一种多功能海上平台甲板结构及优化方法与流程

1.本发明涉及海上平台技术领域，特别涉及一种多功能海上平台甲板结构及优化方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.目前海上平台甲板结构主要结构形式为“檩条钢板式”，主要做法为将“t”型或“l”型钢檩条与主结构焊接，上设置钢板做甲板，主要施工方法将檩条逐条与钢梁焊接，连接在钢梁上翼缘及腹板，将钢板铺在檩条上。
4.目前传统的檩条钢板式甲板存在以下缺点：拼装现场焊接工程量巨大，成为制约工期的重要一环；传统檩条钢板式甲板做法单一无法标准化设计及制造，设计周期及施工周期长；功能单一，仅作甲板使用，不具备其他功能；当结构无找坡时时，传统甲板结构无动力时无法实现排水。
5.专利号cn212500870u公开了一种拼装式甲板及海上升压站平台，其通过上述梯形的第一腔体和第二腔体，以保证拼装式甲板其拼装难度低的同时，保证甲板的可靠性，但是其制作工艺复杂，无排水功能，双层板也造成了较大的浪费。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种多功能海上平台甲板结构及优化方法，以较低的成本实现了海上平台甲板的排水设计，同时对v型接水槽间距和v型接水槽所能使用的最大长度进行了优化设计，同步保证了成本以及甲板结构的稳定性。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明第一方面提供了一种多功能海上平台甲板结构。
9.一种多功能海上平台甲板结构，包括：
10.甲板、v型接水槽和圆弧形引水槽，v型接水槽的顶部与甲板底部固定连接，v型接水槽的内部空间正对甲板上用于水流下的第一通孔；
11.v型接水槽的外侧壁上对称的设有连接板，圆弧形引水槽顶部开口的两侧设有用于与连接板配合的卡槽，所述卡槽与连接板通过防水橡胶垫连接，v型接水槽的外壁底部开有多个用于水通过的第二通孔。
12.作为本发明第一方面进一步的限定，v型接水槽的底部固定连接有水平翼缘板，吊杆的顶部通过滑槽同时与水平翼缘板和连接板滑动连接，穿过第二通孔的螺栓将吊杆顶部可拆卸的连接。
13.作为本发明第一方面进一步的限定，圆弧形引水槽的中轴线与夹板的上表面呈设定角度。
14.作为本发明第一方面更进一步的限定，通过防水橡胶垫进行设定角度的调节。
15.作为本发明第一方面进一步的限定，圆弧形引水槽的第一端与平台淡水收集装置
连通，圆弧形引水槽通过开孔加强环与甲板固定连接。
16.作为本发明第一方面进一步的限定，v型接水槽的顶部与甲板底部焊接固定连接；或者，v型接水槽的顶部与甲板底部可拆卸的连接。
17.作为本发明第一方面进一步的限定，相邻的v型接水槽上均连接有吊杆，相邻的v型接水槽的吊杆通过连接用v型槽连接。
18.作为本发明第一方面更进一步的限定，连接用v型槽上连接有吊杆。
19.作为本发明第一方面进一步的限定，v型接水槽的开口角度范围在30
°‑
60
°
之间。
20.本发明第二方面提供了一种多功能海上平台甲板结构的优化方法。
21.一种多功能海上平台甲板结构的优化方法，应用于本发明第一方面所述的多功能海上平台甲板结构，包括以下过程：
22.确定功能区，根据功能需要选择v型接水槽或者连接用v型槽；
23.确定甲板均布荷载及吊杆下所吊设备荷载，根据甲板结构布置特点确定v型接水槽的间距；
24.根据v型接水槽间距计算本间距下v型接水槽所能使用的最大长度，其中，最大长度为计算后应力比或挠度比等于或小于0.95时的长度；
25.如所选甲板区域主结构梁间距大于v型接水槽最大长度，减小v型接水槽间距，继续上一步的过程；如所选甲板区域主结构梁间距小于v型接水槽最大长度，且计算后应力比或挠度比小于0.5时，增大v型接水槽间距，继续上一步的过程，直至满足要求，得到最佳的v型接水槽间距和v型接水槽所能使用的最大长度。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.1、本发明创新性的研制了一种多功能海上平台甲板结构，以较低的成本实现了海上平台甲板的排水设计，采用标准化设计，工厂成品加工，各模块现场拼接组装，极大缩短设计及制造时间。
