CN104805858B - 自升式平台桩腿及具有该桩腿的海洋平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自升式平台桩腿及具有该桩腿的海洋平台，所述桩腿包括呈中空柱状的桩腿主体，桩腿主体上沿其高度方向的不同位置各设置有一组插销孔，一组插销孔沿桩腿主体周向分布；所述桩腿还包括隔离件和至少一个连通件，隔离件安装于桩腿主体内的设定位置，隔离件的外形与桩腿主体的内部截面形状相适配而将桩腿主体内部空间分隔为相互独立的一上空腔和一下空腔；连通件一一对应安装于下空腔内的每组插销孔处；连通件设有一组相互连通的开口，每个连通件的各开口与桩腿主体内壁连接固定并与每组插销孔一一对应连通，使得每组插销孔相连通并与下空腔相隔离。本发明不影响插销的插拔操作，可避免泥土进入桩腿中，减小拔桩难度。

Description

自升式平台桩腿及具有该桩腿的海洋平台

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，特别涉及一种自升式平台桩腿及具有该桩腿的海洋平台，该桩腿适用于与液压插销式提升系统配合。

背景技术

桩腿是自升式平台中非常关键的组成部分，用于支撑上部船体的重量以及承受风、浪、流等环境荷载，其结构形式主要为圆柱形桩腿和桁架式桩腿；桩腿的提升系统主要有液压插销式和齿轮齿条式。对于液压插销式圆柱形桩腿，桩腿上为了插销开有很多方孔或圆孔，当桩腿插入海底泥土中后，由于孔的存在使得泥土从这些孔处进入桩腿中，这就导致以下问题：一方面增大了桩腿的重量，增大了拔桩的难度；另一方面受桩腿结构形式的限制，桩腿中泥土的清理比较困难。

传统的插销式自升平台，为了增加平台的稳定性及更好地避免桩腿入泥，优选加大桩靴的尺寸。但是加大桩靴尺寸，就会给拔桩带来更大的困扰。在恶劣海域由于桩靴过大，易发生平台侧滑等严重倾覆事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自升式平台桩腿及具有该桩腿的海洋平台，解决现有技术中泥土进入桩腿导致拔桩难度大、泥土难清理的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种自升式平台桩腿，包括呈中空柱状的桩腿主体，所述桩腿主体上设置有多组插销孔，所述多组插销孔分布于桩腿主体上的不同高度位置；每组插销孔中各插销孔位于同一高度位置上，且同一高度位置处的各插销孔位于所述桩腿主体周向的不同位置；所述自升式平台桩腿还包括隔离件和至少一个连通件，所述隔离件安装于所述桩腿主体内的设定位置，所述隔离件的外形与所述桩腿主体的内部截面形状相适配，所述隔离件将所述桩腿主体内部空间分隔为相互独立的一上空腔和一下空腔；所述连通件一一对应安装于所述下空腔内的每组插销孔处；所述连通件设有一组相互连通的开口，每个连通件的各开口与桩腿主体内壁连接固定，且每个连通件的各开口与一组插销孔中各插销孔一一对应连通，使得每组插销孔相连通并与所述下空腔相隔离。

优选地，所述隔离件为加肋板，包括一封堵在所述桩腿主体内壁上的隔板和向下突出于隔板的肋板，所述隔板与所述桩腿主体的内部截面形状相适配。

优选地，所述肋板包括多个主肋和多个次肋；所述主肋以所述隔板的中轴为中心向外呈散射状分布，所述次肋设置于相邻两主肋之间，次肋两端分别与两主肋固定连接。

优选地，所述多个主肋均匀分布，连接于主肋之间的所述多个次肋围合成至少一正多边形，多个所述正多边形呈同心环状分布。

优选地，所述隔板的中心位置处向下突出设置有一圆筒，圆筒的上端开口与隔板相连接；所述主肋的长度延伸方向经过圆筒的中心轴，各主肋一端与圆筒的外壁连接固定，各主肋的另一端与所述桩腿主体的内壁连接固定。

优选地，所述主肋为T型钢，包括翼板和垂直于翼板的腹板，腹板与所述隔板垂直连接，翼板平行于所述隔板；所述次肋为球扁钢，两端分别连接相邻两主肋的腹板。

优选地，所述腹板的第一端与所述翼板的第一端平齐并均与所述圆筒连接固定，腹板的第二端超出翼板的第二端，腹板的第二端与所述隔板的外缘平齐并与所述桩腿主体内壁连接固定，翼板的第二端通过一连接板与桩腿主体的内壁连接固定。

