导管架基本知识简介
导管架焊接变形和优化
导管架焊接变形和优化摘要：焊接是导管架建造的主要方式，焊接会导致钢结构尺寸的变形，如何有效控制导管架在建造过程中变形是人们关心的问题。
本文阐述了导管架建造方法和特点，以及焊接变形量的计算方法，使用焊接变形理论分析了导管架建造过程中变形的主要因素，结合传统方法优化了焊接方式，从而良好的控制了焊接变形。
关键词：导管架；焊接；尺寸变形；焊接优化1导管架简介平台由海底钢桩来支撑，分为腿柱式、桩基式和群桩式。
桩基式平台的重要组成部分是导管架，是整个平台的支撑部分。
在陆地上通过钢板的卷制，管件的组对焊接来形成框架结构。
导管架根据支撑腿数不同分为1腿结构，3腿结构，4腿结构，6腿结构，8腿结构导管架。
导管架还有立管，电缆护管靠船件等其他附件构成。
导管架的建造方式主要是焊接[1]。
2导管架建造2.1导管架建造的两种方法导管架建造分为立式建造和卧式建造。
两种方法的特点如下：（1）立式建造方式特点：①导管架建造完成后托运简单方便；②附件可在地面和导管平面组装，可以减少尺寸误差并且也可以预防高空作业危险；③施工地点灵活，可以几处同时作业。
（2）卧式建造方式特点：①托运，下水安装难度大。
②焊接操作简单，吊装方便，安装精度高；③施工作业集中。
不管采用哪种方式进行导管架建造，都要首先进行分体建造，之后再吊装焊接安装。
2.2导管架建造结构过程3导管架焊接3.1焊接概念（1）焊接定义国标对焊接的定义是：焊接是通过加热或加压、或两者并用，并且用或不用填充金属，使焊件间达到原子结合的一种加工方法。
我们日常所见的焊接，实质是一种冶金过程，通过加热使填充金属和局部母材变为为一体。
焊接过程中焊道液态金属冷却会使焊缝金属产生收缩，这样会使焊缝尺寸发生变化，因此会引起焊接结构件尺寸的变化[2]。
（2）钢结构焊接作业中的变形焊接钢结构时，在焊道两侧温度很高，材料在不均匀受热状态下出现的变形称之为焊接变形[3]。
变形将引起钢结构件的外形变化。
焊接变形的种类有纵向、横向、弯曲、角、波浪和扭曲变形等多种形式[4]。
导管架基本常识简介
1.1 简述1.2 主要特点2 组成2.1 主要结构（Primary）2.2 附属结构（Appurtenance）3 简单分类3.1 按导管腿的数量分类3.2 按水深分类3.3 按重量分类3.4 按基本功能分类4设计4.1 设计的基本内容4.2 设计的要求4.3 设计的依据4.4 设计的方法4.5 设计阶段4.6 设计步骤4.7 设计荷载及其组合4.8 设计分析内容5 建造5.1 建造主要标准简介5.2 建造流程5.3 典型建造方法6 装船6.1 吊装装船6.2 滑移装船6.3 拖车装船7 运输8 安装8.1 下水方法8.2 扶正8.3 就位与固定8.4 附件安装9 结束语1.1 简述✧导管架型平台是由钢管桩通过导管架固定于海底的结构物，导管架本身具有足够的刚性，以保证平台结构的整体性，从而提高了平台抵抗自然荷载的能力。
✧导管架是海洋石油平台中传递荷载的主要部件，其主体是钢质桁架结构，是海洋石油平台的固定基础。
✧导管架是由若干竖向立柱（圆钢管）和横向、斜向联接钢管焊接结成的空间框架结构，横向和斜向的钢管分别叫横撑和斜撑，也叫横拉筋或斜拉筋，竖向大直径圆管立柱叫导管。
✧导管架的作用：为平台的海上施工提供条件：在导管架的竖向圆管（导管或桩套筒）内打桩，大大减少了在海上施工时单桩定位等操作上的困难。
把各单位联成一个整体：打桩完毕后，桩和圆管之间的环向内用水泥浆固结，这样再通过导管架的空间结构，将各单桩联成一体，加强了平台工作的整体性，且使平台的各种荷载能均匀的传递到各桩上。
可安装泊船设备，供交通联络、船舶停靠。
可安装电缆护管及电缆，供通讯、动力。
可安装梯子、走道，登陆桥等，供工作、维护时的通行。
在导管架上架设临时性的工作平台，以加快施工进度和保证施工过程中的安全。
1.2 主要特点导管型桩基固定平台是国内外制造与使用最多的一种形式，它包括上部结构和基础结构。
上部结构（Topsdie）分为甲板、梁、立柱或椼架，主要作用是为海上钻、采提供必须的场地以及布置工作人员的生活设施等，提供充足的加班面积（分不同层），保证钻井或采油作业能顺利进行。