28.2、本发明创新性的研制了一种多功能海上平台甲板结构，甲板下配置吊杆，采用机械连接，减小焊接工作量，缩短施工周期。
29.3、本发明创新性的研制了一种多功能海上平台甲板结构，甲板下设排水机构，采用专用橡胶垫进行密封，与海上平台排水设施或淡水收集设施连接，形成排水体系，实现不用结构找坡也能完成排水。
30.4、本发明创新性的提出了一种多功能海上平台甲板结构的优化方法，同时对v型接水槽间距和v型接水槽所能使用的最大长度进行了优化设计，同步保证了成本以及甲板结构的稳定性。
31.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
32.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
33.图1为本发明实施例1提供的多功能海上平台甲板结构的示意图一；
34.图2为本发明实施例1提供的多功能海上平台甲板结构的示意图二；
35.图3为本发明实施例1提供的多功能海上平台甲板结构的示意图三；
36.图4为本发明实施例1提供的多功能海上平台甲板结构的示意图四；
37.其中，1-甲板；2-v型接水槽；3-圆弧形引水槽；4-吊杆；5-开孔加强环；6-连接用v型槽；7-防水橡胶垫；8-水平翼缘板；9-第一通孔；10-第二通孔；11-连接板；12-螺栓。
具体实施方式
38.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
39.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
40.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
41.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.实施例1：
43.如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例1提供了一种多功能海上平台甲板结构，包括：
44.甲板1、v型接水槽2和圆弧形引水槽3，v型接水槽2的顶部与甲板1底部固定连接，v型接水槽2的内部空间正对甲板上用于水流下的第一通孔9；
45.v型接水槽2的外侧壁上对称的设有连接板11，圆弧形引水槽3顶部开口的两侧设有用于与连接板11配合的卡槽，所述卡槽与连接板通过防水橡胶垫连接7，v型接水槽2的外壁底部开有多个用于水通过的第二通孔。
46.本实施例中，优选的，第一通孔9均为开设在甲板上的矩形通孔，以与v型接水槽2配合，保证甲板上的水能够快速的流入到v型接水槽2内；当然可以理解的，也可以设置多个密集的圆形的第一通孔或者其他形状例如菱形等等，本领域技术人员可以根据具体工况进行选择，这里不再赘述。
47.本实施例中，圆弧形引水槽3的开口位置的圆弧的弧度小于90
°
，以保证引流
48.本实施例中，优选的，v型接水槽2的底部固定连接有水平翼缘板8，吊杆的顶部通过滑槽同时与水平翼缘板8和连接板11滑动连接，穿过第二通孔10的螺栓12将吊杆顶部与v型接水槽2可拆卸的连接。
49.本实施例中，优选的，圆弧形引水槽3的中轴线与夹板的上表面呈设定角度，以保证水能快速的从圆弧形引水槽3流水，提高了排水效率，这里的设定角度，可以通过防水橡胶垫7进行调节，调节简单方便，成本较低。
50.本实施例中，优选的，圆弧形引水槽3的第一端与平台淡水收集装置连通，圆弧形引水槽3通过开孔加强环5与甲板固定连接。
51.本实施例中，可选的，v型接水槽2的顶部与甲板1底部焊接固定连接；
52.或者，可以理解的，在其他一些实现方式中，v型接水槽的顶部与甲板底部可拆卸的连接，例如可以材料螺栓连接的方式，螺栓个数根据计算要求进行调整，螺栓区域增加多