优选地，所述连接板具有两个相垂直的侧壁，两侧壁相交处设有一缺口，两侧壁分别与所述翼板和桩腿主体内壁连接固定。

优选地，相邻两所述主肋的翼板的第一端相连接，从而使得所述多个主肋的翼板连接形成一体结构。

优选地，所述隔离件上设有带盖人孔。

优选地，所述连通件由管件组装构成，所述管件的开口端即构成所述连通件的开口，所述开口的口径大于所述插销孔的孔径。

优选地，所述一组插销孔具有四个插销孔，沿所述桩腿主体周向均匀分布；所述连通件呈十字形，连通件的四个开口分别对应与四个插销孔连通。

优选地，所述设定位置不低于桩腿的设计入泥深度处。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种海洋平台，包括如上所述的自升式平台桩腿。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的桩腿底部与桩靴连接固定后，隔离件下方至桩靴顶面的桩腿主体内部即形成了一密闭的空间；连通件使得隔离件下方的所有插销孔与该密闭空间相隔离，桩腿插入海底后，从隔离件下方的插销孔中进入的泥土将只能在连通件中积聚而不会进入该密闭空间内；而经由隔离件上方的插销孔进入的少量泥土由于隔离件的阻隔也不会进入隔离件下部的密闭空间内。经由隔离件与连通件的配合可防止泥土进入桩腿主体下部积聚，有效解决了清理桩腿中泥土困难的问题；通过连通件将各插销孔连通，避免了对插拔插销操作的影响。此外，由隔离件与连通件在桩腿主体内部封堵形成的密闭空间还能够在拔桩时提供浮力，有利于桩腿顺利拔出。采用本发明的桩腿结构，可以减小桩靴尺寸、减小拔桩难度，提高平台的安全性，减少海上平台事故的发生。

附图说明

图1是本发明自升式平台桩腿一实施例的结构示意图。

图2是本发明图1的A-A视图。

图3是本发明图1的B-B视图。

图4是本发明图2的C-C视图。

图5是本发明图4的D-D视图。

图6是本发明图1的E-E视图。

图7是本发明海洋平台一实施例的结构示意图。

附图标记说明如下：100、海洋平台；10、桩腿；20、主船体；30、提升系统；1、桩腿主体；11、插销孔；2、隔离件；21、隔板；22、主肋；221、翼板；222、腹板；23、次肋；231、球头；232、腹板；24、圆筒；25、支撑板；26、连接板；3、连通件；31、第一管件；32、第二管件；5、桩靴。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

参阅图1，本实施例公开一种适用于插销式提升系统的自升式平台桩腿10，该桩腿10包括桩腿主体1以及安装于桩腿主体1内的隔离件2和至少一个连通件3。本实施例中，桩腿主体1呈中空的圆柱形，其上沿高度方向等间距设置有多组用于与插销式提升系统配合的插销孔11，同一高度位置处的插销孔11为一组，每组插销孔11均包括四个插销孔11，沿桩腿主体1周向均匀分布，其中，插销孔11为圆形孔，可避免应力集中产生。

隔离件2的结构按照船级社的规范要求设计并进行强度和屈曲计算，隔离件2的外形与桩腿主体1的内部截面形状相适配，该隔离件2将桩腿主体1内部分隔为相互独立的一上空腔和一下空腔。隔离件2的安装位置优选地不低于桩腿的设计入泥深度处，这样，即便桩腿主体1的实际入泥深度到达隔离件2处，由于浪涌等原因使少量的海底泥土经由隔离件2上方的插销孔11进入桩腿主体1内部时，泥土只能聚集在隔离件2上而不会进入隔离件2下部的桩腿主体1内。

连通件3一一对应安装于桩腿主体1内从隔离件2至桩腿主体1底部范围内(即下空腔)的每组插销孔11处，连通件3设有一组相互连通的开口(图中未示出)，连通件3的开口数量与桩腿主体1上每组插销孔11中插销孔11的数量相同，本实施例中，开口数量即为四个。连通件3的各开口与桩腿主体1内壁连接固定，连通件3的各开口与一组插销孔11中的各插销孔11一一对应连通，使得成组的多个插销孔11相连通并与桩腿主体1内部相隔离。

