本发明涉及海洋油气模块建造精度控制方法，尤其涉及一种大型海洋油气模块多层甲板建造精度控制方法。
背景技术：
随着海洋油气模块大型化的趋势，其总体重量越来越重，最大的海洋油气模块总重达到了3万吨。重量巨大的海洋模块在建造过程中会对地面产生巨大的压力，从而造成地基沉降。由于油气模块的不均匀分布，地基沉降也是不均匀的。油气模块建造场地的中央部分的地基沉降最大，四周的地基沉降最小。地基沉降会使得油气模块的垫墩发生沉降，由于中间部分的垫墩下降的高度比四周的垫墩大，油气模块的各层甲板都会产生下凹。这种地基沉降的深度往往是随着油气模块的建造过程而变大，因而因地基沉降所造成的甲板的下凹深度由上层甲板至底层甲板依次变大。另外，油气模块各层甲板及其上的各种设备的自重也会造成甲板的下凹。
不均匀的地基沉降与甲板及其上设备的自重会造成油气模块的制造精度降低，影响油气模块的建造质量，给海上油气生产带来安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种大型海洋油气模块多层甲板建造精度控制方法。采用本方法可有效补偿地基沉降与甲板及其上设备的自重所造成的海洋油气模块的甲板的下凹变形，提高甲板的平面精度。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案如下：
大型海洋油气模块多层甲板建造精度控制方法，包括以下步骤：
步骤一、分别计算得到海洋油气模块各层甲板及各层甲板上设备的总重量gi并将海洋油气模块各层甲板及各层甲板上设备的总重量相加得到海洋油气模块的总重量g；
步骤二、分别计算得到海洋油气模块各层甲板在单位重量下分别产生的下凹量ki；
步骤三、分别计算各层甲板因上层全部甲板和自身甲板重量以及上层全部甲板和自身甲板上设备重量而导致的下凹量h重，每层甲板的下凹量h重的计算公式为：
h重＝(自身甲板重量及该层甲板上设备的重量与该层以上全部层的甲板重量及该层以上全部层的甲板上设备的重量和)×该层甲板在单位重量力的作用下的下凹量ki；
步骤四、通过仿真计算得到单位地基沉降所造成的各层甲板的下凹量ji；
步骤五、根据以前海洋油气模块的建造过程中的地基沉降数据估算正在建造的海洋油气模块从开始建造到完工总的地基沉降量l0，分别计算各层甲板完工后的地基沉降量li，li＝l0×(位于各层甲板上方的所有层的甲板重量及位于各层甲板上方的所有层的设备的总重量的和)÷g；
步骤六、采用公式ji×li计算得到各层甲板因地基沉降所造成的下凹量h沉；
步骤七，采用公式h重 h沉计算得到各层甲板的总下凹量hi；
步骤八，在建造过程中，分别给各层甲板施加与各层甲板的总下凹量hi相同的预变形上凸量，以抵消各层甲板因自重与地基沉降而导致的甲板下凹量。
本发明方法可有效补偿地基沉降与甲板及其上设备的自重所造成的海洋油气模块的甲板的下凹变形。通过该方法可以有效的补偿海洋油气模块建造过程中甲板的不平度，提高海洋油气模块甲板建造精度。
附图说明
图1为海洋油气模块垫墩的分布图；
图2为海洋油气模块没有不平度补偿时的甲板变形图；
图3为海洋油气模块采取不平度补偿时的甲板变形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方法作进一步说明。
本发明大型海洋油气模块多层甲板建造精度控制方法，包括以下步骤：
步骤一、分别计算得到海洋油气模块2各层甲板及各层甲板上设备的总重量gi并将海洋油气模块各层甲板及各层甲板上设备的总重量相加得到海洋油气模块的总重量g；
以四层甲板为例：通过设计图纸分别得出四层甲板所用钢材的质量，在此基础上加上各甲板层上安装设备的重量，以此估算出第一层甲板(即最下层甲板，如图所示中甲板2-1)及其上设备的重量g1、第二层甲板及其上设备的重量g2、第三层甲板及其上设备的重量g3和第四层甲板及其上设备的重量g4。计算出海洋油气模块的总重量g＝g1 g2 g3 g4；
步骤二、分别计算得到海洋油气模块各层甲板在单位重量下分别产生的下凹量ki；
作为本发明的一种实施方式，在ansys分析软件中对海洋油气模块建模，并分别对模型的各层甲板施加单位重量的力，仿真得到在单位重量下各层甲板分别产生的下凹量ki；如：分别对第一层甲板、第二层甲板、第三层甲板和第四层甲板施加单位重量的力，仿真得到第一层甲板在单位重量力作用下的下凹量k1、第二层甲板在单位重量力作用下的下凹量k2、第三层甲板在单位重量力作用下的下凹量k3和第四层甲板在单位重量力作用下的下凹量k4。
当然还可以采用其他建模仿真方法得到每一层甲板在单位重量力的作用下的下凹量ki。
步骤三、分别计算各层甲板因上层全部甲板和自身甲板重量以及上层全部甲板和自身甲板上设备重量而导致的下凹量h重，每层甲板的下凹量h重的计算公式为：
h重＝(自身甲板重量及该层甲板上设备的重量与该层以上全部层的甲板重量及该层以上全部层的甲板上设备的重量和)×该层甲板在单位重量力的作用下的下凹量ki；
如：第一层甲板的下凹量h1、第二层甲板的下凹量h2、第三层甲板的下凹量h3和第四层甲板的下凹量h4计算公式分别如下：
h1＝k1×(g1 g2 g3 g4)
