构与次梁锁定槽第一部分结构相对应设置，即主梁锁定槽第一部分为与次梁锁定槽相同的方形槽或者对应的梯形槽，这里梯形槽的精度要求会更高，但是锁定效果也更好，不易松动。
29.优选的，次梁锁定槽第一部分为横槽，次梁锁定槽第二部分为纵槽，次梁锁定槽第一、二部分互相垂直设置，次梁锁定槽第二部分的槽体宽度大于等于主梁腹板的厚度，这里横槽与纵槽之间垂直设置；主梁锁定槽第一部分为横槽，主梁锁定槽第二部分为纵槽，主梁
锁定槽第一、二部分互相垂直设置，主梁锁定槽第二部分的槽体宽度大于等于次梁腹板的厚度，这里横槽与纵槽之间垂直设置。次梁锁定槽第二部分的深度小于次梁腹板的高度；主梁锁定槽第二部分的深度小于主梁腹板的高度。
30.更进一步，主梁锁定槽第一部分的横槽宽度与次梁上翼板的宽度相配合，主梁锁定槽第一部分的横槽左右侧边为主横槽限位侧边，主横槽限位侧边与次梁定位槽第一部分的左右侧边相配合。
31.锁定筋板设有与次梁配合的锁定筋板竖边，锁定筋板竖边上设有向外凸起的锁定筋板凸边，次梁的腹板上部设有与锁定筋板凸边配合的次梁锁定孔，次梁锁定孔与次锁定槽第二部分在沿竖直方向错开设置，这里所述的竖直方向是指与次梁腹板垂直的方向。
32.本发明还有如下技术特点：1、主梁锁定槽与次梁锁定槽的高度之和等于次梁的横剖面总高度，且主梁锁定槽与次梁锁定槽的高度之比小于等于次梁与主梁的横剖面面积之比，以减少因开槽加工而造成的主梁横剖面面积损失，保证主梁强度。
33.2、锁定筋板上部宽度要大于主梁锁定槽，其作用1）在主、次梁的原锁定结构的基础上增加了竖向锁定，可防止次梁向上拔出，2）增大型钢组对节点处主梁方向的横剖面面积，可以提高型钢组对节点的强度，3）锁定筋板作为次梁防倾肘板，可防止海洋平台结构受力引起的次梁扭转倾斜。
34.本发明的积极进步效果在于：本发明的新型型钢组对节点在不改变海洋平台整体结构形式的前提下，减少了参与组成节点的型材构件数量，从而减少施工时的构件吊装次数，在海洋平台建造过程中能节约吊装设备的投入资源，降低生产成本。
35.本发明的新型型钢组对节点在不改变海洋平台整体结构形式的前提下，使得纵、横两个方向的型材构件都能保持结构连续，受力更均衡。
36.本发明的新型型钢组对节点使得型钢在组对时能够自行相互形成锁定结构，不需要预先安装额外定位工装或码板，可大大减少工作量。
37.本发明的施工方法可以简化海洋平台水平甲板片体型钢组对的施工步骤，减少各道工序的作业时间，能显著提升水平甲板片体的生产效率，缩短建造周期。
38.实施例2一种新型海洋平台型钢组对节点包括主梁、次梁；主梁、次梁的横截面形式可以为h型钢、工字钢或组合钢梁，由上翼板、腹板、下翼板组成；次梁从上往下插入到主梁中，形成锁定结构。
39.在型钢组对节点位置，参与组对的主梁上翼板设置主梁锁定槽第一部分，其横槽两侧分别形成主横槽限位侧边；主梁腹板设置主梁锁定槽第二部分，纵槽从主梁腹板上端向下延伸，开槽高度不超过主梁腹板高度，其两侧分别形成主纵槽限位侧边；主梁下翼板沿主梁纵向方向保持连续。主梁在型钢组对节点位置处不断开，沿主梁纵向方向保持结构连续。
40.在型钢组对节点位置，参与组对的次梁上翼板沿主梁纵向方向保持连续；次梁腹板设置次梁锁定槽第二部分，次梁纵梁从次梁腹板下端向上延伸，开槽高度不超过次梁腹板高度，其两侧分别形成次纵梁限位侧边；次梁下翼板设置次梁锁定槽第一部分，次梁横槽两侧分别形成次横槽限位侧边。次梁在型钢组对节点位置处不断开，沿次梁纵向方向保持
结构连续。
41.在型钢组对节点位置，次梁从上往下插入到主梁中，使得次梁腹板插入到主梁腹板开槽之中，主梁腹板纵槽两侧的主纵槽限位侧边分别与次梁腹板侧面连接，形成锁定结构，限制了次梁的横向左右移动以及主梁的纵向前后移动，使得组对施工过程中无需安装临时固定工装。
42.在型钢组对节点位置，次梁从上往下插入到主梁中，使得主梁腹板插入到次梁腹板开槽之中，次梁腹板纵槽两侧的次纵槽限位侧边分别与主梁腹板侧面连接，形成锁定结构，限制了主梁的左右侧向移动以及次梁的纵向前后移动，使得组对施工过程中无需安装临时固定工装。