当该桩腿10底部与桩靴5连接固定后，隔离件2下方至桩靴5顶面的桩腿主体1内部(即下空腔)即形成了一密闭的空间；连通件3使得隔离件2下方的所有插销孔11与该密闭空间相隔离，桩腿10插入海底后，从隔离件2下方的插销孔11中进入的泥土将只能在连通件3中积聚而不会进入该密闭空间内；而经由隔离件2上方的插销孔11进入的少量泥土由于隔离件2的阻隔也不会进入隔离件2下部的密闭空间内。经由隔离件2与连通件3的配合可防止泥土进入桩腿主体1下部积聚，有效解决了清理桩腿中泥土困难的问题；通过连通件3将各插销孔11连通，避免了对插拔插销操作的影响。此外，由隔离件2与连通件3在桩腿主体1内部封堵形成的密闭空间还能够在拔桩时提供浮力，有利于桩腿顺利拔出。其中，根据该所需浮力的大小结合海域的地质条件等因素，可对隔离件2的安装位置范围进行合理地设计计算。

具体地，参阅图2至图5，本实施例中，隔离件2为加肋板，包括隔板21和突出于隔板21的肋板。

隔板21与桩腿主体1的内部截面形状相适配亦呈圆形，隔板21的外缘与桩腿主体1内壁通过焊接等方式连接固定。隔板21上设有一带盖人孔211，方便人员进入桩腿主体下部作业和维修。工作状态下，人孔211上盖子关闭使隔板21起到阻隔作用，需要维修时，人孔211上盖子打开，维修人员可经人孔211进入隔离件2下部的桩腿主体1内。

肋板包括多个主肋22和多个次肋23，主肋22以隔板21的中轴为中心向外呈散射状分布，主要起到增加隔板21强度的作用，如图2和图3所示，主肋22均匀设置有6个，相邻两主肋22之间的夹角α为60度，在其他可行的实施例中，主肋22的数量也可采用其他的数值。次肋23设置于相邻两主肋22之间，次肋23两端分别与两主肋22固定连接，主要起到增加屈曲强度的作用，连接于主肋22之间的次肋23围合为正多边形。每两个主肋22之间可以间隔设置多个次肋23，例如，图2所示的每两个主肋22之间即设置有三个次肋23，6个主肋22之间的次肋23形成三个相似的正六边形，三个正六边形呈同心环状分布。

本实施例中，各主肋22连接在一圆筒24上，主肋22的长度延伸方向经过圆筒24的中心轴，即各主肋22的长度沿着圆筒24的径向方向延伸，各主肋22的第一端与圆筒24的外壁连接固定，主肋22的第二端与桩腿主体1的内壁连接固定。圆筒24向下突出设置于隔板21的中心位置处，圆筒24的上端开口与隔板21相连接。通过中心设置的该圆筒24与各主肋22连接，有效地避免了隔板21中部应力集中的问题。

主肋22可采用T型钢，包括翼板221和垂直于翼板221的腹板222，腹板222的第一端与翼板221的第一端平齐，腹板222的第二端超出翼板221的第二端；腹板222的第一端和翼板221的第一端对应构成主肋22的第一端，腹板222的第二端和翼板221的第二端对应构成主肋22的第二端。腹板222与隔板21垂直连接，翼板221平行于隔板21。

腹板222的第一端与翼板221的第一端均与圆筒24连接固定，参阅图3，较优地，在本实施例中，相邻两主肋22的翼板221的第一端相连接，从而使得各主肋22的翼板221连接形成一体结构，相邻两翼板221连接处圆弧过渡。将各主肋22的翼板221在端部连接在一起主要可避免此处产生应力集中，从焊接工艺方面来考虑也可避免此处焊缝过多过密。

腹板222的第二端与隔板21的外缘平齐并直接与桩腿主体1的内壁连接固定，翼板221的第二端通过一连接板26与桩腿主体1的内壁连接固定以防止主肋22剪切破坏。其中，参阅图4，连接板26外形大致呈直角三角形，具有两个相垂直的侧壁，两侧壁相交处设有一缺口，两侧壁分别与翼板221和桩腿主体1内壁连接固定，所述缺口面向由翼板221和桩腿主体1内壁构成的角部位置。

参阅图5，次肋23优选采用球扁钢，包括球头231和设于球头231上端的腹板232，腹板232上端与隔板21连接，次肋23沿长度方向的两端分别与主肋22的腹板222连接固定。另外主肋22的翼板221与次肋23的球头231之间还设有一肘板25，所述肘板25大致呈直角梯形状，两个直角处分别设有缺口(图中未标号)，肘板25的两底边分别与次肋23和主肋22的翼板221连接，肘板25的直角腰与主肋22的腹板222连接。通过该肘板25可优化主肋22与次肋23的连接构造。

