系列张力腿平台的布置和结构形式

20.8.1　SeaStar系列张力腿平台的布置和结构形式

张力腿平台设计最主要的思想是使平台半顺应半刚性。它通过自身的结构形式，产生远大于结构自重的浮力，浮力除了抵消自重之外，剩余部分就作为剩余浮力，使之与预张力平衡。预张力作用在张力腿平台的垂直张力腿系统上，使张力腿时刻处于受张拉的绷紧状态。较大的张力腿预张力使平台平面外的运动（横摇、纵摇和垂荡）较小，近似于刚性。平台主体通过张力腿将平台和海底固接在一起，为生产提供一个相对平稳安全的工作环境。

SeaStar系列张力腿平台的结构主要由单柱式平台主体、上体基座、顶部甲板模块（平台上体）和张力腿系泊系统四部分组成，见图20.8－1。

图20.8－1　SeaStar张力腿平台结构图

1）单柱式平台主体（中央柱）结构

SeaStar TLP的平台主体是由一个垂直悬浮的圆柱体结构和三个矩形截面的水平浮箱组成。其中，圆柱体结构位于整个平台主体中心，是平台主体的主要部件，称为中央柱。在接近中央柱下端的部位，整合连接了三个矩形横截面的浮箱，各浮箱向外延伸成悬臂梁结构，且末端截面逐渐缩小，彼此在水平面上的夹角为120°，呈辐射状分布。在中央柱中心，可以根据平台类型的不同建造通海井（干树平台）或中空竖井（湿树平台）。这两者的区别是干树平台需要安装顶端张紧式生产立管，因此，通海井贯穿了整个平台主体；而湿树平台安装的是柔性生产立管，因此，中空竖井并不贯穿整个中央柱。柔性立管通过开设在主体下端外侧的J形通道侧向进入中空竖井，然后再通过中空竖井连接到上体的生产设施上。在中央井道的下部安装引导立管的框架结构，能够对通过其中的垂直立管提供侧向支撑。平台本体的浮力由三个浮箱和中央柱共同提供。中央柱内的环状空间和悬臂浮箱内的空间采用水密板分隔成一个个独立的舱室，以提高平台的抗沉性，其内部结构如图20.8－1（c）所示。平台主体内的每一个舱室都允许人员出入，以便于检修。

2）上体基座结构

中央柱上端靠近水面处设有上体基座，参见图20.8－4。这一上体基座为开放式导管架结构，其主要作用有两点：一是连接支撑平台甲板；二是由于上体基座为开放式结构，大部分表面波能都能直接穿过导管架结构，从而减小了平台本体上部所受的波浪载荷。

3）顶部甲板模块（平台上体）结构

SeaStar TLP的平台上体与传统类型的张力腿平台上体基本相同，共有三层甲板组成，即最下层的井口甲板、中间的生产甲板和上层的钻探甲板，都采用了构架模块结构。平台上体的主支撑部件是4根立柱，它们除了起到承受上体结构内力的作用外，在下端还与位于平台主体顶端的上体基座销接，从而将上体和主体固定在一起。上体甲板和设施在与主体完成安装之前都已在码头进行了调试运行。

4）张力腿系泊系统的组成

SeaStar TLP的张力筋腱采用高强度钢管分段组装而成，这些钢管的设计疲劳寿命很长，各段钢管两端通过机械方式连接固定。SeaStar TLP的张力腿是中浮性的。所谓中浮性，是指通过采用新型材料或优化张力筋腱的结构，使张力筋腱的自浮力等于或大于其自重，从而解决张力腿平台在极深水中出现的张力筋腱自重过大的问题。SeaStar TLP的张力筋腱采用了分级变径的设计，其结构如图20.8－1（b）所示。当SeaStar TLP应用在1 200m以上的极深水域时，这种设计显得尤为必要。它将张力筋腱分为数个分段，每一段筋腱按照实际受力情况的不同采用了不同的直径，这样能够提供给张力腿系统更大的自浮力，从而尽可能地降低平台本体的负载。海底基础为三组桩基或吸力式基础，筋腱接口与基础顶部合为一体。