半潜式海洋平台主要结构由三大部分组成:即平台主体(上层平台),浮箱或下体,立柱和撑杆,其类型有多种,其主要差别在于下浮体的式样和数目,按下体的式样,其大体上可分为浮箱式和下体式两类[3]。
1。2。1 平台主体结构
平台主体一般是由甲板、围壁以及若干纵向和横向舱壁所组成的空间箱形结构,根据不同的要求,其甲板可分为:主甲板、中间甲板和下甲板等,由于海上作业的危险性,平台主体应有一定的储备浮力和水密性(water tightness),平台主体可为整体的箱形结构,也可为若干纵横箱形单元构成的组合体[3]。
1。2。2 立柱和撑杆结构
(1)平台立柱
立柱与撑杆一起将上层平台支撑在下浮体上,并在平台处于半潜状态时提供一定的水线面,给予平台稳性。立柱一般是大直径的圆筒壳体,可以是纵向(垂向)骨架或无骨架结构,均由环形扶强材或其他构件来加强,在其内部设有“立柱甲板”,充分利用立柱空间并增加抗沉性,其结构设计应满足壳体在预期的静、动水压力及工作荷载的作用下不会失稳或压坏。立柱的外形常见圆立柱和方立柱、等截面立柱和变截面立柱,等截面圆立柱应用较多[3]。
半潜平台的立柱一般由外壳板、垂向扶强材、水平桁材、水密平台、非水密平台、水密通道围壁和水密舱所组成,其结构主要分为普通构架结构、交替构架结构、纵横隔板结构和环筋桁架结构[3]。
①普通构架结构
这种构件一般由纵筋(vertical stiffener)与环筋(interconnecting members)组成,由于纵向力较大,一般纵筋与环筋相交处纵筋连续[3]。
②交替构架结构
纵向交替式:这种构架由小尺寸的普通纵筋、大截面尺寸的强纵筋及(隔几档布置)强环筋(肋骨)组成,强纵筋与强环筋互相支持组成强构件,可使弱构件(支座)的尺寸减小;横向交替式:布置横向环筋,每隔3~5档普通环筋布置一档强环筋,以增加横向刚度[3]。
③纵横隔板结构
采用纵、横向隔板,纵向隔板一般是两块正交布置或布置成一个封闭通道,隔板一般开有减轻孔(lightening hole),或者用横向隔板代替横向加强筋,横向隔板有水密或非水密之分,隔板也需布置加强筋[3]。
④环筋桁架结构
采用环筋与桁架,较大直径的立柱,除了有纵筋、环筋,中间还布置空间桁架结构,桁架与立柱壳板中的纵横加强筋相连组成空间桁架[3]。
(2)平台撑杆
将上层平台、立柱和下浮体联结成空间刚架结构,将上部荷载传递到平台主要结构上,并将风、浪等荷载和其他受力状态下产生的不平衡力再分布。其结构常为管状水密结构,内部有环形肋骨,保证其形状和强度[3]。
1。2。3 浮箱或下体结构
(1)浮箱结构
浮箱式是将几根立柱(column)布置在同一个圆周上,每根立柱的下方设一个浮箱。浮箱的剖面常见圆形、矩形、靴形,浮箱之间不相连。浮箱主要承受周围海水的静水压力、立柱传来的平台重力以及风浪流作用下的弯矩。浮箱与立柱连接处承受较大荷载,此处结构要特别加强。立柱一般延伸到浮箱底部,也可与甲板相交[3]。
(2)下体结构
下体式有平行浮体和组合浮体两种,前者较常见。平行浮体一般为2个船体结构,常设计为矩形或圆角矩形横剖面纵骨架式壳体结构。其结构为若干个纵横舱壁及外壳板架构成的水密壳体。设计中要求具备可靠的水密性和强度。鉴于其主要受纵向弯矩影响,结构常采用纵骨架式[3]。