NO20141466A1 - Rørseksjon for flytebro - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører utformingen av en rørseksjon for å danne en brobjelke for en flytebro for transportbane mellom to festepunkter over et sund eller en fjord, mot land, hvor brobjelken er sammensatt av et antall innbyrdes sammenføyde rørseksjoner ende mot ende, slik det er fremgår av innledningen i det etterfølgende krav 1.

Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte til fremstilling av en brobjelke for en flytebro for transportbane mellom to festepunkter over et sund eller en fjord, mot land, hvor brobjelken settes sammen av et antall rørseksjoner, ende mot ende, som angitt i innledningen til krav 8.

Dessuten vedrører oppfinnelsen en flåte som anvendes under monteringen av brobjelken, som angitt i innledningen i krav 1.

Nærmere bestemt har oppfinnelsen befatning med en flytebro som kan installeres mellom landfester i hver ende, og operere i både rolige og værharde strøk med store bølger og havdønninger, samtidig som den om ønskelig kan kombineres med skipspassasje og også kan krysse svært brede fjorder og sund, gjerne med en bredde opp mot 10-20 km.

Med flytebro mener man en konstruksjon som kan anordnes med en veibane, med eksempelvis flere felts kjørebaner, for transport av personer og kjøretøyer, og eventuelt en skinnegang for togdrift.

Med en brobjelke mener man et hullegeme utformet som en langstrakt hul kasseform av plater montert rundt et strukturelt rammeverk. Veibanen anordnes enten direkte oppe på brobjelken, på en viadukt som understøttes av søyler oppe på brobjelken eller innvendig i den hule delen av brobjelken. En slik hul brobjelke er normalt sammensatt av et antall rørseksjoner.

I den videre beskrivelse er det angitt at brobjelken har et stort sett horisontalt for-løp over vannet, men dette innbefatter også at brobjelken i noen grad skal kunne bøyes noe oppad i vertikalplanet for å følge veibanen, dersom den vertikale avstanden ned til vannoverflaten over en del av broen ønskes øket, for eksempel fordi skip skal kunne passere direkte under veibanen eller at avkjøring mot landfeste ønskes høyere oppe i terrenget. En slik vertikal avbøyning av brobjelken vil fortrinnsvis følge veibanen, dvs. med en typisk stigning på 1 - 6%.

Med flyter mener man en flottør eller pongtong i sjøen som understøtter den hule brobjelken i flytebroens lengde. Flyterne til en flytebro utformes fortrinnsvis i betong, men kan også bygges i stål. Flyterne er plassert med en beregnet innbyrdes avstand for å sikre nødvendig oppdrift og stabilitet i flytebroen, der samtidig påvirkningen av miljøkreftene på flytebroen minimaliseres. En typisk avstand mellom flyterne kan være 50 - 150 meter.

Flytebroen ifølge oppfinnelsen er innrettet til å spennes over fjorder og sund hvor vanndypet kan være fra ca. 5 meter til ca 2000 meter vanndyp.

Festepunktene til flytebroen kan enten være landfeste i hver ende, eller på en annen bunnfast installasjon. Festepunktene danner fortrinnsvis en fortsettelse av veibanen i forlengelse av flytebroen.

Oppfinnelsen innbefatter en flytebro bestående av en lukket brobjelke som hviler oppe på flyterne over vannlinjen og som binder sammen flytebroen mellom festepunktene, slik at det dannes en sammenhengende flytebro mellom festepunktene. Deler av brobjelken kan også om ønskelig anordnes med, eventuelt erstattes av, en skipspassasje for større skip på et ønsket sted langs flytebroen, der veitrafik-ken kan enten passere over skipspassasjen eller ved at brobjelken anordnes med et bevegelig flytebrosegment som tidvis kan åpnes for å slippe gjennom skipstra-fikk på tvers av broen, mens vei- og togtrafikk samtidig stoppes.

Skipspassasjen kan om ønskelig også anordnes ved at en undervannsstruktur utgjør en integrert strukturell del av flytebroen mellom festepunktene. Denne undervannsstrukturen kan ha en annen utforming enn brobjelken, f.eks som fag-verk. Hensikten er at skipspassering i dette tilfelle kan skje over denne under-vannstrukturen, på tvers gjennom flytebroen.

Ved svært lange avstander over fjorder eller sjøer kan flytebroer være et kost-nadseffektivt og sikkert alternativ. Flytebroer har vært kjent i lang tid og er i dag i drift flere steder i verden.

Kryssing av fjorder, sund og sjøer med broer har vært en utfordring i uminnelige tider. Forskjellige typer broer er utviklet avhengig av spenn, fundamenterings-muligheter og seilingshøyder, og det skal refereres til patentpublikasjonene US-1852338, SE-458850, NO-113404 og GB-2135637.

En rekke flytebroer er bygget med sideveis forankring jevnlig langs hele flytebroen, og gjerne til begge sider, for å holde den i posisjon.