孔可透水橡胶垫，或采用不透水橡胶垫与甲板1进行高度找平，防止人员绊倒。
53.本实施例中，可选的，相邻的v型接水槽上均连接有吊杆，相邻的v型接水槽的吊杆通过连接用v型槽6连接，连接用v型槽6上连接有吊杆。
54.本实施例中，v型接水槽的开口角度范围在30
°‑
60
°
之间，可以是30
°
、60
°
或者45
°
等30
°‑
60
°
之间的任意角度，本实施例中优选的选择45
°
。
55.当本发明在需要排水区域使用时：将甲板1排水孔中心与v型接水槽2中心对齐，所述圆弧形引水槽3通过卡槽与v型接水槽2连接，圆弧形引水槽3穿过平台结构梁时，采用开孔加强环5对开孔部位进行加强，圆弧形引水槽3的坡度中橡胶垫进行调节；
56.当甲板1上有水时，水通过甲板预留排水孔进入v型接水槽2中，并通过v型接水槽2底部小孔落入圆弧形引水槽3中，再经由圆弧形引水槽3排至平台外或平台淡水收集装置中，淡水收集装置设置防水橡胶圈与圆弧形引水槽3机械连接或焊接，淡水收集装置设过滤网在需要收集淡水时对雨水进行初步过滤，淡水收集装置上设带盖板清理孔，方便清理过滤杂质；
57.当本发明在支吊桥架、管道等设备区域使用时：所述吊杆4通过滑槽与v型接水槽2滑动连接，可根据所支吊设备位置进行定位，并采用螺栓12将吊杆与v型接水槽2固定，当吊杆安装完成后需要调整时，可将4中螺栓杆拆下，吊杆4沿v型接水槽2滑动调整吊杆4的位置，实现无切割、无焊接调整；
58.本实施例中，吊杆4可根据所吊设备荷载及特点单根或多根设置，通过螺栓将吊杆4固定在v型接水槽2上，当遇到因管道或电缆桥架布置要求吊杆4需要设置在两根v型接水槽2之间时，采用连接用v型槽6与两侧的v型接水槽2连接，连接方式为通过卡槽机械连接。
59.在结构方面，本甲板结构体系的v型接水槽采用“v”型腹板异型钢结构截面，一方面实现功能性要求，一方面结构更稳定，另一方面此种截面降低了v型接水槽高度，节省了甲板下空间，相对于传统檩条截面，此截面更适合v型接水槽与甲板整体工厂预制后的运输。
60.在施工及经济性等方面，与传统甲板结构相比采用标准化的通用型结构模块拼接形成结构体系，直接在工厂提前制造安装，并可批量生产，减少现场焊接、拼装工程量。本发明提供两种连接方案，平台拼装单位可根据现场需要进行选择。
61.本发明甲板结构体系配备排水模块，可实现无动力、无坡度甲板排水，避免了因排水而使主结构梁倾斜带来的诸如设备安装不便、舒适性不够、施工难度大、结构安全性降低等问题。
62.本发明甲板结构体系配备淡水收集模块，并可实现对雨水的初步过滤，本发明配备吊杆，采用机械连接，减少了焊接工作量，在制作甲板的同时可预留吊杆，并在安装前、安装中、安装后均可对吊杆位置进行调整，无需切割及焊接，大大增加了施工的便捷性，降低了施工难度，缩短了施工周期。
63.实施例2：
64.本发明实施例2提供了一种多功能海上平台甲板结构的优化方法，包括以下过程：
65.s1：确定功能区，根据功能需要选择不同的v型接水槽，如甲板区域需要排水，选择排水功能模块，如甲板区域下需要支吊设备或管道选择吊杆；
66.s2：确定甲板均布荷载及吊杆下所吊设备荷载，常用甲板荷载为4、6、8、12kn/m2，
常用设备集中荷载小于等于15kn；
67.s3：根据甲板结构布置特点确定v型接水槽间距，根据v型接水槽间距计算本间距下v型接水槽所能使用的最大长度(最大长度为计算后应力比或挠度比接近(小于)0.95时的长度；
68.s4：如所选甲板区域主结构梁间距大于v型接水槽最大长度，减小v型接水槽间距，继续s3的过程；如所选甲板区域主结构梁间距小于v型接水槽最大长度，且计算后应力比或挠度比小于0.5时，增大v型接水槽间距，继续s3的过程，直至满足要求，得到最优的v型接水槽间距和v型接水槽所能使用的最大长度。
69.具体的，工程上应力比一般极限控制在0.95以下，以0.7～0.8为宜，0.5以下就是构件强度有些浪费，可以承受更大的荷载或增大构件长度或间距。
