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(xiàng)目包含多個(gè)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(lái)完成。根據(jù)現(xiàn)有資源，巴西FPSO 項(xiàng)目設(shè)計(jì)的上撐桿可以滿足模塊吊裝的要求，僅需要設(shè)計(jì)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(diǎn)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(jì)，且截面設(shè)計(jì)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(gè)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(tái)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(jì)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(jì)。對(duì)于大型模塊及模塊吊點(diǎn)跨距較大時(shí)，可選用三節(jié)撐桿整體吊裝，對(duì)于質(zhì)量較輕及吊點(diǎn)跨距較小時(shí)，可采用兩節(jié)撐桿或者單節(jié)撐桿吊裝。截面設(shè)計(jì)為多孔式，方便根據(jù)不同吊點(diǎn)跨距選擇對(duì)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(qiáng)度校核

下?lián)螚U整體強(qiáng)度采用SACS 軟件進(jìn)行校核，由于SACS 軟件無(wú)法校核截面開(kāi)孔，因此采用ANSYS 軟件對(duì)截面開(kāi)孔處進(jìn)行局部校核。下?lián)螚U的連接處參照Herrma 設(shè)計(jì)吊耳進(jìn)行校核。

1.2.1 下?lián)螚U整體強(qiáng)度校核

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

表1 中總結(jié)了不同材質(zhì)及不同截面SACS 計(jì)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(jì)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(jì)算模型及下?lián)螚U截面形式示意圖

表1 下?lián)螚USACS 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)

圖3 SACS 計(jì)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(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)

由于SACS 無(wú)法模擬下?lián)螚U開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，采用ANSYS 對(duì)下?lián)螚U進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)校核，校核結(jié)果如圖4 所示：

圖4 ANSYS 計(jì)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(jì)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(jì)）

采用900MT 作為輸入載荷，提取下?lián)螚USACS 整體計(jì)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(jì)結(jié)果表明，吊點(diǎn)跨距對(duì)連接處彎矩影響較大，較大彎矩值直接影響水平焊縫的強(qiáng)度。因此對(duì)撐桿截面參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，增大撐桿高度，同時(shí)適當(dāng)增大水平焊縫距離，優(yōu)化后的撐桿連接處強(qiáng)度校核結(jié)果如表4 所示：

表3 900MT 設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)撐桿設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，減少了撐桿整體重量，改變了撐桿設(shè)計(jì)形式，從使用效率及經(jīng)濟(jì)性都有了較大提升，為后續(xù)吊裝撐桿設(shè)計(jì)提供了參考和借鑒經(jīng)驗(yàn)。