Miljøkreftene på en flytebro kan være betydelige, spesielt under stormer der strøm, vind og bølger kan komme sideveis og fra samme retning. I tillegg har en tidevannskrefter som oppstår ved varierende vannstand som flo og fjære. Dette kan gi bøyekrefter på flytebroen nær land. Det er derfor viktig at den utformes slik at påvirkningen fra miljøet minimaliseres.

Et eksempel på en flytebro som er bygget og tilpasset skjermede farvann er Nord-hordlandsbrua i Norge som kun er forankret ved de to landfestene. Broen er med sine 1246 meter veibane Europa's lengste flytebro uten sideforankring. Selve flytebroen tillater ikke passasje av skip, men passasje for skipstrafikken er løst ved at det i tillegg er bygget en bunnfast høgbro nær land med seilingshøyde 32 meter og seilingsbredde 50 meter. På Nordhordlandsbroen har veibanen en bredde på 16 meter. Flyterne er utformet som lektere og bygget i betong, der dimensjonen i bredderetningen av veibanen er lik 40,0 meter og i lengderetning av veibanen er lik 20,5 meter. Den frie avstanden mellom disse flyterne er på ca. 110 meter. Ved at flyterne ligger med den lengste siden på tvers av veibanens retning, minimaliseres strømkreftene på flytebroen og overflatevannet strømmer tilnærmet uhindret under og mellom flyterne.

I tillegg til forankring ved endepunktene kan flytebroer kan også holdes på plass ved hjelp av forankringsliner sideveis.

Flytebroens bevegelser er en direkte funksjon av flyternes respons på innkom-mende miljøkrefter i de 6 kjente frihetsgrader. De strukturelle spenningene i brobjelken er en funksjon av flyternes bevegelsesrespons, av brobjelkens utforming og den individuelle avstanden mellom flyterne.

En flytebro kan med denne type teknikker utformes med konstruktive løsninger slik at flyternes dynamiske respons fra bølger minimaliseres samtidig som de strukturelle spenningene i brobjelken blir akseptable, gjerne som søyleformede strukturer med lite vannlinjeareal.

Værstatistikk samlet over mange år angir dominerende og sannsynlige retninger for miljøkreftene som vind, bølger og strøm. Ved planlegging av utformingen flytebroen, kan denne informasjonen utnyttes.

Utbredelsen av flytebroer har vært begrenset på grunn av manglene mulighet for skipspassasje. Dette er for Nordhordlandsbroen løst ved å koble den mot en landfast høgbro som gir mulighet for skipspassasje nær land. Skipspassasje nær land er imidlertid ofte lite ønskelig og i patentsøknad NO 20101273 er det angitt en løsning for en flytende skipspassasje som tillater at skipsleden kan gå gjennom flytebroen langt fra land.

Med uttrykket «rørseksjon» menes de hule moduler som flytebroens brobjelke er satt sammen av, som kan omfatte hule stål strukturer med en typisk lengde på 50-150 meter, utformet som en langstrakt hul kasseform av plater montert som en lukket boks-struktur, med innvendige bjelker og stag i fagverksrammer som kan understøtte veibanen eller understøtte søyler for en viadukt med veibane.

Det er et formål med oppfinnelsen å frembringe en ny konstruksjon for sammen-føyning av slike hule rørseksjoner.

Videre er det et formål å frembringe en ny fremgangsmåte til å montere et slikt flytebrospenn basert på sammenføyning av rørseksjoner, over en fjord eller et sund mellom to landfester, samt en helt ny fremgangsmåte til å gjennomføre nevnte montering.

Normalt utføres sammenkobling av rørseksjoner til en brobjelke i stor grad like over vann og er en krevende, omfattende, kostbar og risikofylt operasjon fordi sammenkobling vil skje med bruk av en rekke flytende legemer, bestående av både flytebroens flytere og i tillegg midlertidige lektere og kranfartøyer, og der disse flytende legemene hele tiden vil være i naturlige bevegelser på sjøen og som må kontrolleres kontinuerlig ved hjelp av taubåter, propulsjonsanlegg eller midlertidige fortøyninger. Samtidig må sammenføyning av rørseksjonene skje med stor presisjon siden de har store dimensjoner (lengde/bredde/høyde) og er tunge.

Kjente flytebroer er i hovedsak en sammenkobling av rørseksjoner ved sveising, men dette tar lang tid siden slike sveiseprosesser nødvendiggjør en rekke se-kvensielle, tidkrevende operasjoner i fri luft, så som preparering av sveisefuger, hydraulisk sammenføying av de store og tunge rørseksjonene, tilpasning av de møtende sveisefugene, sveiseoperasjoner, etterbehandling, røntgen og NDT kontroll, sandblåsning, priming, maling, mv. Mange av disse sveiseoperasjonene må skje under midlertidig skjerming mot været, som varierer med både sol, vind, nedbør og temperatur, noe som krever provisoriske rigginger av sveisetelt eller annen beskyttelse, hvor disse hele tiden må forflyttes siden stadig nye fuger skal sveises sammen.

