Способ статического испытания сооружения и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4773860/15 (22) 03.11.89 (46) 07.06.92, Бюл. № 21 (71) Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт по технике безопасности (72) Б.А.Гаджиев, Н.Г.Эфендиев и Б.А.Кирш (53) 622.23(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР ¹

377656, кл, G 01 М 5/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР ¹

945286, кл, Е 02 0 13/10, 1980, (54) СПОСОБ СТАТИЧЕСКОГО ИСПЫТА-.

НИЯ СООРУЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ... Ж„, 1738912А1 (57) Применение; в нефтяной и газовой отраслях промышленности для испытания морских платформ, эстакад и других объектов, находящихся в море и имеющих горизонтальные пролеты, опирающиеся на вертикальные стойки. Сущность: способ заключается в том, что сооружение нагружают вертикальной нагрузкой с помощью гидродомкрата подачей в него контролируемого давления, при достижении расчетного давления замеряют деформации элементов сооружения, по которым определяют его несущую способность, Шток домкрата опирают на верхнюю поверхность пролета, При этом перед испытанием пролета испытыва 4

1738912

40 ют стойки, для чего корпус домкрата соединяют тягами с клиновыми захватами с приданным участком сваи, а домкрат размещают над стойкой, Для испытания пролета домкрат размещают в середине пролета, Устройство включает клиновой захват 8, состоящий из корпуса в виде скобы с конической расточкой, клиньев и приспособления для перемещения клина в расточке, выполненного в виде механизма винт-гайка. B боковых клиньях выполнены пазы, в которые входят выступы среднего клина 19. Винт приспособления для перемеИзобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к испытанию морских платформ, эстакад и других объектов, расположенных в море.

Известен способ статического испытания,включающий в себя монтаж инвентарных подмостков под испытываемым прекрытием эксплуатационного здания, сооружения и т.п. с несущими металлическими балками, к колоннам которого крепят рейки с дерформетрами, а домкратами, устанавливаемыми на подмостках, создают давление на испытываемый объект.

К недостаткам способа с точки зрения возможности использования его для испытания морских нефтяных эстакад относится то, что не представляется возможным испытать колонны на продольный изгиб, кроме того, не представляется возможным в морских условиях приложить нагрузку на испытываемый объект снизу и не возможно испытать сооружение поэлементно сначала стойки-колонны, а затем поперечины, Известно устройство в виде клинового захвата, представляющего собой корпус с конусной расточкой, в который вставляются двойные конические клинья, один из них с насеченной поверхностью, обхватывающие трубы (сваи). Клиновые захваты устанавливаются на торец сваи, забиваемой в грунт.

Недостатком устройства является то, что хотя гладкий клин легче сдвинуть при демонтаже устройства, однако гарантия самозаклинивания снижается. Кроме того, вся конструкция сложная, она не предназначена для захвата цилиндрических предметов за среднюю их часть, Цель изобретения — расширение области применения способа за счет обеспечения возможности поэлементного испытания морских нефтяных эстакад, а также повышение эксплуатационных качеств за счет обеспечения возможности защения клина 19 жестко закреплен на верхнем торце клина 19, а гайка 24 установлена в радиальном пазу кронштейна, закрепленного на корпусе, с возможностью вращения и перемещения в пазу, Гайка соединена с помощью тяги 27 и пространственного шарнира 26 со штурвалом 28, размещенным над поверхностью пролета сооружения, Устройство позволяет осуществлять испытание сооружения, находящегося в море, как в целом, так и поэлементно благодаря тому, что клиновой захват заводится на стойку сбоку. 2 с.п.ф-лы, 7 ил, ведения захвата устройства на стойку со стороны ее цилиндрической поверхности и дистанционного снятия его со стойки.

Поставленная цель достигается тем, что статическое испытание сооружения, имеющего горизонтальные пролеты, опирающиеся на вертикальные стойки, при котором сооружение нагружают вертикальной нагрузкой с помощью гидравлического домкрата путем подачи в него контролируемого давления, осуществляют нагрузкой, направленной сверху вниз при помощи домкрата.