参阅图6，连通件3由管件组装构成，与桩腿主体1的插销孔11对应地，该连通件3呈十字形，图示结构中，连通件3包括一根长度与桩腿主体1内径大致相当的第一管件31和两根长度约为桩腿主体1内径一半的第二管件32，第一管件31的中部位置设有对称的两通孔，两根第二管件32分别连接于一通孔处并与第一管件31连通，第一管件31和第二管件32整体即构成十字形，第一管件31和第二管件32的开口端分别形成该连通件3的四个开口，四个开口一一对应与桩腿主体1同一高度处的四个插销孔11连通。第一管件31和第二管件32均可采用钢管，管径(即开口的口径)较优地比桩腿主体1上插销孔11的孔径大100mm左右。该连通件可以便于其内泥土的清理。在其他实施例中，采用其他形式成型的多通结构亦可同样实现目的。

参阅图7，本发明还提供一种海洋平台100，包括主船体20和桩腿10，桩腿10的结构即采用上述的自升式平台桩腿10的结构，主船体20上对应于桩腿10设有液压插销式提升系统30，通过提升系统30与桩腿10的配合使得桩腿10与主船体20可实现相对上下升降。一般的海洋平台100上还会设有起重系统、生活平台等各种结构，这些结构并非本发明的要点，不再详述，图7中亦省略了其他结构的图示。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种自升式平台桩腿，包括呈中空柱状的桩腿主体，所述桩腿主体上设置有多组插销孔，所述多组插销孔分布于桩腿主体上的不同高度位置；每组插销孔中各插销孔位于同一高度位置上，且同一高度位置处的各插销孔位于所述桩腿主体周向的不同位置；其特征在于，所述自升式平台桩腿还包括：

隔离件，安装于所述桩腿主体内的设定位置，所述隔离件的外形与所述桩腿主体的内部截面形状相适配，所述隔离件将所述桩腿主体内部空间分隔为相互独立的一上空腔和一下空腔；

至少一个连通件，一一对应安装于所述下空腔内的每组插销孔处；所述连通件设有一组相互连通的开口，每个连通件的各开口与桩腿主体内壁连接固定，且每个连通件的各开口与一组插销孔中各插销孔一一对应连通，使得每组插销孔相连通并与所述下空腔相隔离。

2.根据权利要求1所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述隔离件为加肋板，包括一封堵在所述桩腿主体内壁上的隔板和向下突出于隔板的肋板，所述隔板与所述桩腿主体的内部截面形状相适配。

3.根据权利要求2所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述肋板包括多个主肋和多个次肋；所述主肋以所述隔板的中轴为中心向外呈散射状分布，所述次肋设置于相邻两主肋之间，次肋两端分别与两主肋固定连接。

4.根据权利要求3所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述多个主肋均匀分布，连接于主肋之间的所述多个次肋围合成至少一正多边形，多个所述正多边形的次肋呈同心环状分布。

5.根据权利要求3所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述隔板的中心位置处向下突出设置有一圆筒，圆筒的上端开口与隔板相连接；所述主肋的长度延伸方向经过圆筒的中心轴，各主肋一端与圆筒的外壁连接固定，各主肋的另一端与所述桩腿主体的内壁连接固定。

6.根据权利要求5所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述主肋为T型钢，包括翼板和垂直于翼板的腹板，腹板与所述隔板垂直连接，翼板平行于所述隔板；所述次肋为球扁钢，两端分别连接相邻两主肋的腹板。

7.根据权利要求6所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述腹板的第一端与所述翼板的第一端平齐并均与所述圆筒连接固定，腹板的第二端超出翼板的第二端，腹板的第二端与所述隔板的外缘平齐并与所述桩腿主体内壁连接固定，翼板的第二端通过一连接板与桩腿主体的内壁连接固定。

8.根据权利要求7所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述连接板具有两个相垂直的侧壁，两侧壁相交处设有一缺口，两侧壁分别与所述翼板和桩腿主体内壁连接固定。

9.根据权利要求7所述的自升式平台桩腿，其特征在于：相邻两所述主肋的翼板的第一端相连接，从而使得所述多个主肋的翼板连接形成一体结构。

10.根据权利要求1-9任一项所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述隔离件上设有带盖人孔。

11.根据权利要求1-9任一项所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述连通件由管件组装构成，所述管件的开口端即构成所述连通件的开口，所述开口的口径大于所述插销孔的孔径。

12.根据权利要求11所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述一组插销孔具有四个插销孔，沿所述桩腿主体周向均匀分布；所述连通件呈十字形，连通件的四个开口分别对应与四个插销孔连通。

13.根据权利要求1-9任一项所述的自升式平台桩腿，其特征在于：所述设定位置不低于桩腿的设计入泥深度处。

14.一种海洋平台，其特征在于，包括如权利要求1-13任一项所述的自升式平台桩腿。