Bolting av rørseksjoner er velkjent teknikk ved bygging av de fleste typer broer, men en av ulempene med bolting på broer er at boltene ofte er beliggende ut-vendig av konstruksjonen eksponert mot vind, vær og saltsprøyt, er vanskelig tilgjengelig for senere inspeksjon og reparasjon, samtidig som en over år samler stadig flere lag med maling, noe som vanskeliggjør god inspeksjon av overflate-kvalitetene, og utskiftninger av boltene.

I deg følgende er betegnelsen bolter og flenser også ment å dekke andre typer mekaniske sammenføyningsteknikker som har samme effekt, så som nagling, hydrauliske presser, forspenningsstenger, mv.

Et formål med oppfinnelsen å frembringe en ny sammenføyningsmetode av rør-seksjoner for montering av flytebroer som muliggjør at brobjelke-rørseksjonene hurtig og presist kan sammenføyes ved at de anbringes flens mot flens og sammenføyes ved bruk av skrubolter, flenser eller andre kjente teknikker (tvinger) med stor presisjon og hurtighet.

Det er videre et formål å frembringe en ny konstruksjon for orientering av en ring-form ig endeflens, som hver åpne ende av en rørseksjon er utstyrt med for den innbyrdes sammenføyningen av to de tilstøtende rørseksjonene.

Det er også et formål med oppfinnelsen at alle boltene er lett tilgjengelig for inspeksjon, kontroll og utskifting, der en lett har tilkomst med maskinelt utstyr, dvs. selv når brobjelken av sammensatte rørseksjoner befinner seg undervann.

Det er i tillegg et formål med oppfinnelsen at luftmiljøet i rommet rundt boltene med kjente teknikker kan holdes kontrollert med lav fuktighet for å redusere korrosjon og behov for kostbar overflatebehandling.

Det er også et formål med oppfinnelsen at kan temperaturen i luftmiljøet i rommet rundt boltene om ønskelig kan holdes på et ønsket, tilnærmet konstant nivå, for å redusere spenningsvariasjoner i hele brobjelkens struktur som følge av eksterne temperaturvariasjoner, for dermed å kunne øke levetiden på hele flytebrokon-struksjonen, spesielt i geografiske områder med store temperaturvariasjoner.

Det er dessuten et formål med oppfinnelsen at boltene skal være beskyttet mot saltsprøyt fra sjøen.

Det er også et formål med oppfinnelsen at brobjelken kan demonteres ved at boltene skrues ut/opp og de hule rørseksjonene atskilles, slik at hele eller deler av flytebroen skal kunne forflyttes og gjenbrukes andre steder, eller skadete deler utskiftes.

Det er videre et formål med oppfinnelsen å frembringe en rasjonell fremgangsmåte til fremstilling av en brobjelke for en flytebro.

Rørseksjons-konstruksjonen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at hver ende av en rørseksjon omfatter en innad rettet ringformig flens med midler for å danne anlegg mot og sammenmontering med en tilsvarende flensform i en tilstøtende rørseksjon i brobjelken.

Fortrinnsvis er de motstående flensflatene orientert på tvers av rørseksjonens lengderetning, og forløper innvendig rundt hele rørseksjonens periferi ved dens ende.

Fortrinnsvis omfatter midlene sett av bolter med strammemuttere rundt hele omkretsen, hvor boltene forløper gjennom innbyrdes fluktende boringer gjennom flensene i rørseksjonens lengderetning, og hvor flensflatene klemmes sammen ved hjelp av strammemutterne, eller med tvinge-konstruksjoner som omgriper og strammer mot flensflatenes baksider.

Særlig foretukket er det at hver boring på flens-innsiden er utformet som et hylseformet sete med bolt-kanal som flukter med en tilhørende boltkanal i boringen i en tilsvarende setekonstruksjon i den tilstøtende flenskonstruksjon.

Videre foretrekkes det at når endepartiet av rørseksjonen omfatter en tverrstilt bjelke, har den også en flensflate som vender mot og koples sammen med en tilsvarende flensflate på den motstående rørseksjon.

Videre foretrekkes at flens-anleggsflatene omfatter en film for å danne en tetning i skjøten mellom to rørseksjoner, hvilken tetningsfilm er av et mykere metall som kopper, eller en gummiert eller et filtaktig materiale.

