框架式簡易整平平臺的設計應用

1、框架式簡易整平平臺的設計應用 韓其新 (北海船廠) 提 要 本文介紹了一種用于長江口水域治理的新型整平平臺。該平臺具有在水深29米、風力6級、流速2.8m/s、波高1.2米的工況下，通過調配載實現坐底、拋石筑壩、整平、自浮、移位的功能。文中就該平臺的設計條件、主要技術參數、設計載荷的選取、載荷的組合情況、平臺的穩(wěn)性及其使用條件作了說明。該平臺具有結構簡單、造價低的特點，已于1999年交付使用，整平效率明顯高于其它同類設施，各項性能指標均滿足設計和使用要求。Summary This paper presents a new type leveling-platfor

2、m to be used for harnessing an estuary of the yangtze-river. The leveling-platform has some functions of floating and bottom-supported and riprap and leveling and shifting as the environmental condition is as follows. The water depth of working is in two meter to mine meter and the wind force is les

3、s than six scale of Beaufort wind and the flow velocity is less than 2.8m/s and the wave-height is lower than 1.2 meter. The paper describes the design environmental conditions, principal particulars, alternative design load, loading combination, stability and service conditions of the platform. The

4、 platform is simply construction and cost effective design. It is to be put into service in 1999. It has a high efficiency of leveling as compared with similar devices. All of the performance indexes are to the satisfaction of the design and operational requirements. 關鍵詞 框架式 簡易 整平平臺  1 前 言

5、長江口航道疏浚工程屬國家“九五”重點工程項目，一航局航務二公司為該工程的主要施工單位之一。為確保工程質量、進度、效益和安全，急需一座特殊形式的整平平臺，以滿足施工過程中漂浮、移位、坐底、拋石整平、上浮、再漂移的要求。我廠受航務二公司的委托承接了該平臺的設計研究和制造任務。我廠技術人員在深入細致地調研、論證的基礎上，進行了必要的試驗，從而較好地解決了諸多技術難題，尋求到較為合理的設計方案，設計出了既滿足施工要求，又高效、低價的簡易整平平臺。該整平平臺于1998年8月完成設計，1999年初建成并交付使用后，整平效率明顯高于其他同類設施，各項性能指標均滿足設計要求。 2 設計條件和主要技術參數1工作

6、條件服務水域： 長江口水域工作水深： 2.09.0M風力： 6級（按6級突風設計）水流速度： 2.8m/s波高： 1.2M停靠船舶： 2000載重噸駁船2自存條件當風力10級、水深9米、波高2.8米時，平臺能就地拋錨抗風；當風力10級、波高2.8米時，平臺拖至異地坐底抗風；平臺性能滿足二類航區(qū)拖航。3主要技術參數總長： 57.0M型寬： 25.0M艏艉樓型深： 12.0M片體型寬： 4.5M片體型深： 5.0M滿載吃水： 3.5M輕載吃水： 2.6M內開口尺寸： 42.0M×16.0M作業(yè)水深： 2.09.0M石料艙容積： 400M3主調載泵排量： 480m3/h×2臺(雙

7、向)輔調載泵排量： 192m3/h×2臺(雙向)克令吊： 2臺，15T×22M整平機： 1臺錨機： 3臺，35T船員： 40人坐底壓力： 4t /m2，線負荷6t / m3 設計載荷及荷載組合該平臺受風、浪、流、載荷及?？看跋道|力的共同作用，現將所受諸力作簡要分析：1風載荷（1）整平平臺自身所受載荷的大小同平臺水線以上高度、平臺水線上形狀系數、受風面面積成正比關系。（2）?？看爱a生的風成系纜力的大小隨著風向與船舶縱軸的夾角的變化而變化；該力同系纜柱數量、?？看艿娘L壓力、系船纜的水平投影與平臺縱向沿線的夾角有關。2水流載荷（1）整平平臺自身所受的水流力同水流速度的平方

8、成正比；同水流系數（隨平臺水下的形狀、水深的變化而變化）成正比；同平臺與水流方向垂直平面上的投影面積成正比；同水的密度成正比。（2）停靠船舶引起的系纜力的大小同水流速的平方成正比；同船舶浸水面積成正比；同水的密度成正比；同船型、系纜柱數量及水的流向緊密相關。3波浪載荷計算考慮到平臺同?？看暗南鄬ξ恢?，設計時僅就平臺所受波浪載荷進行了計算。（1）當平臺工作吃水d=2.85.2m時，作用在平臺的單位長度上的總波浪力為：  (H+ hs+ d1)( Pb+rd1)-rd12 P= 2 （2）當平臺工作吃水d=5.29.2m時，作用在平臺的單位長度上的總波浪力為：  H