Шток последнего при этом опирают на верхнюю поверхность пролета. При этом перед испытанием пролета осуществляют последовательное испытание стоек по отдельности, для чего корпус домкрата соединяют с помощью тяги и разъемного клинового захвата с приданным участком стойки. Домкрат при этом размещают над стойкой. После замера деформаций стойки осуществляют испытание пролета для чего домкрат размещают в середине пролета и соединяют его корпус при помощи тяг и разъемного клинового захвата с придонными участками прилежащих стоек. Предварительно осуществляют страховку не испытываемых пока узлов и деталей с тем, чтобы в случае выхода из строя испытываемых деталей (узлов) остальные были бы в недосягаемости от разрушения.

В случае слабого грунта сваи (стойки) поперечные и продольные пролеты испытывают с помощью шарнирной стрелы, устанавливаемой в середине пролета, После достижения расчетного давления замеряют деформации элементов сооружения, по величине которых определяют несущую способность последнего.

Устройство для статического испытания сооружения, включающЕе клиновой захват для цилиндрической стойки, содержащий корпус с конической расточкой, клинья, раз1738912

10

20

45

55 мещенные в расточке корпуса, и приспособление для перемещения клина в расточке корпуса, снабжено пространственным шарниром, тягой, штурвалом и кронштейном с радиальным пазом. Корпус выполнен в виде скобы, на верхнем торце которой закреплен кронштейн. На смежных боковых поверхностях клиньев выполнены выступы и пазы, с помощью которых клинья взаимодействуют друг с другом. Приспособление для перемещения клина в расточке корпуса выполнено в виде механизма винт-гайка, причем винт жестко закреплен на верхнем торце клина, а гайка установлена в радиальном пазу кронштейна. Последняя имеет возможность вращения и возвратно-поступательного перемещения и соединена со штурвалом при помощи пространственного шарнира и тяг.

На фиг.1 изображена отдельная секция эстакады, располагаемая на самостоятельных стойках; на фиг.2 — то же, для секции, располагаемой на общих стойках; на фиг.3 — секция эстакады; на фиг.4 — устройство на одной стойке, вертикальный разрез; на фиг.5 — разрез А-А на фиг,4; на фиг.б — секции эстакады, загруженные цистернами с водой, вид сбоку; на фиг.7 — то же, вид сверху.

Способ осуществляют следующим образом.

Для испытания продольного ферменного пролета 1 высотой Нз (фиг,1) при установке на двух стойках 2 через чеки 3 и поперечные пролеты 4 по середине испытуемого пролета, устанавливают гидравлический домкрат 5 с опорой 6, упирающейся в пролет, От корпуса домкрата 5 отходят две тяги 7, соединенные с клиновым захватом 8, установленным на вбитых в дно 9 моря стойках 2 в нижней придонной их части.

Для испытания длинных пролетов L2 (фиг,2) с целью избежания больших величин изгибающих сил на стойки 2 гидродомкраты

5 устанавливают по краям пролета на небольшом.растоянии з от стоек и соединяют стяжкой,10, или по середине пролета устанавливают шарнирную стойку 11, на опорный шарнир 12, на которой сверху устанавливают ролик 13 (показаны пунктиром), Гидроцилиндром (не показан) натягивают распорку 14, Для испытания поперечного пролета 4 высотой Н, (фиг.3) и чеки 15 по середине пролета устанавливают гидродомкрат 5 и тягами соединяют его с клиновыми захватами, устанавливаемыми на придонных участках стоек. Выноской 16 показан уровень моря.

Клиновой захват 8 (фиг.4) состоит из разрезного корпуса в виде скобы, имеющего под углом 120 в конической внутренней расточке продольные пазы 17, в которые пропущены по два призонных зашплинтованных болта 18, ввинченных в три клина: средний клин 19 и два крайние клина 20 (возможно также применение вместо болтов 18 соединение типа ласточкина хвоста).

Средний клин 19 имеет два синхронизирующих выступа 21, входящих во впадины

22 двух боковых клиньев. К клину 19 на кронштейне крепится вилка 23, в паз которой входит катушка 24, имеющая внутреннюю резьбу, в которую ввинчен винт 25, прикрепленный к верхнему торцу клина 19, Катушка

24 сверху оканчивается пространственным шарниром 26, к которому прикреплена вертикальная тяга 27 со штурвалом 28. Упор 6 со штоком гидродомкрата 5 крепится шарниром 29. Торец корпуса гидродомкрата 5 уперт в середину траверсы 30, в боковые отверстия которой пропущены тяги 7. Тяги

7 имеют регулировочные отверстия, куда входят штифты 31.