管道支架的一般知识
管道支架的一般知识管道支架的一般知识一、对支架的认识1、管道支架的设置对于管道设计来说是一项极为重要的工作，尤其对于那些高温高压、有毒可燃、强腐蚀性的管道。
正确的支架设置可以满足管道强度和钢度的需要，同时能够有效的降低管道对机械设备产生较大的附加载荷，防止因管道的震动，位移等原因造成的泄露、爆炸等事故的发生，这样就可以有效的保护管道和设备管口，保障化工装置的正常生产运行。
2、管道支吊架是整个管道设计的难点,也是核心内容,但往往很多设计人员对这一点不是很重视,管道支吊架的设置得当如否,会影响整个管系的工作情况,甚至会涉及到安全问题,这是一个很值得注意的地方,特别是对于高温\高压和特别恶劣的工况下.3、有一个老师就曾经说过 " 管道的工作总的来说就是管道应力分析工作,即支吊架的设计",他也承认这句话是有点遍面,但也说明管道支吊架的设置在管道工作中的重要性.二、支架的定义1、用于地上架空敷设管道支承的一种结构件。
可以是钢制、砖、混凝土等。
要求是稳固，可靠，所以基本用钢制。
2、支架的组成：总体分五部分，管道附着件、连接件、特殊功能件、辅助钢结构、生根部件。
按形式分为固定支架、滑动支架、导向支架、滚动支架等。
按敷设分为低（0-1米）、中（1-2米）、高（4.5-5.5米）支架。
3、重点研究2米以内的支架。
三、支架的类型和作用1、管道的支架类型按支架的作用可以分为三大类：承重架、限制性支架和减振架。
承重架有可分为滑动架、杆式吊架、恒力架和滚动支架。
限制性支架又可分为导向架、限位架和固定架。
管道设计人员最初配管时经常考虑的是一次应力问题，这个阶段主要考虑的支架为滑动架、导向架、固定架。
四、支架的选用原则1、管道支架位置的确定配管设计人员在管道布置的过程中，应同时考虑支架位置及设置的可能性、合理性、经济性等，这是管道与支架设计者的共同要求。
管道支架位置的确定主要考虑下列八点：a 承重架距离应不大于支架的最大间距，有压力脉动的管道，要按所要求的管道固有频率来决定支架的间距，避免发生共振。
导管架基本知识简介
导管架基本常识简介目录1概述 (3)1.1简述 (3)1.2主要特点 (3)2组成 (3)2.1主要结构（PRIMARY） (3)2.2附属结构（APPURTENANCE） (4)2.3典型结构形式 (5)3简单分类 (6)3.1按导管腿的数量分类 (6)3.2按水深分类 (6)3.3按重量分类 (7)3.4按基本功能分类 (7)4设计 (7)4.1设计的基本内容 (7)4.2设计的要求 (7)4.3设计的依据 (7)4.4设计的方法 (8)4.5设计阶段 (8)4.6设计步骤 (9)4.7设计荷载及其组合 (9)4.8设计分析内容 (9)5建造 (10)5.1建造主要标准简介 (10)5.2建造流程 (11)5.3典型建造方法 (11)6装船 (14)6.1吊装装船 (14)6.2滑移装船 (15)6.3拖车装船 (15)7运输 (15)8安装 (16)8.1下水方法 (16)8.2扶正 (16)8.3就位与固定 (16)8.5附件安装 (16)9结束语 (17)1 概述1.1 简述✧导管架型平台是由钢管桩通过导管架固定于海底的结构物，导管架本身具有足够的刚性，以保证平台结构的整体性，从而提高了平台抵抗自然荷载的能力。
✧导管架是海洋石油平台中传递荷载的主要部件，其主体是钢质桁架结构，是海洋石油平台的固定基础。
✧导管架是由若干竖向立柱（圆钢管）和横向、斜向联接钢管焊接成的空间框架结构，横向和斜向的钢管分别叫横撑和斜撑，也叫横拉筋或斜拉筋，竖向大直径圆管立柱叫导管。
✧导管架的作用：为平台的海上施工提供条件：在导管架的竖向圆管（导管或桩套筒）内打桩，大大减少了在海上施工时单桩定位等操作上的困难。
把各单桩联成一个整体：打桩完毕后，桩和圆管之间的环向内用水泥浆固结，这样再通过导管架的空间结构，将各单桩联成一体，加强了平台工作的整体性，且使平台的各种荷载能均匀的传递到各桩上。
可安装泊船设备，供交通联络、船舶停靠。
