书 书 书犐犆犛 ４７ ． ０２０ ． ９９ 犝 １７ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ３７３３９ — ２０１９ 自升式钻井平台桩腿结构设计指南 犇犲狊犻犵狀犵狌犻犱犲犾犻狀犲狊犳狅狉犾犲犵狊狋狉狌犮狋狌狉犲狅犳狊犲犾犳犲犾犲狏犪狋犻狀犵犱狉犻犾犾犻狀犵狌狀犻狋狊 ２０１９  ０３  ２５ 发布 ２０１９  １０  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 中国国家标准化管理委员会 发布书 书 书前 　　 言 　　 本标准按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 本标准由全国海洋船标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ１２ ） 提出并归口 。 本标准起草单位 ： 大连船舶重工集团有限公司 。 本标准主要起草人 ： 伞立忠 、 戴挺 、 杨岳山 、 张占力 、 杨玲 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３７３３９ — ２０１９ 自升式钻井平台桩腿结构设计指南 １ 　 范围 本标准规定了自升式钻井平台 （ 以下简称 “ 平台 ”） 桩腿结构的设计依据 、 桩腿型式的确定 、 设计方法和设计校核 。 本标准适用于自升式钻井平台桁架式三角形桩腿的结构设计 ， 其他类型自升式钻井平台的桩腿结构设计可参照使用 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ３７３３１ 　 自升式钻井平台结构材料设计细则 ３ 　 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 桩腿结构 　 犾犲犵狊狋狉狌犮狋狌狉犲 一种在自升式钻井平台上 ， 借助电动机械 、 液压机械或电动与液压相结合的机械与平台主体结构作预定相对运动的柱形或桁架式结构 ， 桩腿可插入海床并将平台主体结构抬出海面到一定高度 。 ３ ． ２ 齿条 　 狉犪犮犽 与自升式钻井平台的升降系统的齿轮及锁紧系统的锁紧齿条配对使用的齿形板 。 ３ ． ３ 弦管 　 犮犺狅狉犱 桁架式桩腿焊接到齿条上的加强构件 。 ３ ． ４ 主弦管 　 犿犪犻狀犮犺狅狉犱 桁架式桩腿齿条与弦管的焊接组件 。 ４ 　 设计依据 设计依据的图样和技术文件如下 ： ａ ） 　 合同技术说明书 ； ｂ ） 　 入级船级社规范 ； ｃ ） 　 总布置图 ； ｄ ） 　 升降系统和锁紧装置设备资料 ； ｅ ） 　 桩腿强度计算结果 。 １ 犌犅 ／ 犜 ３７３３９ — ２０１９ ５ 　 桩腿型式的确定 ５ ． １ 　 桩腿型式 ５ ． １ ． １ 　 一般根据海底地基情况 ， 平台桩腿的型式选用插桩式或带桩靴的桩腿 ； 根据作业水深 ， 桩腿的型式选用壳体式或桁架式桩腿 。 桩腿的截面形状有圆形 、 三角形 、 四方形等 。 ５ ． １ ． ２ 　 壳体式桩腿适用于 ６０ｍ ～ ７０ｍ 以下水深的平台 。 截面形状主要有圆形和四方形 。 典型的圆形壳体式桩腿截面图见图 １ 。 ５ ． １ ． ３ 　 桁架式桩腿是透空式的 ， 适用于 ６０ｍ ～ ７０ｍ 以上水深的平台 。 截面形状主要有三角形 、 四方形 ， 其桁架腿由齿条 、 主弦管及把主弦管连接的水平支撑管 、 斜支撑管 、 内支撑管等组成 ， 见图 ２ ， 桩腿类型主要有双 Ｋ 型 、 Ｋ 型 、 Ｘ 型等 ， 见图 ３ ， 三角形桁架式桩腿为目前平台采用的主流桩腿型式 。 桩腿典型桁架式平台项目作业水深和桩腿型式见表 １ 。 图 １ 　 典型圆形壳体式桩腿截面图 　　　　　　　　　　　 犪 ） 　 侧视图 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 犫 ） 　 俯视图 图 ２ 　 典型桁架式桩腿结构组成示意图 ２ 犌犅 ／ 犜 ３７３３９ — ２０１９ 图 ３ 　 典型桁架式桩腿结构组成示意图 表 １ 　 典型桁架式平台项目作业水深和桩腿型式 项目产 　　 品 　　 类 　　 型 ＪＵ２０００Ｅ 系列 ＳＵＰＥＲＭ２ Ｌ７８０ ＣＪ４６ ＣＪ７０ 作业水深 １２２ｍ ９１．４ｍ ７６．