Разъем корпуса клинового захвата 8 закрывается болтом 32 с гайкой 33. Манометр гидролинии домкрата показан выноской 34.

На эстакаде может быть размещен насосный агрегат 35 с насосом 36, на котором установлена задвижка 37 с напорным 38 и всасывающим трубопроводами 39, 40. Насос оснащен также манометром 41. На пролете установлены одна или две цистерны 42 с люками 43, сливными задвижками 44 и трубопроводом 45.

Устройство работает следующим образом.

Прежде чем проехать по всем эстакадам и опробовать их весом жидкости цистерн, проводят выборочные последовательные испытания каждой стойки.

Предварительно замеряют износ чек 3, место их установки, визуально-коррозию.

Для испытания стойки 1 (фиг.4,5) на ней устанавливают тензодатчики, Клиновой захват 8 заводят сбоку на нижнюю подводную часть стойки как можно ближе к дну 9 моря.

Для этого предварительно вращением катушки 24, навинчиванием ее на винт 25 шарнира 26, поднимают клин 19, последний при этом своими призонными болтами 18 скользит по пазу 17, поступательно поднимаясь вверх, и отходит в сторону (показано штрихпунктиром). Так как клин 19 связан с клиньями 20 своими выступами 21, входящими во впадины 22 боковых клиньев 20, то последние синхронно поднимутся и разойдутся также. Таким образом, внутреннее отверстие в клиновом захвате станет равным

Dk>D< — диаметр стойки 2, что даст возможность надеть клиновой захват 8 сбоку на

1738912 стойку 2, так как расстояние К между клиньями 20 станет равным К1 > Dc. После этого ,устанавливают болт 32 и крепят его гайкой

33. При наличии поперечин, крепящих стойки 2, болт 32 и гайку 33 можно не ставить, в 5 этом случае корпус захвата надо усилить, Опускают клиновой захват 8 вдоль по стойке

2 до самого дна 9 моря за две тяги 7. Вращением катушки 24 в обратную сторону за штурвал 28 опускают клинья 19 и 20 и за- 10 крепляют их на стойке 2. Затем на тяги 7 одевают траверсу 30 с гидродомкратом 5, упирая упор 6 в верхнюю часть стойки 2, устанавливают штифты 31 в отверстие тяг 7. Испытав стойку на продольный изгиб Pnp= 15 к Е1 создают давление в гидродомкраL те 5, равное

mnQ

20 где 0=04;0з — максимальная нагрузка на эстакаду, равная весу 3-4 тракторов; A— запас прочности; m — коэффициент, учитывающий общую длину стойки m—

Давление устанавливают по манометру:

mnQ _#_Оц mnQ

4 4

Если остаточных деформаций не обна- 30 ружено, то стойка годна. Если до достиже:ния испытательного давления обнаружено, что возникают остаточные деформации, то нагружение прекращают.

После окончания испытания стойки де- 35 монтируют упор 6, Если необходимо, проводят усиление стойки 2 путем разбуривания породы внутри ее, забивая внутрь стойки сваи меньшего диаметра и цементируя внутреннюю полость стойки. После этого 40 повторяют испытания, Испытания могут быть проведены не на полную нагрузку, а на частичную, и путем замера деформаций по закону Гука можно судить о несущей способности стойки. Затем переходят к испыта- 45 ниям других стоек, для чего имеется четыре клиновых захвата 8, После окончания испытания стоек переходят к испытанию поперечных пролетов

4 (фиг.3), для чего устанавливают тензодат- 50 чики на пролете 4, тяги 7 двух клиновых захватов 8 сводят в середину пролета 4 и крепят к гидродомкрату 5 под углом аз и создают усилие на пролет 4, 2nQ, 2nQ

04 —, Р— .При этом усилие

4 лв на тягу 7 равно Рз—

2т9аз

Где щ=агс19 2 Н

ll

Проверяют также состояние чек 3. После этого производят испытание продольных пролетов 1 (фиг.1), для чего сводят все четыре тяги 7 к центру пролета 1 и создают давление в гидродомкрате 5, создавая усилие Q, равное 204, причем усилие на тяги равно сова э па,а1 =агс 9 +

Для пролетов, имеющих большой размер Lz, с целью уменьшения изгибающей силы на стойку (горизонтальной составляющей) возможно нагружение пролета двумя гидродомкратами 5, соединенными между собой стяжкой 10. Тогда возможна схема, при которой устанавливается ферменная шарнирная стойка 11 посередине пролета, и натяжением троса 14, перекинутого через ролик 13, создается вертикальная нагрузка

0з на середину пролета.

