專利名稱：一種具有系纜環(huán)板處內部加強結構的吸力錨的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于海洋工程裝備技術領域，涉及一種吸力錨。
背景技術：
近海吸力錨的概念是20世紀60年代提出的，80年代初才在工程實踐中獲得實現(xiàn)，由于吸力錨在海洋工程領域有著明顯優(yōu)于其他基礎形式的經(jīng)濟技術特征，這一項目自問世以來得到廣泛的重視，現(xiàn)在吸力錨技術已經(jīng)廣泛應用于淺海各種海上技術設備，國內的研究也比較成熟。但是，深海海洋作業(yè)條件較為復雜，不確定性較多。深海石油開采，也需要依賴海上平臺和鉆井船進行，在其作用和使用過程中，往往需要對其進行錨固，錨固方式以采用系泊纜將其錨固于吸力錨為主。通過錨固可以增加上部結構的穩(wěn)定性，加強其對復雜工況的適用性。錨固主要是需要錨鏈將上部結構錨固于吸力錨。因此研究深海吸力錨結構就顯得十分重要。深海吸力錨是一種深海平臺系泊纜用的抗拉結構，結構形式為空心的圓柱體，底部開口，上部封閉。在深海吸力錨的安裝過程中，最初它靠自己的重力下沉，在外板和土體之間形成一個密閉空間，然后用泵從外板內緣抽水，這樣在錨的頂部造成了內外壓力差，這個壓力將錨壓入土體。國外吸力錨系纜環(huán)板結構加強多采用橫撐加斜撐的三叉戟形式，這樣的結構摩擦面多，致使在吸力錨安裝過程中，錨體與海洋土體的接觸面增多，摩擦力增大不利于錨固系統(tǒng)下沉，增加安裝成本，增大安裝難度。另外，傳統(tǒng)的結構形式過于單薄，結構穩(wěn)定性能差，長期使用易造成安全隱患。而吸力錨的使用周期往往很長。

實用新型內容針對傳統(tǒng)吸力錨的系纜環(huán)板結構的穩(wěn)定性差和安裝困難等問題，本實用新型，改進了吸力錨系纜環(huán)板處內部加強結構，提供一種新型實用的吸力錨。本實用新型提供的吸力錨結構，通過改進系纜環(huán)板處內部加強結構，在保持結構簡單，建造方便，成本低廉的前提下，即滿足相關規(guī)范的強度要求，又給安裝施工帶來方便，適用于深海吸力錨。本實用新型的技術方案如下一種具有系纜環(huán)板處內部加強結構的吸力錨，包括錨體外板(2)和固定于其外的系纜環(huán)板(I)及系纜環(huán)板處內部加強結構，所述的系纜環(huán)板處內部加強結構包括用于支撐系纜環(huán)板(I)的橫撐(3)，在橫撐(3)的系纜環(huán)板近端固定有兩對近端斜撐(4)，其中一對為近端小斜撐(41)，另一對為近端大斜撐(42)，兩對近端斜撐(4)互相平行，在橫撐(3)的系纜環(huán)板遠端設置一對遠端大斜撐(5 )。作為優(yōu)選實施方式，所述的兩對近端斜撐(4)的之間夾角為60度；所述的一對遠端斜撐(5)的夾角為120度。在所述的一對近端大斜撐(42)及所述的一對遠端大斜撐(5)各自的兩端的側面均固定有封板(6)，封板(6)的大小與相應的斜撐相配合，為扇形扁鋼；近端大斜撐(41)和近端小斜撐(42)之間的距離為近端小斜撐(41)到錨體外板(2)距離的1/3 ;每對近端斜撐(4)及遠端大斜撐(5)均為等腰梯形形狀的扁鋼。本實用新型具有如下的技術效果I)本新型結構形式，降低了整個錨體應力水平，吸力錨的外板和橫撐處無應力集中現(xiàn)象；2)本新型結構形式，減少了吸力錨與土體的接觸面，降低了摩擦系數(shù)。在吸力錨安裝過程中，錨體受到的阻力更小，有助于吸力錨順利安裝；3)本新型結構形式，極大地提高了吸力錨的可靠性。即便吸力錨因某種不確定因素造成斜撐破壞，小斜撐可以繼續(xù)發(fā)揮作用，支持橫撐，使整個吸力錨結構不至于遭受破壞。

圖1吸力錨的整體結構圖。圖2系纜環(huán)板結構加強設計側視圖。圖3系纜環(huán)板結構加強設計俯視圖。圖4未加封板的系纜環(huán)板結構加強設計立體圖。圖5加了封板的系纜環(huán)板結構加強設計立體圖。圖中標號說明I系纜環(huán)板；2吸力錨外板；3橫撐；4兩對系纜環(huán)板近端斜撐，41為近端小斜撐，42為近端大斜撐；5系纜環(huán)板遠端大斜撐；6封板(每對斜撐的兩端的側面均設置)。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。本實用新型選取的吸力錨7的長22米，直徑為5. 5米，自吸力錨頂部12. 8米一16. 6米之間的區(qū)域為外板加厚區(qū)。吸力錨系纜環(huán)板的中心位置在距離頂部14. 7米處。吸力錨總體結構圖如圖1所示。8為系纜環(huán)板及其內部加強結構。