Ifølge en foretrukket utførelse omfatter bunndelen av bjelke-hulrommet en transportbane, så som en skinnegang for fremføring av midler med inspeksjons- og vedlikeholdsutstyr.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det frembringes de følgende trinn: a) et frembringes et antall rørseksjoner for å danne brospennet over sundet/fjorden, hvor hver rørseksjon omfatter en innad rettet ringformig flens for

montering til en tilstøtende rørseksjon i brospennet, og at

b) en første rørseksjon anbringes ved en landside for tilknytning til et land-transportsystem, hvoretter en neste rørseksjon anbringes på en flytende

monteringsflåte som anordnes i en passende posisjon og innstilles for på kontrollert å flukte flens-enden til den andre rørseksjon til anlegg mot den tilsvarende flensende til den først monterte rørseksjon,

c) at de første og andre rørseksjoner sammenkoples ved montasje av festebolter og tilhørende strammemuttere gjennom respektive fluktende boringer i

de to motstøtende flensene, idet nevnte sammenkopling gjennomføres fra innsiden av rørseksjonene, og

d) hvoretter monteringsflåten manøvreres passende for å innstille en tredje rørseksjon hvilende på flåten fluktende med den utstikkende enden til den nevnte

andre rørseksjon, og

e) de resterende rørseksjoner for å ferdigstille flytebroen over til den andre landside monteres i tur og orden på tilsvarende måte som beskrevet under

fremgangsmåtetrinnene c) - d).

Det foretrekkes det mellom motstående flensflater anordnes en tetningsfilm for å danne en tett skjøt mellom to tilstøtende rørseksjoner.

Videre foretrekkes det at monteringsflåten (50) posisjoneres i sjøen via trosser som forløper fra respektive monteringsflåte-ende mot land, og trossene er vinsjopererte for å forlytte monteringsflåten suksessivt henover sjøoverflaten etter hvert som rørseksjonene sammenmonteres, idet monteringsflåten stabiliseres sideveis via tverrggående trosser som forløper ut hver side av monteringsflåten på tvers av lengderetningen.

Særlig foretrukket er det at monteringsflåten manøvreres med inkorporerte framdriftsmaskiner i flåteskroget og et antall azimut-propellere som kan bringes ned i sjøen under flåten og drives, idet propellsystemet drives basert på automatisk posisjonering via satelittnavigasjon, så som et GPS-system.

Videre foretrekkes at hver rørseksjon plasseres suksessivt på et underlag på flåtedekket som muliggjør en enkel horisontal forskyvning av rørseksjonen for å opprette den rette fluktende posisjon mellom de to rørseksjonene som skal sammenkoples, hviket underlag omfatter eksempelvis en transportrulle. Denne forskyvningen kan også skje ved at toppdekket omfatter glatte glideflater (glide-lagre) med f.eks bruk av teflon eller smøreolje på glideflatene.

Videre foretrekkes det at rørseksjonens horisontale bevegelse på transportrullen reguleres ved at rullene drives ved motordrift og kan stoppes via en bremse.

Monteringsflåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at flåtedekket omfatter et transportorgan som muliggjør en enkel horisontal forskyvning av en pålastet rørseksjon, hvilket transportorgan i form av transportrulle eller - belte som er tilknyttet en motor og en bremse for å kontrollere rørseksjonens bevegelse på flåtedekket under monteringen, og monteringsflåten omfatter en innretning for kontrollert bevegelse i sjøen under monteringen.

Det foretrekkes at innretningen for å holde og endre monteringsflåtens posisjon under montasjen, omfatter et til flåten tilknyttet regulerbart fortøyningssystem omfattende sett av trosser tilknyttet separate motordrevne vinsjer som enten kan være montert på landsidene eller fortrinnsvis om bord i flåten.

Videre foretrekkes det at monteringsflåten omfatter et vinsjoperert første trossesett mot land fra hver ende av flåten innrettet tilnærmet i brobjelkens lengderetning, og eventuelt et andre sett vinsjopererte trosser som forløper ut fra hver side av monteringsflåten på tvers av nevnte lengderetning.

Videre foretrekkes at monteringsflåten omfatter et vinsjoperert trossesett mot land fra hver ende av flåten innrettet tilnærmet i brobjelkens monteringsflåten stabiliseres sideveis via tverrggående trosser som forløper ut fra hver side på tvers av monteringsflåtens lengderetning.

Alternativt til bruk av fortøy ni ngstrosser, så kan monteringsflåten omfatte fram-driftsmaskineri i flåteskroget i form av et antall azimut-propellere som etter kjente teknikker fra oljeboringsrigger er organisert som et integrert dynamisk posisjo-neringssystem og som kan bringes ned i sjøen under flåten og drives, idet propellsystemet drives basert på automatisk posisjonering via satelittnavigasjon, så som et GPS-system eller ved hjelp av et antall elektroniske transpondere som er midlertidig plassert på havbunnen eller på land

Et tredje alternativ er å kombinere bruk av trosser og propulsjon, noe som kan være fordelaktig på bro-traseer der det er stort forskjell på vanndypet, noe som er kjent fra offshore borerigger og som på fagspråket ofte er referert til som «fortøy-ningsassistert dynamisk posisjonering». På grunt vann er det naturlig at fortøy-ningstrosser er i bruk mens en på dypere vann kan la propulsjonsanlegget holde posisjonen til monteringsflåten.