9、2 H sinhK(d - d1)P=r + tanhkd - 2 K coshKd （3）平臺的單位長度上的波浪浮托力為： bPu = Pb 2式中：hs立波的波浪中線超出靜水面高度；Pb平臺底部的波浪壓強；H波高；r水重度；K波數；d平臺工作水深；d1平臺吃水；b平臺底部寬度。 4載荷匯總表（見表1） 5設計載荷的幾種組合在此就平臺各工況的載荷組合作簡要說明。 （1）整平平臺拖航工況：二類航區(qū)輕載吃水2.6M，風、浪、流共同作用。 （2）平臺坐底整平工況：工作吃水2.09.0M，風、浪、流共同作用；且風、浪、流方向各異。 （3）平臺坐底整平?？看埃汗ぷ鞒运?.09.0M，風、浪

10、、流共同作用；船舶系纜。 （4）平臺自存工況：風力10級、水深9米、波高2.8米時，坐底拋錨抗風。 （5）平臺避臺工況：水深4米、波高4米、坐底、順風順流、拋錨、拖離工作區(qū)。4 穩(wěn)性設計該平臺的穩(wěn)性主要分為漂浮狀態(tài)的完整穩(wěn)性和坐底狀態(tài)的穩(wěn)性兩類。下面將對以上兩類狀態(tài)的穩(wěn)性計算加以說明并提供穩(wěn)性總結表。1平臺漂浮狀態(tài)各工況完整穩(wěn)性，按有關規(guī)范進行計算，結果見穩(wěn)性總結表（見表2）2平臺的坐底穩(wěn)性 （1）平臺的傾覆力矩及抗傾覆力矩。平臺的傾覆力矩包括風壓傾覆力矩、波浪傾覆力矩和波浪浮托力引起的傾覆力矩。該平臺坐底所需的最小坐底重量為928T，最大允許坐底重量為1368T，其抗傾覆力矩為11600TM

11、 17600TM。（2）平臺的滑移力和抗滑移力。該平臺工作時，坐于4條300mm的砂肋上，經試驗鋼板同砂肋間的摩擦系數=0.4，平臺底同砂肋間的摩擦力即為抗滑阻力，砂肋的承載力為1368噸，故最大抗滑阻力為547.2噸。（3）平臺的坐底穩(wěn)性總結表（見表3）3平臺操作指南因該平臺各工況受力較復雜，為操作安全可靠，對該平臺的各種工況在風、浪、流、?？看肮餐饔茫ú煌M合方式）下，進行負載計算，以確定極限負荷，制訂調配載表，提供平臺的適應條件和環(huán)境，既要滿足坐底穩(wěn)性，又要確保底部砂肋所受的線負荷在允許的范圍內，通過采用強力進排水的方式加以實現。（1）安全系數n=1.4當水流方向與平臺縱軸的夾角=0

12、020，工作水深7.0m時，可?？看渌鼱顟B(tài)則不能?？看?00時，平臺自身能坐穩(wěn)；100時，平臺自身不能坐穩(wěn)。（2）安全系數n=1.2當=0020時,各種工作狀態(tài)均可靠船; 當=2050時,工作水深6.0m時,可以?？看? 當50150時,各種工作狀態(tài)均能保證平臺自身坐穩(wěn)，但不能靠船.。（3）安全系數n=1.1當80時,各種工作狀態(tài)均可靠船; 當80100時,除工作吃水小于5.0m不能靠船外，其它各工況均可靠船； 當100150時,平臺能保證自身坐穩(wěn)，但不能靠船.。（4）安全系數n=1.0當150時,各種工作狀態(tài)均可停靠船舶，并確保平臺坐穩(wěn)。5 結構設計及主要設備配置1結構設計該平臺為框架