43.在型钢组对节点位置，主梁上翼板横槽两侧的主横槽限位侧边分别与次梁上翼板的两侧连接；主梁腹板上端与次梁上翼板的下表面相连接，对次梁形成竖向支撑，限制了次梁向下移动，使得次梁在组对施工过程中无需安装定位工装。
44.在型钢组对节点位置，锁定筋板的竖边与次梁的腹板连接，锁定筋板的上横边与主梁、次梁的上翼板的下表面连接，限制了次梁向上移动，使得主、次梁无法上下分离。
45.本发明的锁定筋板可以呈三角形、四边形等形状，这里的凸边可以是方形、三角形、半圆形或者楔形凸起结构，具体凸边的数量根据可以工程的相关技术要求来进行确定，这里就不再赘述了。
46.在一个应用场景中，在型钢组对节点位置，次梁下翼板横槽两侧的次横槽限位侧边分别与主梁下翼板的两侧连接；次梁腹板下端与主梁下翼板的上表面相连接。
47.在一个应用场景中，在型钢组对节点位置，次梁下翼板横槽两侧的次横梁限位侧边分别与主梁腹板的两个侧面连接；次梁腹板下端与主梁下翼板的上表面不连接。
48.主横槽限位侧边可设置焊接坡口，主纵槽限位侧边以及主梁腹板上端可设置焊接坡口或过焊孔；次纵槽限位侧边以及次梁腹板下端可设置焊接坡口或过焊孔，次横槽限位侧边可设置焊接坡口。
49.需要说明的是，本发明没有对焊接坡口、过焊孔进行过多的描述，在实际的施工过程中，可以参考海洋平台结构工程的相关施工方法进行实现。
50.主梁、次梁根据其纵向方向所涉及的型钢组对节点数量，在其纵向不同位置设置多个本发明的新型型钢组对节点。
51.实施例3一种用于海洋平台的型钢组对节点的施工方法，施工方法包括如下步骤：a、选定主梁和次梁的型钢组对节点位置，对主、次梁进行上翼板、腹板和下翼板的开槽加工，加工顺序为先翼板后腹板；b、在甲板片体施工场地，勘划出主要构件、组对节点的位置线3，布设甲板片体支撑垫墩4；c、根据位置线分布，将甲板片体的主梁吊装就位；d、依次吊装次梁型钢构件，对准组对节点位置，从上往下插入到主梁，安装锁定筋板，吊装顺序为先大后小；e、对型钢组对节点处的主梁、次梁进行焊接，形成新型型钢组对节点，甲板片体的型钢组对节点焊接顺序为由中间向四周。
52.a步骤中，次梁的底部设有次梁锁定槽，主梁的顶部设有与次梁锁定槽配合主梁锁定槽，次梁的下翼板设有次梁锁定槽第一部分，次梁的腹板设有次梁锁定槽第二部分，次梁锁定槽第一、二部分连通后形成t型结构的次梁锁定槽；主梁的上翼板设有主梁锁定槽第一
部分，主梁的腹板设有主梁锁定槽第二部分，主梁锁定槽第一、二部分连通后形成t型结构的主梁锁定槽。
53.a步骤中，次梁锁定槽第一部分为横槽，次梁锁定槽第二部分为纵槽，次梁锁定槽第一、二部分互相垂直设置，次梁锁定槽第二部分的槽体宽度大于等于主梁腹板的厚度；主梁锁定槽第一部分为横槽，主梁锁定槽第二部分为纵槽，主梁锁定槽第一、二部分互相垂直设置，主梁锁定槽第二部分的槽体宽度大于等于次梁腹板的厚度。
54.e步骤中的焊接过程如下：e1、焊接主梁腹板与次梁腹板之间的角接焊缝，焊接方向为从下往上；e2、焊接次梁腹板下端与主梁下翼板上表面之间的角接焊缝；e3、焊接主梁腹板上端与次梁上翼板下表面之间的角接焊缝；e4、焊接主梁下翼板与次梁下翼板横槽两侧边的对接焊缝；e5、焊接主梁上翼板横槽与次梁上翼板两侧边的对接焊缝，2条焊缝沿着同一方向同时进行焊接；e6、焊接锁定筋板与主、次梁的连接焊缝，e7、完成单个型钢组对节点焊接后，重复e1
‑
e6，由甲板片体中间向四周依次完成甲板片体的其他多个型钢组对节点焊接。
55.实施例4参考附图1至附图5,一种新型海洋平台型钢组对节点包括主梁1、次梁5；主梁、次梁的横截面形式可以为h型钢、工字钢或组合钢梁。
56.次梁5从上往下插入到主梁1中，相互形成锁定结构。
57.主梁1由主梁上翼板10、主梁腹板20、主梁下翼板30组成。
58.主梁上翼板10设置主锁定槽第一部分11，其两侧分别形成主横槽限位侧边12；主梁腹板20设置主锁定槽第二部分21，主锁定槽第二部分21从主梁腹板的上端向下延伸，主锁定槽第二部分21高度不超过主梁腹板20高度，其两侧分别形成主纵槽限位侧边22；主梁下翼板30沿主梁纵向方向保持连续。主梁在型钢组对节点位置处不断开，沿主梁纵向方向保持结构连续。
