船舶标准化与质量☆海工装备☆
拼接式圆柱桩腿法兰连接螺栓的校核上海振华重工（集团）股份有限公司姜树卫任俊星
江苏扬子江船厂有限公司金志祥
摘要：桩腿是自升式平台的主要组成部分，主要用于站立工况下支撑船体及承载环境载荷和工
作载荷，桩腿的可靠性直接决定平台能否在站立状态下安全工作。本文研究了拼接式圆柱腿法兰连接螺检的外部载荷计算和螺检校核方法。拼接式桩腿工作时法兰连接处承受很大的弯矩和水平力，因此螺检连接的可靠性是桩腿安全工作的重要保障。本文的校核方法可以给法兰连接螺检的设计和校核提供参考。
关键词：拼接桩腿法兰螺栓预紧力
引言
桩腿是自升式平台的主要组成部分，主要用于站立工况下支撑船体及承载环境载荷和工作载荷。传统的圆柱式桩腿都是焊接而成，主要应用在一些浅水作业的自升式平台上，如风电安装平台、生活平台和起重平台等工程平台。随着水深和插桩深度的增加，有些圆柱式桩腿长度甚至达到100m以上，过长的桩腿在平台迁移及浮态作业过程中会造成诸多不便，比如：平台迁移过程中高大的桩龈不能避开桥架等建筑物；平台迁移过程中由于重心过高对船体稳性造成较大的影响；在平台浮态作业过程中，尤其针对配备有大型起重机的平台而言，桩腿收回来之后是一个很大的障碍物，对起重机的回转和作业造成较大的影响。
因此，采用拼接式桩腿能很好的解决上述问题，平台在迁移或者浮态作业时将过长的桩腿拆下来，当要在较深水深处站立起来的时候再把腿接上去。桩腿拼接时采用水平法兰将桩腿上部和桩腿下部连接在一起是比较常用的方法，法兰通过螺栓连接（见图1）。由于平台工作时桩腿拼接部位要承受很大的弯矩和水平力，因此连接法兰的螺栓受力和强度问题就显得格外重要。本文将重点研究桩腿
4212017年第2期
拼接时法兰连接螺栓的受力和校核方法。 1实例分析
本文以某大型风电安装船为目标进行计算分析，该平台桩腿直径为3800mm，通过32组沿圆周均布分布的M120高强度螺栓将上、下部桩腿通过法兰连接。本文主要考虑的是螺栓受外部最大拉力情况下连接螺栓的校核问题，因此不考虑上部桩腿对下部桩腿的垂直向下压力，仅考虑法兰连接处的弯矩和水平力，上部桩腿对下部桩腿的扭转力很小，本文计算时将忽略。螺栓布置及法兰连接板处载荷如图1所示。
F,3 000 kN
M-120p00 kN m
x
x
图1螺栓布置及法兰连接板处载荷示意图
1.1
法兰连接螺栓的外部轴向载荷计算
根据桩腿总体计算得到法兰连接处的最大弯矩