Anordningen ifølge oppfinnelsen skal forklares nærmere i den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende figurer, hvori: Figur 1 viser et horisontalsnitt av en flytebro som omfatter en langstrakt brobjelke som hviler på et antall flytere, og som spenner kontinuerlig over en fjord eller et sund mellom to landfestepunkter. Figur 2 viser et enderiss av en rørseksjon ifølge oppfinnelsen. Generelt har rør-seksjonen et tilpasset tverrsnitt, den er fortrinnsvis rektangulær, gjerne med av-rundede kanter. Figur 3 viser et delriss av flenskonstruksjonen for å sammenføye to motstøtende rørseksjoner av brobjelken, mens figur 4 viser en forstørrelse fra figur 3 for å illu-strere en foretrukket flens-sammenføyning med en bolterekke. Figur 5 viser en innledende del av monteringen av flytebroen fra den ene landsiden, og viser en flytende monteringsflåte med manøvreringstrosser for å sammenmontere rørseksjonene for flytebroen. Nærmere bestemt viser figuren den andre rørseksjonen klar til å sammenføyes med den første seksjonen koplet til landsiden. Figur 6 viser fortsettelsen fra figur 5, hvor den andre seksjon nå er koplet sammen med den første seksjonen. Figur 7 viser enda et trinn ut i montasjen, hvor en fjerde seksjon er klar for montering til den foregående tredje seksjonen, og videre at de to forutgående dannede rørseksjon-skjøtene hviler på respektive flytere.

Figur 8 viser et sideriss av monteringsoppsettet ifølge figur 7.

Figur 9 viser et planriss av monteringsoppsettet ifølge figur 7, og viser i tillegg en serviceflåte som forsyner monteringsflåten med rørseksjoner for montering. Figur 10 viser et utsnitt innvendig av to sammenkoplete seksjoner hvor det er anordnet en langsgående skinnegang som kan fremføre en servicevogn for å utføre innvendig inspeksjon og vedlikehold av rør-sammeføyningene og av innerveggene til sammenmonterte rørseksjonene.

Like konstruksjonsdetaljer er gitt samme henvisningstall på de ulike figurer.

Oppfinnelsen skal nå forklares mer detaljert ved henvisning først til figur 1.

På figur 1 vises en flytebro 10 som spenner over en fjord eller et sund mellom to landfester 11 og 13. Flytebroen består av en brobjelke 12 som flyter over vannlinjen 21 hvilende på et antall flytere 17 henover brospennet. Brobjelken 12 er sammensatt av et antall rørseksjoner 14,16,18,20 ... som er innbyrdes sammenføyd som ifølge denne oppfinnelse til dannelse av brobjelken 12. Sjøbunnen er vist ved 15 på figuren. På figur 1 er skjøtene mellom to tilstøtende rørseksjoner vist ved 19.

Figur 2 viser et enderiss av en rørseksjon 14 i rekken ifølge oppfinnelsen. Rørseksjonen er vist med et rektangulært tverrsnitt, og omfatter side-, bunn- og toppflater, hvor toppflaten 20 utgjør selv eller danner underlaget for en transport/kjørebane henover flytebroen. En ringformig flens 30 er anordnet vendende innover rundt hele det indre omkretstverrsnittet, slik at den danner en utadvendende flensflate for anlegg i et vertikalplan mot en tilsvarende flensflate på enden av den tilstøtende seksjon 16 (figur 1-5). Hver ende av en rørseksjon 14,16,18,20... er utformet med en slik flensflate. For å forsterke den hule rørseksjonen er det ved åpningsflaten en sentralt anordnet avstivningsstolpe 22 mellom rørseksjonens innvendige bunn og topp. Den fremovervendende del av stolpen 22 danner en plan flate som utgjør en del av flensflaten som skal ligge an mot nabo-seksjonens tilsvarende flensflate 31 (figur 4).

Rundt omkretsen er flensen gjennomboret med et antall aksiale boringer 32 med tilnærmet innbyrdes lik avstand. Hver boring er på innsiden utformet som et hylseformet sete 34 som danner en lengre bolt-kanal som flukter med den tilhørende boringen 32. Hver flens på endene av en rørseksjon omfatter slike seter 34 for anbringelse av bolter. Figur 3 viser at det er montert øvre og nedre bolte-horisjontale rader med 11 bolter i hver rad. Tilsvarende er de vertikale flensflatene (også den ekstra støtteflaten 34) vist å omfatte 6 - 7 bolter i høyden.

