分配力法在固定式海洋平台组块吊装中的应用研究

齐博，高峰，白杰，刘立静，薄景富，李雯静

（1.天津修船技术研究所， 天津 300457）

（2.海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

固定式海洋平台海上吊装计算时，参考API RP 2A规范[1]，一般是四个组块吊点直接与吊钩通过吊绳相连，吊装时考虑1.35和2.0的动力安全系数。对于一般组块来说，吊装工况是控制工况，需要校核杆件的强度、刚度以及节点强度。但对于一些国外项目，经常考虑吊装时采用对角吊点一组吊绳挂于吊钩来考虑配扣不均匀，如《固定式海上平台组块吊装计算方法研究》中作者介绍了某国外项目固定式平台上部组块吊装时采用分配力法进行设计的实例[2]，对角的两组吊绳分别承受整个组块67%/33%的吊装重，对应的安全系数为1.5525/1.3225；同时也介绍了该项目所设计的分配力系数法。本文主要侧重于某国外项目组块吊装分配力法的介绍，由于该项目地域特殊，业主在NOBLE DENTON规范的基础上对组块吊装有特殊要求。

1 固定式海洋平台上部组块吊装设计方法对比

论文《固定式海上平台组块吊装计算方法研究》介绍了某国际项目中API RP 2A、分配力法及分配力系数法，其最终组合系数对比如表1：

表1 以往论文组合系数对比

以上组合系数的由来不再赘述，本文主要介绍另一国际项目吊装计算所使用的方法。

2 新型吊装计算方法

2.1 计算模型[3]

本文的计算模型基于某国际项目固定式海洋平台，其3D视图如图1：

该上部组块主要包括四层甲板组块、直升机甲板、放空臂（吊装不带）、电气房间等主要结构和设备设施。组块轴间距15m×20m，16井槽，吊装重约2650吨。

图1 上部组块3D视图

由于前期组块偏心严重，选取吊点时考虑了海事保险吊装十字心的要求，最终吊点间距为15m×9m。

2.2 偏心包络线

本项目考虑了吊装时组块偏心带来的影响，偏心包络线大小为1.5m×1.5m。国内行业标准为1m×1m。偏心包络线如图2所示。

图2 偏心包络线

如图2，ABCD四个点为偏心包络线的四个角点，ex=ey=1.5m。

2.3 计算模型边界条件

如图1所示，SA1/SB1和SA2/SB2分别为两组吊绳，每组吊绳分别挂在撑杆的两个端点。吊绳在计算软件中只保留轴向力。吊钩全固定（111111），撑杆两端设置弹簧（110000），四个主腿最低点其中三个设置弹簧，弹簧刚度10kN/m。平台吊点与撑杆相连的吊绳释放YZ向弯矩。

2.4 组合系数

放大系数参照DNV GL-ST-N001[4]规范Table16-1，吊装计算时的放大系数如表2：

表2 放大系数

(a)分配力不均

根据业主规格书SP-1030/Ref-C1/要求，吊装计算需要考虑两组对角吊绳（或同侧两根吊绳为一组）分配力不均，不同于论文《固定式海上平台组块吊装计算方法研究》中介绍的67%/33%，该地区业主要求分配力不均为75%/25%。

但根据业主规格书描述，如果使用了撑杆，那么两组吊绳分配力不均为60%/40%。由于本项目模型中无法模拟单组吊绳承受60%或40%的力，考虑使用1.2的分配力不均系数来替代分配力不均。

(b)不确定性系数（consequence factor）

参考业主规格书SP-1030/Ref-C1/[5]及NOBLE DENTON Guidelines For Lifting Operations By Floating Crane Vessels[6]关于consequence factor的描述，系数如下：

表3 不确定性系数

总的组合系数：对于本项目吊装，最终的组合系数如下：

吊点：1.35×1.20×1.20=1.944；

吊点直接相连的杆件 ：1.15×1.20×1.20=1.656；

其他杆件：1.00×1.20×1.20=1.44；

对比API RP 2A的要求，总的组合系数如下：

表4 总的组合系数

2.5 校核标准

吊装属于危险工况，不允许有许用应力放大，按照规范要求，杆件应力比（UC）不超过1.0；节点的校核要求LOAD UC和STRENGTH UC均小于1.0，不允许有1/3的应力放大。

2.6 计算结果

根据前文描述，通过计算，可得所有杆件的应力UC值。与吊点直接相连的大梁PG600A最大UC值为0.95，吊点连接的主腿最大UC值为0.91，均满足要求。普通杆件最大UC值为0.95，最大节点Load UC值为0.92，均满足要求。

3 结论

通过第1、2节的介绍，可以得出以下结论：(1)该地区业主对吊装计算要求特殊，需在参考标准规范的同时满足业主规格书要求。

(2)该地区业主要求特殊，与以往论文涉及到的吊装计算有所不同，若单独考虑75%/25%分配力不均，吊装工况更为严格。

(3)偏心包络线较国内常规项目更为严格，这是与安装操作时的操作精度控制相关的，今后实际项目中需综合考虑施工方的实际情况，在设计时考虑偏心包络线的大小。

本文介绍了某海域某国际项目的吊装计算方法，虽然介绍了分配力不均，但由于项目实际情况较特殊，无法实际考虑在计算时通过荷载的形式体现。后续研究时将会采用与论文《固定式海上平台组块吊装计算方法研究》对比的形式开展研究，以便总结出更为严谨的一套吊装计算方法，为后续国际项目设计打下基础。

◆参考文献

[1] API RP 2A,Recommended Practice for Planning,Designing, and Constructing Fixed Offshore Platforms-Working Stress Design 21st Edition.2007.

[2] 高峰，王晓蕾，祝涛，等. 固定式海上平台组块吊装计算方法研究[J].石油和化工设备，2017，20(6)：25-27.

[3] AD273-729-G-03722-R1,WHT-BB DECK PRESERVICE ANALYSES REPORT.2019.

[4] DNV GL-ST-N001,Marine Operation and Marine Warranty.2016.

[5] SP-1030,Design Criteria for Fixed Offshore Steel Structures.2008.

[6] NOBLE DENTON Guidelines For Lifting Operations By Floating Crane Vessels.2015.