自1961年世界首座半潜平台诞生至今,该型平台经历了6个发展阶段。半潜平台的发展2008年栾苏、韩成才等[4]研究总结了各代半潜平台的发展历程,第一代半潜平台出现在20世纪60年代,由坐底式平台发展而来,平台作业水深仅90~180m,采用锚泊定位,此阶段的平台结构布局大多不合理,设备自动化程度低,第二代半潜平台以Bulford Dolphin,Ocean Baroness,Noble Therald Martin为代表,作业水深180~600m,钻深超过20000英尺,采用锚泊定位,设备自动化程度仍不高,第三代半潜平台发展阶段为1980~1985年,如Sedco 714,Atwood Hunter,Atwood Eagle等平台,作业水深达450~1500m,钻深多为25000英尺,采用锚泊定位,结构较合理,操作自动化程度不高,第四代半潜平台有Jack Bates ,Noble Amos Runner,Noble Max Smith等平台,多建于90年代,作业水深达1000~2000m,钻深多为25000英尺和30000英尺,锚泊与推进器定位结合,有自动化甲板设备,此阶段的综合性能提高,第五代半潜平台出现在2000~2005年间,如Ocean Rover,Sedco Energy,Sedco Express,作业水深达到了1800~3600m,钻深介于25000~37500英尺,采用动力定位系统,辅以锚泊定位,可适应更加恶劣的海洋环境,此阶段平台多采用模块化甲板结构,自动化程度大为提高,第六代半潜平台,后续建造的AkerH-6e,GVA7500,MSCDSS21等作为当今世界最先进的半潜平台,作业水深已达2550~3600m,钻深超过3万英尺,采用动力定位系统,平台结构优化可变载荷更大,具备极好的作业能力和可适应性[4]。81906
2 平台结构节点的特点
李润培,王志农编撰的《海洋平台强度分析》[5]中,总结了管状和箱型两类节点。
管状节点,由管子直接焊接而成,主要用于钢质固定式平台的导管架结构和自升式平台的桁架式桩腿结构等。其中直径较小的称为撑管(brace,branch),直径较大的称为弦管(chord),撑管与弦管有不同的连接形式,并且一根弦管上可不止连接一根撑管,常见T型、Y型、K型和TK型的节点,有时为增加节点强度,便采取局部加强措施,如将节点附近的弦管壁局部加厚形成节点罐(joint can),或在接头处加肘板或撑板,加撑板可以增加撑管与弦管的焊缝长度,使撑管传递的荷载分散到较大面积上,但撑板与管子连接线处的应力集中仍很严重,多数管节点仍采用局部增厚或用更高屈服强度的材料来加强[5]。论文网
箱型节点主要用于半潜平台立柱与下浮体、立柱与桁撑、桁撑与平台甲板处的连接。平台下浮体,立柱及桁撑等结构的尺寸较大,其结构连接处属于大型节点结构,目前大型节点常采用管型到箱型的过渡即箱型节点,较管型节点相比,其外形简单,制作容易,可采用直线焊缝,焊接条件好,可提高焊接质量;焊缝探伤也较管型节点的曲线焊缝方便,易保证探伤精度;箱型节点的荷载传递平顺,应力分布均匀。而管状节点的应力分布复杂,应力集中较多。虽然箱型节点在自重和水阻力上不可避免地增加,但也只相当于在结构总重量上增加0。1%~0。4%,实际中可忽略不计[5]。
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