h2＝k2×(g2 g3 g4)
h3＝k3×(g3 g4)
h4＝k4×g4
步骤四、通过仿真计算得到单位地基沉降所造成的各层甲板的下凹量ji。
作为本发明的一种实施方式，第一步，在ansys分析软件中对地面、支设在地面3上的垫墩以及支撑在垫墩上的海洋油气模块分别建模，边侧的四个垫墩1-1、1-4、1-8、1-5分别支设在海洋油气模块的四角处，中间的四个垫墩1-2、1-3、1-6、1-7分别支设在海洋油气模块的两个长边侧的下方且位于海洋油气模块的每个长边侧的下方的各垫墩等间距设置；第二步，对模型的中间的垫墩施加向下的单位位移，以此模仿地基沉降。仿真得到单位地基沉降所造成的各层甲板的下凹量ji，分别为第一层甲板的下凹量j1、第二层甲板的下凹量j2、第三层甲板的下凹量j3和第四层甲板的下凹量j4。
步骤五、海洋油气模块从开始建造到完工总的地基沉降量与油气模块总重量成正比，根据以前海洋油气模块的建造过程中的地基沉降数据估算正在建造的海洋油气模块开始建造到完工总的地基沉降量l0。分别计算各层甲板完工后的地基沉降量li，li＝l0×(位于各层甲板上方的所有层的甲板重量及位于各层甲板上方的所有层的设备的总重量的和)÷g；
如：第一层甲板建造完工至海洋油气模块总体完工的地基沉降量l1；
第二层甲板建造完工至海洋油气模块总体完工的地基沉降量l2；
第三层甲板建造完工至海洋油气模块总体完工的地基沉降量l3；
第四层甲板建造完工至海洋油气模块总体完工的地基沉降量l4；
计算如下：
l1＝l0×(g2 g3 g4)÷g
l2＝l0×(g3 g4)÷g
l3＝l0×g4÷g
l4＝0
地基总沉降量与海洋油气模块的总重量成正比。而地基沉降量是随着海洋油气模块的已完成的建造重量线性增加的，14＝0，是因为第四层模块建造完成后，油气模块就建造完成，随之装船，所以地基沉降对其没有影响。
步骤六、采用公式ji×li计算得到各层甲板因地基沉降所造成的下凹量h沉。
如：第一层甲板的下凹量h5、第二层甲板的下凹量h6、第三层甲板2-3的下凹量h7和第四层甲板的下凹量h8计算如下：
h5＝j1×l1
h6＝j2×i2
h7＝j3×i3
h8＝j4×i4
步骤七、采用公式h重 h沉计算得到各层甲板的总下凹量hi。
第一层甲板的总下凹量h1、第二层甲板的总下凹量h2、第三层甲板的总下凹量h3和第四层甲板的总下凹量h4计算如下：
h1＝h1 h5
h2＝h2 h6
h3＝h3 h7
h4＝h4 h8
步骤八、在建造过程中，分别给各层甲板施加与各层甲板的总下凹量hi相同的预变形上凸量，以抵消各层甲板因自重与地基沉降而导致的甲板下凹量。
如：第一层甲板、第二层甲板、第三层甲板和第四层甲板为h1、h2、h3、h4的上凸量。上凸量作为预变形量，抵消各层甲板因自重与地基沉降而导致的甲板下凹量。
1.大型海洋油气模块多层甲板建造精度控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、分别计算得到海洋油气模块各层甲板及各层甲板上设备的总重量gi并将海洋油气模块各层甲板及各层甲板上设备的总重量相加得到海洋油气模块的总重量g；
步骤二、分别计算得到海洋油气模块各层甲板在单位重量下分别产生的下凹量ki；
步骤三、分别计算各层甲板因上层全部甲板和自身甲板重量以及上层全部甲板和自身甲板上设备重量而导致的下凹量h重，每层甲板的下凹量h重的计算公式为：
h重＝(自身甲板重量及该层甲板上设备的重量与该层以上全部层的甲板重量及该层以上全部层的甲板上设备的重量和)×该层甲板在单位重量力的作用下的下凹量ki；
步骤四、通过仿真计算得到单位地基沉降所造成的各层甲板的下凹量ji；
步骤五、根据以前海洋油气模块的建造过程中的地基沉降数据估算正在建造的海洋油气模块从开始建造到完工总的地基沉降量l0，分别计算各层甲板完工后的地基沉降量li，li＝l0×(位于各层甲板上方的所有层的甲板重量及位于各层甲板上方的所有层的设备的总重量的和)÷g；
步骤六、采用公式ji×li计算得到各层甲板因地基沉降所造成的下凹量h沉；
步骤七，采用公式h重 h沉计算得到各层甲板的总下凹量hi；
步骤八，在建造过程中，分别给各层甲板施加与各层甲板的总下凹量hi相同的预变形上凸量，以抵消各层甲板因自重与地基沉降而导致的甲板下凹量。
2.根据权利要求1所述的大型海洋油气模块多层甲板建造精度控制方法，其特征在于：所述的步骤二的具体过程为：在ansys分析软件中对海洋油气模块建模，并分别对海洋油气模型的各层甲板施加单位重量的力，仿真得到在单位重量下各层甲板分别产生的下凹量ki。
3.根据权利要求1或者2所述的大型海洋油气模块多层甲板建造精度控制方法，其特征在于：所述的步骤四的具体过程为：
第一步，在ansys分析软件中对地面、支设在地面上的垫墩以及支撑在垫墩上的海洋油气模块分别建模，边侧的四个垫墩分别支设在海洋油气模块的四角处，中间的四个垫墩分别支设在海洋油气模块的两个长边侧的下方且位于海洋油气模块的每个长边侧的下方的各垫墩等间距设置；
第二步，对中间的垫墩施加向下的单位位移，以此模仿地基沉降，仿真得到单位地基沉降所造成的各层甲板的下凹量ji。
技术总结