海洋结构物吊装索具配置研究

海洋结构物吊装索具配置研究

王志迎

（广州天丰电力工程设计有限公司广东广州510000）

摘要：文章探究分析了配扣的基本原理与限制配扣的各种因素，然后借助Excel表格制作配扣运算公式来规划吊装索具。

关键词：海洋工程；吊装索具；配扣分析

对于海洋石油开发的繁琐性特征，各种海洋工程及其有关设备的设置模式多种多样。海洋工程安装流程包括三个过程，即装船、运送、海上安置。结构物装船形式包含拖拉装船与吊装装船两类，而海上安装处理形式包含滑移入水、吊起、浮托法。

针对海洋结构物整体施工项目中，包含很多设备和人员起吊工作，如船只之间的倒驳施工、主项目船上设备归位、员工的上船和下船、插桩施工、打桩工作等。而且，码头装船的作业流程中，微型吊管架、微型拼块能直接借助浮吊吊装入船，而拼块上有关设备也能以履带吊吊装入船。

1、吊装索具的搭配介绍

首先采用SACS系统结构创模做起吊分析运算，获得具体结构物重心和各吊扣吊绳力，接着结合计算结果搭配适宜的索具。为节省工程成本，通常优先考虑仓库的高效老扣，若无适宜的老扣，就大配备采购新扣[1]。索具搭配结束后，老旧就要提前设置进行拉力测试，新扣就要及时购入。配扣过程，考量到工期紧张，能先采取详设的起吊研究配扣，但采购新扣之前要和安装确定的起吊研究搭配的索具对比核查是否处于偏差范围（0.25%）之内。若在偏差范围内，就根据详设起吊研究配的扣能够应用，若不在偏差范围内，最后按照安装确定起吊研究结果为规范配扣。而且，还应当配备备用件，为解决操作中可能产生的索具问题奠定基础。

2、配扣的基本原因

限制配扣的因素很多，但吊装索具的搭配运算原理均是相同的，为更好描述配扣运算的工作原理，此处选取较为良好的结构物（长方体）来创模，实体仿真吊装状况见图1所示。

3、制约配扣的各种因素介绍

配扣运算过程，制约因素较多，主要包括以下几种：（1）起重设备吊机的齿轮距；（2）导管架、拼块吊点的模式；（3）导管架倾斜度；（4）平均吊点。

根据结构物起吊模式，选择船舶资源。然后按照港池深度、码头高度、起重设备的吊高、距离等，检查起重设备是否符合起吊需要。结合施工计划确定起吊部位，再配置索具，配扣过程要妥善解决各种影响要素。

3.1起重设备吊机的齿轮距

吊机齿轮距不一样，即采用不同的起重设备，那么a、b、c、d坐标也不一样，极大影响到索具搭配长度。选好起吊方案之后，就选定了齿轮距。

吊机包含单钩、双钩、四钩模式，不同模式的吊机结构，其齿心距的选取形式不同，如图3示，其体现了齿心距的具体选取方法，从而能在配扣过程明确a、b、c、d的具体坐标。

图4含倾斜度导管架结构的轴向示图

见图4示，AB是吊管架腿，整个坐标轴X-Y-Z，局域坐标轴x-y-z，bc是吊点纵向长，d是c点于平行面的投影，这一水平面是吊高终端的平面。若已知至导吊点纵向坐标和Y、X之间的夹角是α、β，导管架和水平面夹角是γ，S1是水平面，S2是管腿纵轴和吊点纵向轴组成的剖面。通过管腿长度AB与竖向标高AC，就能获得γ值，进而求出吊点坐标：

x=df=bc·sinr·sina（7）

y=de=bc·sinr·sinβ（8）

3.3结构物吊点模式

吊点的模式包括含吊耳到点的和柱形的吊点，海洋工程的吊点可以均是含吊耳的吊点，也可以均为吊柱模式的吊点，也可以为含吊耳的和吊柱模式的综合。含吊耳的吊点根据不同结构物模式也存在区别，拼块方面、导管架方面、吊装结构方面与撑杆方面都有差别[3]。柱式吊点也由于钢丝绳索具的捆绑形式不同也存在区别，有缠绕在主立柱表面，有缠绕于柱式臂表面。

含吊耳的吊点包括导管架结构上的和拼块上的与单点的三类模式，吊柱式吊点就包括：钢丝绳琵琶端环套于立柱表面，钢丝绳琵琶端环套于水平柱表面两种模式。

3.4平均吊高

如果结构物吊点组成一个水平面，则吊点吊高一样。若结构物吊点未组成一个水平面，则吊点吊高不同。针对这两种现象，在配扣运算时，需谨慎处置。

含吊耳的吊点和吊柱融合，促使含吊耳的吊点和吊柱的竖轴平均吊高有区别，所以在配扣运算时，两类模式的吊点平均吊高不一样，运算表格上要呈现出来。每个吊点不在相同的水平面上。

4、结论

（1）对不同模式的结构物配置，需妥善解决各影响要素，如吊点模式、平均吊高、立柱斜度、吊钩等。了解这类影响因素并妥善解决，配扣方可精准，索具配备才会稳定。

（2）吊耳式吊点和吊柱式吊点衔接的索具模式不一样，配扣的工作原理相同，但简化模拟方式不同。吊耳式吊点衔接的索具，通常把耳口、卡环、吊扣、钩端总体简化为线性；吊柱式吊点衔接的索具几乎都为环形扣，通常把吊柱、吊扣、钩端总体简化为环形。

（3）单斜和双斜的导管腿，吊点出现移动，灵活解决倾斜干扰的偏移坐标和吊高。偏移坐标应在配扣时分析，但因为小角度偏斜限制的吊高差通常很小，能忽略不计，简化配置模型，促使配扣过程简洁化。

（4）把常用结构物吊装的搭配计算制成Excel表格，配置处理中简易便捷。根据具体结构物特征，灵活应用使用各种结构物吊装的搭配计算结果，就能在实际项目迅速搭配出吊装索具，推进施工进度。

参考文献：

[1]王德旭.海洋工程模块近海吊装方案设计研究[D].大连理工大学，2017.

[2]李会通，王芳.海洋钻井平台塔形井架整体安装方式探讨[J].石油和化工设备，2017，20（06）：19-24.

[3]陈可钦，叶海宾.大型平板结构物吊装入水砰击力计算准则及应用[J].中国石油和化工标准与质量，2013，33（13）：189-190.