Dimensjonering av bolter og flense-forbindelsen utføres etter tradisjonelle metoder og tilgjengelige programvarer. Tradisjonelle bolter brukt for bruer har ofte en diameter på 15- 27 mm, hvor en bruker et stort antall bolter. For flytebroer ifølge oppfinnelsen så viser beregninger at det kan være fordelaktig at antall bolter reduseres noe ved at grovere dimensjoner på boltene anvendes, gjerne med diameter opp mot 50-70 mm diameter. Boltene tiltrekkes og spennes inn etter vel-kjente teknikker ved for eksempel hydraulisk kraft hvor forspenningskraft måles. Andre mekaniske koblinger kan også tenkes brukt, for eksempel for-spenningskabler som boltes eller støpes fast. Tradisjonelle bolter og skru-forbindelser er imidlertid fortrukket pga enkle og velkjente prosedyrer for utskifting.

Før de to endeflensene til to motstøtende rørseksjoner 14 hhv 16 settes inn mot hverandre og skrues sammen ved hjelp av nevnte bolter rundt omkretsen, legges det en tynn tetningsfilm på anleggsflatene for å danne en sikker tetning i skjøten 19 mellom to rørseksjoner. Denne filmen kan være en tetningsfilm av et mykere metall som kopper, eller en gummiert eller filtformet film. Denne er ikke vist på figurene.

Figur 3 viser et delriss av flenskonstruksjonen for å sammenføye to motstøtende rørseksjoner av brobjelken, mens figur 4 viser en forstørrelse fra figur 3 for å illu-strere en foretrukket flens-sammenføyning med rekke av gjennomgående bolter.

Det skal nå vises til figur 5 og 9 som viser en flytende monteringsflåte 50 som benyttes til å sette sammen brobjelken av rørseksjonene.

I en foretrukket utførelse omfatter flåten et dekk for plassering av en rørseksjon 16 (figur 2). På toppdekket er det plassert en glidebane for rørseksjonene, for eksempel som vist ved en rekke parallelle roterbare ruller (som på en transportrulle) 52 som rørseksjonen plasseres oppå, slik at den lett kan forflyttes fram til sin mon-teringsposisjon. Horisontal forflytning av rørseksjonen kan utføres eksempelvis ved jekkemekanismer eller hydrauliske sylindre, eller ved at monteringslekteren forflyttes ved hjelp av trossene og den sammenkoblede rørseksjon dras til ny posisjon. Istedet for ruller kan også tilpassede glideflater anvendes basert på kjente teknikker, for eksempel glideflater påmonter med teflonplater som reduserer den horisontale friksjonen. Flåten er fortøyd til begge landsidene 11 hhv 13 ved hjelp av passende trosser 60,62,64,66 hovedsakelig på langs av brospennet, og side-trosser 65,67 (på tvers) som bidrar til flåtens 50 sideveis stabilitet. Trossene 60-68 er vist som trossepar.

Hvert trossepar manøvreres via separate motordrevne vinsjer som enten kan være montert på landsidene eller om bord i flåten 50. Manøvreringen av alle vinsjene er samkjørt og styrt via en ikke vist dataenhet eksempelvis basert på automatisk posisjonering via et GPS-system, slik at flåten trinnvis og på kontrollert måte kan trekkes fra den ene landsiden 11 og over mot den andre landsiden 13 for således å gjennomføre sammenmonteringen av rørseksjonene til en helhetlig brobjelke som ifølge oppfinnelsen. På figur det antydet to eksempelvise vinsjer med trosse-kveiletromler 70 og 71. Systemet omfatter også styringen med et bremsesystem tilknyttet de de roterbare rullene 52, slik at disse er stillestående og ikke lar seksjonen bevege seg på flåten før den skal føres fram til selve monteringen. For å utøve manøvreringen, kan flåtens 50 dekk omfatte et styrehus for en operatør til å styre og overvåke prosessen.

Trossene holdes i en viss forspenning for å sikre posisjonen på monteringsflåten/- lekteren. Vinsjene er datastyrte og koblet sammen slik at hele monteringsflåten kan forflyttes for eksempel via en joystick, samtidig som lineforspenning og flåtens posisjon overvåkes av operatør.

Ifølge en annen foretrukket løsning forflyttes monteringsflåten 50 ved hjelp av inkorporerte framdriftsmaskiner i skroget, og omfatter et antall azimut-propellere som rager ned i sjøen under flåten. Propellsystemet drives basert på automatisk posisjonering for eksempel via et GPS-system. I denne løsningen er fortøynings-trosser unødvendig, selv om den også kan omfatte trosser som nevnt over og som bringes som en ekstra sikkerhet til å holde flåten på plass for hver rørseksjon som monteres. De nedsenkbare propellsystemene og roterbare «thrustere», som har passende redundans for å sikre reservekapasitet ved utfall, vedlikehold, uhell, mv. Dette er kjente teknikker og brukes jevnlig ved andre typer brønnopersjoner til havs, der posisjoneringskravene er strenge, selv under stormer. Fordelen med denne varianten med automatisk posisjonering er at man slipper å legge ut liner, mens monteringsflåten med like stor nøyaktighet forflytter seg til nøyaktige posi-sjoner (parkerer på sjøen) etter behov.

