1 工程概況
WZ11-1WHPA平臺為一座4樁4腿12口槽的井口平臺, 平臺上部模塊尺寸為31 000 mm×33 500 mm×34 500 mm, 如圖1, 有4層甲板 (甲板和標高分別為底底層甲板EL (+) 16 500 mm;底層甲板EL (+) 19 500 mm;中層甲板EL (+) 27 500 mm;頂層甲板EL (+) 34 500 mm) , 外加一座35人配置的生活樓, 上部模塊理論吊裝重量1 916 t (不包括生活樓) , 根據重量控制報告, 上部模塊重心偏離平臺中心x=3.811 m, y=0.5 m, 如圖2。為了確定上部模塊比較準確的重心, 合理配置索具, 業(yè)主方要求對WZ11-1 WHPA平臺上部模塊進行陸地現(xiàn)場稱重。平臺的滑靴間距和布置如圖3。
圖1 WZ11-1WHPA平臺三維模型 下載原圖
圖2 WZ11-1WHPA平臺上部模重心位置 下載原圖
圖3 WZ11-1WHPA平臺上部模塊滑靴布置 下載原圖
2 稱重方案及風險分析
(1) 因WZ11-1WHPA平臺上部模塊的腳靴和滑靴為直接焊接固定, 稱重時需切開, 同時腳靴和腿柱采用卡板方式連接 (圖4) , 這樣給稱重工作帶來許多不確定因素, 需要進行方案設計。
圖4 WZ11-1WHPA腳靴和滑靴及腿柱連接 下載原圖
(2) 建造場地對上部模塊的建造通常采用為正造法, 這樣通過一層層的空間組對, 腿柱與腿柱之間存在有一定建造預應力, 在腿柱完全割斷后可能產生水平位移, 使稱重工作存在較大風險。
(3) 腳靴在切斷過程中, 當切斷余量小于一定數(shù)值時可能發(fā)生腳靴變形或結構物突然下降, 造成上部模塊變形或倒塌。
(4) 在腳靴的切割過程中, 由于空間有限, 腳靴內的氣體膨脹易發(fā)生氣體集中噴發(fā), 燙傷施工人員。
(5) WZ11-1WHPA平臺上部模塊偏心嚴重, 4個腿柱受力不均勻, 給布頂工作帶來一定的難度, 受力情況見表1。
表1 WZ11-1WHPA平臺的4個樁腿受力分布k N 下載原表
3 稱重方案的制定
通過以上方案的分析, 結合以前的稱重經驗, 制定稱重方案如下:
(1) 在A2、B2腿柱布置6個250 t的千斤頂, 在A1、B1腿柱布置4個250 t的千斤頂, 千斤頂?shù)牟贾萌鐖D5。
(2) 在滑靴上450 mm位置增加50 mm厚的雙層環(huán)板, 間距為400 mm, 同時在相應位置增加加強筋板, 雙層環(huán)板的布置如圖6。
(3) 切割位置定于滑靴頂部起50 mm的位置, 采用半自動切割機進行操作。為了保證切割的安全, 應計算出腿柱的切斷的最小剩余量, 保證模塊不會發(fā)生下沉。切割剩余的位置不得與置頂?shù)奈恢弥丿B, 以便千斤頂布置完畢后, 進行最后的切割。
圖5 千斤頂?shù)牟贾?nbsp; 下載原圖
圖6 稱重環(huán)板布置 下載原圖
(4) 預切割完畢后, 立即增加防止腿柱出現(xiàn)過大位移的導向限位板, 導向限位板的增加應避開置放千斤頂?shù)奈恢? 導向限位板與腿柱的間隙不大于5 mm。
(5) 在完成上述工作后, 開始預切割, 完畢后開始安裝調試稱重系統(tǒng), 利用稱重系統(tǒng)承擔一部分模塊重量 (85%~90%) , 然后手工切斷余量部分, 將重量全部轉移到千斤頂上, 由稱重系統(tǒng)將模塊平穩(wěn)下放, 完成腳靴和滑靴連接的全部切割工作。
4 計算分析
針對稱重方案的結構局部強度進行計算分析。
4.1 基礎數(shù)據
滑靴和稱重結構新增鋼板的材質為GB/T1591—2008《低合金高強度結構鋼》[1]的Q345B, 材料的屈服極限強度σs=34.5 k N/cm2。
千斤頂?shù)墓ぷ骺臻g高度H=400 mm, 為圓柱形, 外徑N=300 mm;面積A=675 cm2, 剪切面積As=b×h=5×45=225 cm2;慣性矩IX=218 906 cm4。
根據支點反力和千斤頂?shù)牟贾每芍? 力最大出現(xiàn)在B2支點下, 該支點力P=7 118 k N (表1) , 千斤頂數(shù)量為6, 千斤頂與環(huán)板的尺寸如圖7。
圖7 千斤頂與環(huán)板的尺寸 下載原圖
單個千斤頂?shù)淖畲笫芰?
考慮1.5的經驗安全系數(shù), 彎矩M=1.5M1=55 164 k N·cm, 力P2=1.5P1=1 779 k N。
4.2 彎屈應力校核
根據AISC.F1-1[2]:
彎曲應力滿足要求。
4.3 剪切應力校核
根據AISC.F4-1[3]:
剪切應力滿足要求。
4.4 滑靴筋板應力校核
筋板與環(huán)板的尺寸, 如圖8。
圖8 筋板與環(huán)板尺寸 下載原圖
式中:tw為滑靴筋板厚度, cm;N為千斤頂直徑, cm;k為滑靴頂板厚度, cm。
根據AISC.F1-1:
局部應力滿足要求。
5 稱重步驟
組對稱重用的環(huán)板和加強板, 需要細化組裝順序, 避免造成焊接困難。自動切割腳靴至剩余量 (指定位置、指定高度) 的位置避開布置千斤頂?shù)膮^(qū)域。組對用于防止水平位移的導向板 (只與滑靴側焊接) 間隙在5 mm以內[4]。
(1) 安裝千斤頂并調試稱重系統(tǒng)。
(2) 利用稱重系統(tǒng)承擔85%~90%的模塊重量。
(3) 用手工切斷剩余部分, 模塊重量將全部轉移到千斤頂上。
(4) 稱重系統(tǒng)將模塊平穩(wěn)下放, 完成重量轉移。
(5) 稱重系統(tǒng)開始工作, 顯示模塊重量。取5次結果做平均值, 完成稱重測量。
(6) 稱重結束, 將導向板與腳靴焊接固定, 切割開環(huán)縫用氣刨刨開坡口焊接完成, 稱重工作全部結束。稱重后滑靴和腳靴的連接如圖9。
圖9 稱重結束后滑靴和腳靴的連接 下載原圖
6 結語
通過實踐證明, 經過精心的方案設計和相應的結構強度計算, 可以避免一些潛在的風險因素。