13、船式結構，采用船用鋼焊接而成，類似雙體船。橫向通過艏艉樓連接橋將兩片體連在一起，片體為方型剖面、斜舭。兩片體同艏艉樓構成長42米、寬16米的內開口，此開口作為整平機作業(yè)區(qū)，片體上方艏艉樓間為桁架結構，每片體上均設有兩個100m3石料備料艙。平臺結構設計按有關規(guī)范進行，并對其結構采取有限元計算法校核，滿足強度要求。2其它系統(tǒng)主要設備配置該整平平臺設系泊系統(tǒng)、石料裝卸設備、石料整平系統(tǒng)、進排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、救生系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、監(jiān)控檢測系統(tǒng)、通導系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等相應設備。平臺配40人的床位和相應消耗品。 6 結論 1本簡易整平平臺適用于水深29米、風力6級、流速2.8m/s水域拋石、筑

14、壩、整平施工。2本簡易整平平臺坐底穩(wěn)性，在一定條件下，滿足規(guī)范要求及施工要求，同時確保坐底時底部砂肋不遭破壞。 3本簡易整平平臺可坐底、自浮、移位、拖航，拖航穩(wěn)性滿足二類航區(qū)要求。4本簡易整平平臺結構簡單、造價低、整平效率高。   主要參考文獻 1顧民權海港工程設計手冊1999.42海上移動平臺入級與建造規(guī)范CCS船級社3顧心懌、馬志良等勝利二號步行坐底式鉆井平臺中國海洋平臺1994論文集4框架式整平平臺穩(wěn)性計算書北海船廠船研所   表1 載荷匯總表水深(m)流向a整平平臺2000T駁船水平合力F(t)正壓力P(t)P=1.4F/波浪

15、浮托力(t)風力(t)流力(t)波浪力(t)風系纜力(t)水流系纜力(t)2.69025.191.1257.815.4090389.41157.6420.6 019.433.1113.13.8  169.4677.6420.6 521.639.5135.16.0  202.2808.8420.61023.545.6156.17.3  232.5930.0420.61525.351.4175.98.6  261.21044.8420.63.69022.4126.1272.915.4  436.81

16、747.2376.7 018.245.8119.73.851.5256.6350.71402.8376.7 520.154.7143.06.051.7255.6375.81503.2376.71021.963.3165.27.352.3252.7399.91599.6376.71523.471.2186.28.653.3247.8422.91691.6376.75.09018.7175.2300.215.4  509.52038315.0 016.663.6131.73.851.5172317.81271.2315.0 518.176.0157.46.051.7171.33

17、53.51414315.01019.687.8181.87.352.3169.4387.81551.2315.01520.998.9204.98.653.3166.1420.81683.2315.06.09017.1182.2278.815.4  493.51974.0274.0 015.579.7128.83.851.5149316.61266.4274.0 516.894.5152.66.051.7148.4354.21416.8274.01018.2109.5175.37.352.3146.7391.21564.8274.01519.4123.2196.68.653.

18、3143.9426.11704.4274.07.09015.4189.1257.315.4  477.21908.8234.5 014.395.9125.53.851.5126317.11268.4234.5 515.5107.1147.46.051.7125.5350.91403.6234.51016.7131.3168.37.352.3124.1395.91583.6234.51517.8147.5187.88.653.3121.7432.51730234.58.09013.8196.1236.015.4  461.31845.2194.0 013.

19、1112.0122.53.851.5102.9319.91279.6194.0 514.3131.6142.66.051.7102.5361.61444.4194.01015.3153161.67.352.3101.3402.51608.8194.01516.3171.7179.48.653.399.4440.71762.8194.09.09012.1203.0189.015.4  419.51678155.5 011.9128.1120.13.851.579.7325.31301.2155.5 513.0150.1136.16.051.779.4365.61462.415

20、5.51013.9174.7151.17.352.378.5406.91627.6155.51514.7196164.98.653.377.0444.21776.8155.5  表2 完整穩(wěn)性總結表漂浮狀態(tài)輕載加調壓載水不加石料輕載加調壓載水加石料滿載加調壓載水不加石料滿載加調壓載水加石料吃水T=5M吃水T=9M排水量(t)1688.942450.941688.942450.943483.945021.94平均吃水(m)2.613.632.613.635.009.00艏吃水(m)2.6143.6382.6153.645.0029.003艉吃水(m)2.6073.6232.6053.624.9988.998燃油(t)33303033淡水(t)10101001001010壓載水(t)43140921029221