For å gjøre manøvreringen enklere benyttes fortrinnsvis en flåte med plass til en eneste rørseksjon plassert på rullene, dette skyldes at en rørseksjon kan ha en adskillig tyngde (i tonn), noe som kan påvirke hvor lett flåten kan manøvreres i sjøen. For å forsyne flåtedekket 50 med rørseksjoner 14,20... en etter en, kan en separat forsyningsflåte 80 lastes med et antall rørseksjoner flytes fram og fortøyes ved siden av monteringsflåten 80. Forsyningsflåten 80 omfatter en kran 90 passende plassert på flåten 80 (vist plassert i et hjørne) og dimensjonert for å løfte opp en og en seksjon fra forsyningsflåten 80 og fire den varsomt ned på dekket (rullene) 52 på monteringsflåten 50. Alternativt kan de nye rørseksjonene overføres til monteringslekteren ved tilpassede glideanordninger som monteres også på forsyningsflåten 80.

Som nevnte hviler brobjelken henover spennet på et antall flytere 17 for å holde brobjelken stabil i drift når den fremfører trafikk, og for å tåle de herskende vær-kreftene den utsettes for. Nærmere bestemt hviler hver skjøt mellom to tilstøtende sammenskrudde rørseksjoner på en flyter 17, noe som holder skjøteområdet ekstra stabilt.

Den store fordelen med oppfinnelsen er at bolterekken som holder rørseksjonene 14,16,18,20.. sammen, er plassert innvendig i brobjelken. Den hule delen av brobjelken har så store dimensjoner at vedlikeholdet av bolterekken og innsiden kan utføres ved personell innenfra. For å lette framføring av inspeksjons- og vedlikeholdsutstyr er bunnen/gulvet av hulrommet, med henvisning til figur 10, utstyrt med en transportbane, så som en skinnegang 100 som kan fremføre en vogn 102 med inspeksjons- og vedlikeholdsutstyr. Det er en fordel med en skinnegang montert oppå flensene, siden bunnen ikke er jevn men omfatter oppadragende tverrgående flenspartier. Vognen 102 omfatter en personellkurv 104 montert til en bevegbararm 104. Figuren 10. Hulrommet kan være tilgjengelig via inngangsdører for passering av utstyr og personell, fortrinnsvis plassert ved landsiden 11 hhv 13. Istedenfor at hele brobjelken har en sammenhengde huldel fra landside til landside, kan den være oppdelt i flere hulseksjoner ved hjelp av tette vegger. Dersom et brobjelke eksempelvis består av 10 flensede rørseksjoner hver på 120 meter, blir det lukkede innvendige rom ca. 1200 m.

Sammenføyning av rørseksjonene for å danne den helhetlige brobjelken. Montasjen av seksjonene til å danne brobjelken kan gjennomføres som følger, med henvisning til figurene 5-9.

Den første rørseksjonen 14 monteres med sin ene ende på landsiden som antydet på figur 5, for å danne en transportforbindelse videre til et veisystem på landsiden som ikke skal omtales mer detaljert her. Dette gjøres ved at seksjonen 14 plassert på flåtedekket 52, langsomt føres inn over landsiden 11 og monteres. Deretter føres den neste rørseksjonen 16 over til monteringsflåten 50 som så manøvreres slik at de to motstående flensene 30 hhv 31 med påsatte pakningsfilmer på endene av rørseksjonene 14 hhv 16 føres inn mot hverandre og flukter hvorpå samtlige skruebolter 40 monteres og skrues til seksjonen passende sammen. For å få god presisjon på sammenføyningen av de to flensflatene kan de to flatene etter påmonteres ledeanordninger, for eksempel av typen han/hun for å lette sammenføringen og fluktingen av flensene til de to motstående rørseksjonene.

Beregning av antall bolter og utforming av flensene, dimensjonering av disse og innbyrdes posisjon av boltene langs flenseflatene kan beregnes etter kjente teknikker, og er tilpasset til de krefter som oppstår i brobjelkens rørseksjoner. Den nevnte flukting av to motstående rørseksjonsender 14 hhv 16, kan utføres ved at underlaget for transportrullene 52 er tilknyttet et løfte/senke-drivverk slik at seksjonen på flåten fritt kan heves og senkes på flåten. Alternativt kan selve flåten være utstyrt med ballasteringstanker for luft/vann-påfylling for å regulere flåtens dypgående.

Når de første seksjonene 14 hhv 16 (figur 5) er posisjonert isettes alle feste-boltene 40 gjennom flensboringene og tilhørende strammemuttere 42 skrus til slik at flensflatene 30 hh1 på to motstående seksjonene og med mellomliggende pak-ninger/tetninger klemmes mot hverandre slik at spalten/skjøten 19 (figur 1) blir helt tett.