导管架平台
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滑入法安装导管架示意图
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（a）拖运；（b）滑入水中； （c）绑吊素；（d）安放；（e）打桩
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导管架的安装——浮运法
（3）浮运法。把导管架的两端密封后，靠它自 身的浮力浮在水面上，用拖船把它拖到井位后， 再向导管内灌水使它下沉并立在海底，安装过 程如下图所示。
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浮运法安装导管架的示意图
（a）拖运；（b）一侧充水； （c）另一侧也充水；（d）均匀充水下沉
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70年代末具有代表性的
三座200米以上水深的钢质导管架平台
“HONDO”导管架：位于CALIFORNIA海，水深260
米，重量12200吨，28个井口，三层甲板（26mx52m)
导管架平台
导管架平台
பைடு நூலகம்
1.导管架平台的结构组成 2.导管架平台的海上安装
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导管架平台的结构组成
导管架型平台是先在陆上用钢管焊成一个锥台形 空间框架，然后驳运或浮运至海上现场，就位后
将钢桩从导管内打入海底，再在顶部安装甲板而
成。
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导管架平台的结构组成
由上部结构（即平台甲板）和基础结构组成。 上部结构：一般由承受作业机械（机器）和其它载荷的 上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻 采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的 工作、生活设施和直升飞机升降台等。平台甲板的尺寸由使 用工艺确定。
当两根撑杆从弦管两侧正交并使所有三根管子处于同一 平面，该连接称为X型节点或十字型节点。
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2）偏心连接
第六章 导管架的设计-精品文档
二、分部分析计算模型 用于浅水的不太复杂的导管架结构，通常 采用简化的分析方法：把导管架与桩基在 泥面处分开，对泥面以上的导管架和泥面 以下的桩基分别建立计算模型进行计算。 泥面以上部分是具有基桩支座的空间杆系 结构，泥面以下部分是埋置于土中的桩。 基桩支座是两者的结合点。通过计算和迭 代分析，使在泥面处位移和内力相容。
e e e F [ K ] [ D ]
e e ][ T][D ] 坐标转换： [Fe][T][Fe] [D 代入得结构坐标系下的杆件刚度矩阵：
e e e [F ] [K ] [D ]
e T e [ K ] [ T ][ K ] [ T ]
4. 直接刚度法解节点位移与杆端力
二、导管架结构的设计内容
1. 导管架结构型式的设计（方案设计） 拟定初步设计方案，确定导管架尺度。对可供选择 的方案进行研究，进行经济效益评价，确定最终结 构型式。 2. 导管架腿柱直径与斜度设计 腿柱直径：主要受土质情况和基础要求的限制。一 般按以前比较成功的经验选择，按甲板支撑桁架腿 柱的要求决定。靠近水面附近构件尺度减小。 腿柱斜度：主要与土壤性质、打桩机性能和承受荷 载类型有关。综合考虑各种因素。通常设计成双斜 对称式。 3. 支撑布置设计 要求能把水平荷载传递到桩基中，并使结构成为一 个整体。尽量减少水平支撑的层数，各连接构件间 交角大于30°
第三节 导管架结程， 工程中广泛采用有限元分析方法，把结构 模拟为二维或三维框架结构，用计算机计 算结构内力和节点位移。