本實用新型由橫撐3、近系纜環(huán)板大小斜撐4和遠系纜環(huán)板大斜撐5以及幾塊封板6組成，布置成系纜環(huán)板處內部加強結構8，如圖2、3所示。系纜環(huán)板I固定在錨體外板2上，中間橫撐3支撐著系纜環(huán)板1，在距離橫撐中心1. 75米處各加斜撐。系纜環(huán)板近端加兩對斜撐4，斜撐為等腰梯形形狀的扁鋼，大小兩對斜撐41和42是互相平行的，距離為1/3米，每對斜撐的之間夾角為60度；系纜環(huán)板遠端加一對斜撐5，斜撐為等腰梯形形狀的扁鋼，兩個斜撐的夾角為120度。不論是遠端斜撐還是近端斜撐，上下均各加一塊封板6，封板是扇形形狀的。本實用新型的結構強度校核根據(jù)2005 CCS海上移動平臺設計建造規(guī)范，采用Abaqus有限元軟件建模計算，分析過程中考慮了兩種工況，即完全系泊狀態(tài)和單根系泊索破壞狀態(tài)。本模型計算吸力錨在兩種工況下的應力水平完全系泊狀態(tài)下承受的最大拉力是6，730KN，受力方向與水平方向夾角30. 7度；單根系泊索破壞狀態(tài)工況下承受的最大拉力是8，560KN，受力方向與水平方向夾角34. 6度。本模型采用的邊界約束方式為對吸力錨底部三個方向的位移和轉動進行約束。[0024]在近系纜環(huán)板端只加一對斜撐的情況下進行計算，完全系泊狀態(tài)下加強橫撐處承受最大應力,應力值為210. 5MPa，單根系泊索破壞狀態(tài)下加強橫撐處承受最大應力，應力值為 240MPa。在本新型結構形式的情況下進行計算，完全系泊狀態(tài)下加強橫撐處承受最大應力，應力值為206. 4MPa,單根系泊索破壞狀態(tài)下加強橫撐處承受最大應力，應力值為214.4MPa。本實用新型的許用應力根據(jù)2005版CCS海上移動平臺規(guī)范制定，詳細許用應力見下表
權利要求1.一種具有系纜環(huán)板處內部加強結構的吸力錨，包括錨體外板(2)和固定于其外的系纜環(huán)板(I)及系纜環(huán)板處內部加強結構，其特征在于，所述的系纜環(huán)板處內部加強結構包括用于支撐系纜環(huán)板(I)的橫撐(3 )，在橫撐(3 )的系纜環(huán)板近端固定有兩對近端斜撐(4 )，其中一對為近端小斜撐(41)，另一對為近端大斜撐(42)，兩對近端斜撐(4)互相平行，在橫撐(3)的系纜環(huán)板遠端設置一對遠端大斜撐(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有系纜環(huán)板處內部加強結構的吸力錨，其特征在于，所述的兩對近端斜撐(4)的之間夾角為60度。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有系纜環(huán)板處內部加強結構的吸力錨，其特征在于，所述的一對遠端斜撐(5)的夾角為120度。
4.根據(jù)權利要求1所述的具有系纜環(huán)板處內部加強結構的吸力錨，其特征在于，在所述的一對近端大斜撐(42)及所述的一對遠端大斜撐(5)各自的兩端的側面均固定有封板(6)，封板(6)的大小與相應的斜撐相配合，為扇形扁鋼。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有系纜環(huán)板處內部加強結構的吸力錨，其特征在于，近端大斜撐(42)和近端小斜撐(41)之間的距離為近端小斜撐(41)到錨體外板(2)距離的1/3.
6.根據(jù)權利要求1所述的具有系纜環(huán)板處內部加強結構的吸力錨，其特征在于，每對近端斜撐及遠端大斜撐(4)均為等腰梯形形狀的扁鋼。
專利摘要本實用新型屬于海洋工程裝備技術領域，涉及一種具有系纜環(huán)板處內部加強結構的吸力錨，包括錨體外板(2)和固定于其外的系纜環(huán)板(1)及系纜環(huán)板處內部加強結構，所述的系纜環(huán)板處內部加強結構包括用于支撐系纜環(huán)板(1)的橫撐(3)，在橫撐(3)的系纜環(huán)板近端固定有兩對近端斜撐(4)，其中一對為近端小斜撐(41)，另一對為近端大斜撐(42)，兩對近端斜撐(4)互相平行，在橫撐(3)的系纜環(huán)板遠端設置一對遠端大斜撐(5)。本實用新型在保持結構簡單，建造方便，成本低廉的前提下，即滿足相關規(guī)范的強度要求，又給安裝施工帶來方便。
文檔編號B63B21/27GK202828006SQ201220265559
公開日2013年3月27日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權日2012年6月6日
發(fā)明者李颯, 吳興州, 李忠剛 申請人:天津大學