59.次梁5由次梁上翼板50、次梁腹板60、次梁下翼板70组成。
60.次梁上翼板50沿次梁纵向方向保持连续；次梁腹板60设置次锁定槽第二部分61，次锁定槽第二部分61从次梁腹板的下端向上延伸，次锁定槽第二部分61高度不超过次梁腹板高度，其两侧分别形成次纵槽限位侧边62；次梁下翼板70设置次梁锁定槽第一部分71，其两侧分别形成次横槽限位侧边72。次梁5在型钢组对节点位置处不断开，沿次梁b纵向方向保持结构连续。
61.在型钢组对节点位置，次梁5从上往下插入到主梁1中，使得次梁腹板60插入到主锁定槽第二部分21之中，主锁定槽第二部分21两侧的主纵槽限位侧边22分别与次梁腹板60侧面连接，形成锁定结构，限制了次梁5的横向左右移动以及主梁1的纵向前后移动。
62.在型钢组对节点位置，次梁5从上往下插入到主梁1中，使得主梁腹板20插入到次锁定槽第二部分61之中，次锁定槽第二部分61两侧的次纵槽限位侧边62分别与主梁腹板20侧面连接，形成锁定结构，限制了主梁1的左右侧向移动以及次梁5的纵向前后移动。
63.在型钢组对节点位置，主锁定槽第一部分11两侧的主横槽限位侧边12分别与次梁上翼板60的两侧连接；主梁腹板的上端与次梁上翼板60的下表面相连接，对次梁5形成竖向支撑，限制了次梁5向下移动，使得次梁5在组对施工过程中无需安装定位工装。
64.在型钢组对节点位置，锁定筋板竖边81与次梁腹板60连接，锁定筋板上横边83与
主梁上翼板10、次梁上翼板50的下表面连接，限制了次梁5向上移动，使得主梁1、次梁5无法上下分离。
65.参考附图4,在一种实施例中，次梁锁定槽第一部分71两侧的次横槽限位侧边72分别与主梁下翼板30的两侧连接；次梁腹板下端63与主梁下翼板30的上表面相连接。
66.参考附图5,在另一种实施例中，次锁定槽第二部分61两侧的次纵槽限位侧边62分别与主梁腹板20的两个侧面连接；次梁腹板的下端63与主梁下翼板30的上表面不连接。
67.图中：1主梁、10主梁上翼板、主锁定槽第一部分11、主横槽限位侧边12、20主梁腹板、主锁定槽第二部分21、主纵槽限位侧边22、30主梁下翼板。
68.5次梁、50次梁上翼板、60次梁腹板、次锁定槽第二部分61、次纵槽限位侧边62、63次梁腹板下端、64次梁锁定孔、70次梁下翼板、71次梁锁定槽第一部分、72次梁下翼板连接端；8锁定筋板、81锁定筋板竖边、82锁定筋板凸边、83锁定筋板上横边主横槽限位侧边12可设置焊接坡口，主纵槽限位侧边22以及主梁腹板上端23可设置焊接坡口或过焊孔；次纵槽限位侧边62以及次梁腹板下端63可设置焊接坡口或过焊孔，73次梁下翼板连接端可设置焊接坡口。
69.需要说明的是，本发明没有对焊接坡口、过焊孔进行过多的描述，在实际的施工过程中，可以参考海洋平台结构工程的相关施工方法进行实现。
70.主梁1、次梁5根据其纵向方向所涉及的型钢组对节点数量，在其纵向不同位置设置多个本发明的新型型钢组对节点。
71.参考附图6至附图10,一种新型海洋平台型钢组对节点的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：步骤一：对主梁、次梁型钢组对节点位置进行上翼板、腹板、下翼板的加工，加工顺序为先翼板后腹板；步骤二：在甲板片体施工场地地面勘划出主要构件的位置线，布设甲板片体支撑垫墩；步骤三：根据位置线分布，将甲板片体的主梁吊装就位,并将主梁与支撑垫墩固定连接；步骤四：吊装次梁型钢构件，对准组对节点位置，从上往下插入到主梁，次梁吊装顺序为先大后小；步骤五：对型钢组对节点处的主梁、次梁进行焊接，形成新型型钢组对节点，由中间向四周依次完成甲板片体的所有型钢组对节点焊接。
72.步骤六：在型钢网格结构上表面铺设甲板板，组成海洋平台甲板片体。
73.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。