一、有限元方法分析导管架结构的基本概念
结构分析的基本假定 导管架结构静力分析是基于线弹性理论， 假定： （1）材料是线弹性的，单元节点力与节点位 移之间保持线性关系 （2）各单元或结构变形与整个结构尺寸相比 很小，可应用叠加原理。
导管架基本知识简介
导管架基本常识简介目录1概述 (3)1.1简述 (3)1.2主要特点 (3)2组成 (3)2.1主要结构（PRIMARY） (3)2.2附属结构（APPURTENANCE） (4)2.3典型结构形式 (5)3简单分类 (6)3.1按导管腿的数量分类 (6)3.2按水深分类 (6)3.3按重量分类 (7)3.4按基本功能分类 (7)4设计 (7)4.1设计的基本内容 (7)4.2设计的要求 (7)4.3设计的依据 (7)4.4设计的方法 (8)4.5设计阶段 (8)4.6设计步骤 (9)4.7设计荷载及其组合 (9)4.8设计分析内容 (9)5建造 (10)5.1建造主要标准简介 (10)5.2建造流程 (11)5.3典型建造方法 (11)6装船 (14)6.1吊装装船 (14)6.2滑移装船 (15)6.3拖车装船 (15)7运输 (15)8安装 (16)8.1下水方法 (16)8.2扶正 (16)8.3就位与固定 (16)8.5附件安装 (16)9结束语 (17)1 概述1.1 简述✧导管架型平台是由钢管桩通过导管架固定于海底的结构物，导管架本身具有足够的刚性，以保证平台结构的整体性，从而提高了平台抵抗自然荷载的能力。
✧导管架是海洋石油平台中传递荷载的主要部件，其主体是钢质桁架结构，是海洋石油平台的固定基础。
✧导管架是由若干竖向立柱（圆钢管）和横向、斜向联接钢管焊接成的空间框架结构，横向和斜向的钢管分别叫横撑和斜撑，也叫横拉筋或斜拉筋，竖向大直径圆管立柱叫导管。
✧导管架的作用：为平台的海上施工提供条件：在导管架的竖向圆管（导管或桩套筒）内打桩，大大减少了在海上施工时单桩定位等操作上的困难。
把各单桩联成一个整体：打桩完毕后，桩和圆管之间的环向内用水泥浆固结，这样再通过导管架的空间结构，将各单桩联成一体，加强了平台工作的整体性，且使平台的各种荷载能均匀的传递到各桩上。
可安装泊船设备，供交通联络、船舶停靠。
导管架建造-培训资料-39
导管架陆上建造
节点的布置基本原则：
❖ 节点的布置应避免支杆落在节点段的纵向焊缝上，即弦杆纵向焊缝不应 与节点相贯线相交,应使纵向焊缝错开至少305mm,以避免相互干扰
❖ 其他情况下,相邻管段纵缝应错开至少90o
❖ 若节点段采用加厚壁段，则加厚段(即节点段环焊缝)应超出撑杆边缘(包 括焊脚在内)至少D/4且不小于305mm
<=-1.05V (Ag/AgCl)
每一批至少取一个进行破坏性试验，在每个阳极上切3个截面，观察切口表面，总体上不能有 可见气孔和夹渣。
导管架陆上建造
2.结构工程
渤海导管架特点
渤海冬天寒冷，有浮冰，导管必须考虑冰载荷和低 温冲击韧性。渤海水浅，水深一般30多米，导管结构 比较简单。
典型渤海导管架
飞溅区及以上结 构采用E级钢， 因为最低环境温 度超过-20度
典型渤海导管 架结构分析
抗冰区没有斜 拉筋，对抗击 冰载荷比较理 想。
水线
管节点用 E36-Z35材料， 具有良好抗 层状撕裂性 能。
水下结构用 D级钢，因 为最低温度 一 般 在 -2 度 左右。
导管架陆上建造
2.结构工程
南海和东海导管架特点
❖ 拉筋杆在节点部位采用加厚壁段时(或采用特种钢材),其从节点延伸的长 度包括焊脚在内,至少为拉筋杆直径且不小于610mm
导管架陆上建造
❖ 一般同心管节点采用工作点的偏离不超过D/4,以达到非搭接支杆间具有 51mm的最小间隙
❖ 当两根及以上管件相交,大直径管应作为连续构件.拉筋杆的装配顺序应由 壁厚/直径确定.壁厚最大的应作为直通构件,其他管件按照壁厚递减顺序; 如壁厚相同,则直径较大者作为直通杆件
❖ 节点杆件坡口应做成斜面构造(没有根面的刀口状),坡口形式应如API2A 图11.1.3所示(坡口角度公差应为+5o),以使焊缝完全熔透,并且焊缝外轮廓 应与两侧母材平滑过渡