Для снятия клинового захвата со стойки корпус 8 опускают вертикально, без перемещения шпильки с катушкой 24 в горизонтальной плоскости относительно клиньев 19 до тех пор пока головка болтов 18 не упрется в корпус 8.

Это осуществляется за счет опускания всей системы 8, 27, 30 и домкрата 5 ввиду отсутствия давления в последнем, что значительно облегчает расклинивание клиньев

8 после их самозатягивания при нагружении стойки 2 продольной нагрузкой, так как поверхность внутреннего корпуса 8 отходит от тыльной стороны клиньев, после чего клинья могут быть легко отодвинуты в бок и

"отцепиться" от поверхности стойки 2 и уже затем, когда домкрат 5 полностью опустится до упора в поршень и опускание системы прекратится, обеспечивается подъем клиньев 19 на расчетную высоту, с тем чтобы отвести их от центра стойки 2, После проведения выборочных обследований проверяют каждую секцию эстакады путем установки на них одной-двух пустых цистерн 42 наливом в них воды из моря насосным агрегатом 35 до 1,5-2 кратной перегрузки. После испытаний цистерны

42, предварительно опорожненные, перевозятся на соседнюю секцию, Предлагаемый способ позволяет производить поэлементное испытание стоек и пролетов морских нефтяных эстакад с помощью клинового захвата, заводимого на стойку сбоку.

1738912

Формула изобретения

1. Способ статического испытания сооружения, имеющего горизонтальные пролеты, опирающиеся на вертикальные стойки, при котором сооружение нагружают вертикальной нагрузкой с помощью гидравлического домкрата путем подачи в него контролируемого давления, при достижении расчетного давления замеряют деформации элементов сооружения, по величине которых определяютт несущую способность сооружения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения способа за счет обеспечения поэлементного испытания морских нефтяных эстакад, испытание сооружения осуществляют нагрузкой, направленной сверху вниз при помощи домкрата, шток которого опирают на верхнюю поверхность пролета, при этом перед испытанием пролета осуществляют испытание стойки, для чего корпус домкрата соединяют с помощью тяги и разъемного клинового захвата с придонным участком стойки, причем домкрат размещают над стойкой, а после замера деформаций стойки осуществляют испытание пролета, для чего домкрат размещают в середине пролета и соединяют его корпус при помощи тяг и разъемного клинового захвата с придонными участками и рил ежа щих стоек.

2. Устройство для статического испытания сооружения, включающее клиновой захват для цилиндрической стойки, содержащий корпус с конической. расточ5 кой, клинья, размещенные в расточке корпуса, и приспособление для перемещения клина в расточке корпуса, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств за счет обеспечения воз10 можности заведения захвата на стойку со стороны ее цилиндрической поверхности и дистанционного снятия его со стойки, он снабжен пространственным шарниром, тягой, штурвалом и кронштейном с радиаль15 ным пазом, при этом корпус выполнен в виде скобы, на верхнем торце которой закреплен крон штейн, на смежных боковых поверхностях клиньев выполнены выступы и пазы, с помощью которых клинья взаимо20 действуют друг с другом, а приспособление для перемещения клина в расточке корпуса выполнено в виде механизма винт-гайка, . причем винт жестко закреплен на верхнем торце клина, а гайка установлена в радиаль25 ном пазу кронштейна с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения и соединена со штурвалом при помощи пространственного шарнира и тяги.

1738912

1738912

Я 40

Фиг. 7

50

Составитель Б. Кирш

Техред М.Моргентал

Корректор Т.Малец

Редактор Н.Гунько

Заказ 1981 Тираж Подписное

ытиям и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101