70.本实施例中，根据v型接水槽使用环境选取防腐措施，本发明中钢结构构件推荐镀锌防腐方式，根据现场情况及安装单位要求确定安装方式，v型接水槽两端需要与平台主结构梁焊接，v型接水槽与甲板间可采用焊接或螺栓连接方式，如工期紧张或海上安装的情况建议v型接水槽与甲板间采用螺栓连接方式。
71.本发明提供在常用甲板荷载6kn/m2下不同间距多功能v型接水槽选择的应用示例。
72.如下表所示，为具体的v型接水槽优化数据。
[0073][0074]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多功能海上平台甲板结构，其特征在于，包括：甲板、v型接水槽和圆弧形引水槽，v型接水槽的顶部与甲板底部固定连接，v型接水槽的内部空间正对甲板上用于水流下的第一通孔；v型接水槽的外侧壁上对称的设有连接板，圆弧形引水槽顶部开口的两侧设有用于与连接板配合的卡槽，所述卡槽与连接板通过防水橡胶垫连接，v型接水槽的外壁底部开有多个用于水通过的第二通孔。2.如权利要求1所述的多功能海上平台甲板结构，其特征在于，v型接水槽的底部固定连接有水平翼缘板，吊杆的顶部通过滑槽同时与水平翼缘板和连接板滑动连接，穿过第二通孔的螺栓将吊杆顶部可拆卸的连接。3.如权利要求1所述的多功能海上平台甲板结构，其特征在于，圆弧形引水槽的中轴线与夹板的上表面呈设定角度。4.如权利要求3所述的多功能海上平台甲板结构，其特征在于，通过防水橡胶垫进行设定角度的调节。5.如权利要求1所述的多功能海上平台甲板结构，其特征在于，圆弧形引水槽的第一端与平台淡水收集装置连通，圆弧形引水槽通过开孔加强环与甲板固定连接。6.如权利要求1所述的多功能海上平台甲板结构，其特征在于，v型接水槽的顶部与甲板底部焊接固定连接；或者，v型接水槽的顶部与甲板底部可拆卸的连接。7.如权利要求1所述的多功能海上平台甲板结构，其特征在于，相邻的v型接水槽上均连接有吊杆，相邻的v型接水槽的吊杆通过连接用v型槽连接。8.如权利要求7所述的多功能海上平台甲板结构，其特征在于，连接用v型槽上连接有吊杆。9.如权利要求1-8任一项所述的多功能海上平台甲板结构，其特征在于，v型接水槽的开口角度范围在30
°‑
60
°
之间。10.一种多功能海上平台甲板结构的优化方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的多功能海上平台甲板结构，包括以下过程：确定功能区，根据功能需要选择v型接水槽或者连接用v型槽；确定甲板均布荷载及吊杆下所吊设备荷载，根据甲板结构布置特点确定v型接水槽的间距；根据v型接水槽间距计算本间距下v型接水槽所能使用的最大长度，其中，最大长度为计算后应力比或挠度比等于或小于0.95时的长度；如所选甲板区域主结构梁间距大于v型接水槽最大长度，减小v型接水槽间距，继续上一步的过程；如所选甲板区域主结构梁间距小于v型接水槽最大长度，且计算后应力比或挠度比小于0.5时，增大v型接水槽间距，继续上一步的过程，直至满足要求，得到最佳的v型接水槽间距和v型接水槽所能使用的最大长度。

技术总结
本发明提供了一种多功能海上平台甲板结构及优化方法，包括：甲板、V型接水槽和圆弧形引水槽，V型接水槽的顶部与甲板底部固定连接，V型接水槽的内部空间正对甲板上用于水流下的第一通孔；V型接水槽的外侧壁上对称的设有连接板，圆弧形引水槽顶部开口的两侧设有用于与连接板配合的卡槽，所述卡槽与连接板通过防水橡胶垫连接，V型接水槽的外壁底部开有多个用于水通过的第二通孔；本发明以较低的成本实现了海上平台甲板的排水设计，同时对V型接水槽间距和V型接水槽所能使用的最大长度进行了优化设计，同步保证了成本以及甲板结构的稳定性。性。性。


技术研发人员：丁晓强 魏华栋 徐俊祥 董启暖 孙晓红 李旭 任宪骏 杨朝晖 陈长兵 刘昌斌 侯世谨
受保护的技术使用者：山东电力工程咨询院有限公司
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/9/25