２ｍ １０６ｍ １５０ｍ 桩腿类型 双 Ｋ 型 Ｋ 型 Ｋ 型 Ｘ 型 Ｘ 型 ５ ． ２ 　 各类桩腿型式主要特性比较 ５ ． ２ ． １ 　 壳体式和桁架式 （ 三角形 ） 桩腿的主要特性对比见表 ２ 。 表 ２ 　 壳体式和桁架式桩腿主要特性对比 特性 壳体式 桁架式 （ 三角形 ） 承载 情况风载荷受风面积较大 ， 承受较大的风载荷 受风面积较小 ， 承受的风载荷小 波浪大尺度物体 ， 承受较大的波浪力 小尺度物体 ， 承受波浪力较壳体式小 构造由外壳板和加强构件组成 ， 桩腿外部沿 轴线方向设有齿条或销孔由主弦管及把主弦管连接的主支撑管 （ 桁架式桩腿主 弦管与主弦管之间的支撑构件 ， 包括斜支撑管 ， 水平 支撑管 ）、 内支撑管等组成 。 主弦管上有齿条 。 典型 桁架式桩腿结构组成示意图见图 ３ 材料除齿条为超高强度钢外 ， 外壳一般由材 质为高强度或普通强度级别的钢板卷 制而成 ， 建造容易 、 成本低大部分材料均为超高强度钢级别的特殊管材 ， 需在特 殊厂家订货 ， 成本较高 工艺性 制造比较简单 ， 结构坚固 管节点较多 ， 焊接难度大 ， 制造较复杂 ３ 犌犅 ／ 犜 ３７３３９ — ２０１９ ５ ． ２ ． ２ 　 各类桁架式桩腿的主要特性对比见表 ３ 。 表 ３ 　 各类桁架式桩腿主要特性对比 特性 双 Ｋ 型 Ｋ 型 Ｘ 型 齿条及圆管截面 圆形 圆形 圆形 风载荷支撑管数量介于 Ｋ 型和 Ｘ 型之 间 ， 受风面积也介于 Ｋ 型和 Ｘ 型 之间支撑管数量多于双 Ｋ 型 、 Ｘ 型 ， 承受的风载荷较大受风面积最小 ， 承受的风载 荷相对较小 重量杆件数量介于 Ｘ 型和 Ｋ 型之间 ， 重量介于 Ｘ 型和 Ｋ 型之间杆件数量最多 ， 重量最重 杆件数量最少 ， 重量最轻 工艺性杆件节点介于 Ｘ 型和 Ｋ 型之间 ， 精度较易控制 ， 制造难度最小杆件 Ｋ 、 Ｔ 、 Ｙ 节点最多 ， 精度较 难控制 ， 制造难度较大杆件节点最少 ， 制造难度最 小 。 但精度控制最难 ６ 　 设计方法 ６ ． １ 　 桩腿位置 ６ ． １ ． １ 　 桩腿位置即桩腿的纵向和横向间距的大小是平台总体设计的一个重要参数 ， 直接影响平台站立稳性和环境力作用下各桩腿所承受的轴向载荷 。 ６ ． １ ． ２ 　 平台甲板若为三角形的 ， 桩腿一般布置在一前两后 ， 见图 ４ ； 平台甲板若为四边形的 ， 桩腿一般布置在四个角 ， 见图 ５ 。 图 ４ 　 三角形平台桩腿布置图 ４ 犌犅 ／ 犜 ３７３３９ — ２０１９ 图 ５ 　 四边形平台桩腿布置图 ６ ． ２ 　 桩腿长度 桩腿长度是平台的重要尺度 ， 作业水深越大 ， 桩腿长度越大 ， 桩腿在各种工况 （ 拖航 、 升降 、 站立等 ） 下受到的静态和动态的外载荷也越大 。 桩腿长度由七个部分组成 ， 即 犎 １ ～ 犎 ７ 之和 ， 见图 ６ 。 各部分高度的说明如下 ： ａ ） 　 入泥深度 犎 １ 。 可根据相关的工程地质数据计算 ； 也可凭经验估计 ； 船级社规范中一般取 ３ｍ 。 ｂ ） 　 设计水深 犎 ２ 。 即最大作业水深 。 设计水深是海图水深 、 最大天文潮和风暴潮三者之和 （ 如果海图基准面与潮高基准面不一致 ， 还要进行修正 ）。 天文潮潮差 、 风暴潮增水等 ， 应根据实测统计数据确定 。 ｃ ） 　 设计波的波峰高度 犎 ３ 。 根据平台合同技术说明书要求确定 。 ｄ ） 　 气隙 犎 ４ 。 即平台主体底板和波峰之间的空隙 。 气隙应有一定的值以保证主体不受波浪的冲击 。 气隙的最低要求在各移动式平台规范均有明确的规定 。 气隙值应在操船手册中明确规定 ， 在升降作业时应予以保证 。 ｅ ） 　 平台主体的型深 犎 ５ 。 ｆ ） 　 升降室或固桩架的高度 犎 ６ 。 ｇ ） 　 余量 犎 ７ 。 由于桩腿应向上伸出一段 ， 且入泥深度是一个变化很大的量 ， 应视具体情况确定 ， 至少为 １．５ｍ 。 ５ 犌犅 ／ 犜 ３７３３９ — ２０１９ 图 ６ 　 桩腿长度组成 ６ ． ３ 　 主弦管中心距 主弦管中心距是表示桩腿的刚度参数 ， 见图 ７ 。 其值越大 ， 桩腿的刚度越大 。 主弦管中心距取值 ： ——— 当水深大于 ９１．４ｍ 时 ， 大于 １０ｍ ； ——— 当水深小于 ９１．４ｍ 时 ， 小于 １０ｍ 。 ６ 犌犅 ／ 犜 ３７３３９ — ２０１９