Etter at de to seksjonene 14,16 er sammenføyd (figur 6) manøvreres en støtte-flyter 17 inn under brobjelken og plasseres slik at brobjelken hviler med skjøten på flyteren. Dette er vist på figur 7. Videre trekkes flåten 50 trukket unna mot høyre slik at kun enden av den ytterste rørseksjonen hviler på flåten 50. Jr. figur 5 som viser at enden av seksjonen 14 hviler på flåtens 50 venstre side, mens neste seksjon 16 ligger klar.

Vist på figur 7 er de tre rørseksjonene 14, 16 og 18 sammenkoplet mens den fjerde, nr. 20 står for tur. Enden av rørseksjonen 18 hviler fortsatt på flåten for å gjennomføre neste sammenkopling.

De langsgående fortøyningstrossene 60 og 66 vises på figur og flåten trekkes/- slakkes i ønsket retning ved synkron manøvrering av vinsjene (70,72 på figur 5), som valgfritt kan baseres på en dynamisk posisjonering av flåten via et satellitt navigasjonssystem, så som GPS. Tilpasningen og fluktingen kan selvsagt styres av en operatør om bor i flåten, samt av monteringspersonellet som er innvendig i rørseksjonen og som foretar sammenskruingen.

Ytterligere detaljer ved oppfinnelsen.

Typisk kan hvert enkelt hult brobjelkesegment ha en lengde på 50 - 150 meter, bredde på 8 - 20 meter og høyde på 4 - 8 meter. Monteringsflåten har derfor fortrinnsvis derved ha en motsvarende større lengde. Dvs. at når rørsegementene er 150 meter lange og 20 meter brede, bør flåten ha en lengde/bredde i størrelses-orden 200/40 meter. Anleggsflatene på de tilstøtende bolteflensene må ha så god kontakt at det dannes en tilfredsstillende strukturell forbindelse som kan ta opp og overføre de opptredende krefter rundt flensene og boltene, herunder skjærkrefter, samt trykk og strekk-krefter som kan opptre i denne forbindelsen under driften av broen.

Rørseksjonene kan monteres i rett linje i flytebroens lengderetning eller med en mindre vinkel, fortrinnsvis mindre enn 6 - 7°, avhengig av ønsket global kurvatur på flytebroen eller stigning i vertikalplanet. Hvert av brobjelkeelementene er fortrinnsvis rettlinjede i aksiell retning, dvs. i flytebroens lengderetning, men kan også om ønskelig produseres med en svak kurvatur, fortrinnsvis med en større bøyeradius større enn 1500 meter.

Når den ferdigmonterte brobjelken er avsluttet og festet mot endefestene 11 og 13, foretrekkes det at endeveggene også blir gjort mest mulig tette, slik at det av de ferdig monterte rørseksjonene danner et kontinuerlig lukket rom hvor luften kan kondisjoneres med hensyn på utskifting, temperatur og luftfuktighet. Erfaring viser at stål og jernoverflater ved lav luftfuktighetfår minimalt med korrosjon og det er lite behov for overflate-behandling i form av priming og maling, noe som er kostnadsbesparende både for bygging og drift.

Er flytebroen lenger enn 2000 meter, bør den inndeles i flere innbyrdes adskilte lukkede rom, noe som ikke vil påvirke den strukturelle integriteten til brobjelken og de enkelte rørseksjonene. Ved at bolteflensene og tilhørende bolter ifølge oppfinnelsen befinner seg inne i et lukket rom som har moderate dimensjoner på tvers, typisk bredde på 8 - 20 meter, og høyde på 4 - 8 meter, er samtlige bolteflenser og bolter i brobjelken lett tilgjengelige for inspeksjon og utskifting innenfra, og i et værmessig fullstendig beskyttet miljø.

Veibanen på flytebroen kan etter kjente teknikker føres over eventuelle skipspas-sasjer enten på en høgbro eller over en bevegelig broseksjon.

Flyterne 17 kan utformes etter de lokale miljøforhold slik at de overfører minst mulig dynamiske krefter inn i brobjelken. I rolige farvann kan flyterne ha en tradi-sjonell enkeltskrogs fasong, mens de i mer værharde strøk eksempelvis kan dannes av søylestrukturer. Flyternes oppdriftskapasitet og stabilitet dimensjoneres til passende bæreevne av egen vekt samt vekten av brobjelker, broutrustning, asfalt og trafikk, samt at de skal ivareta sikkerhetskrav til skipskollisjoner og skadestabi-litet.

Flytebroen kan være uten sideforankring eller forankres i et antall forankringsliner for å møte de funksjonelle krav som settes til flytebroen.

Claims (17)

1. Konstruksjon av rørseksjon (14,16,18,20—) for å danne en brobjelke (12) for en flytebro (1) for transportbane mellom to festepunkter (11,13) over et sund eller en fjord, mot land (11,13), hvor brobjelken (12) er sammensatt av et antall innbyrdes sammenføyde rørsegmenter,karakterisert vedat hver ende av en rørseksjon omfatter en innad rettet ringformig flens (30,31) med midler for å danne anlegg mot og sammenmontering med en tilsvarende flensform (30,31) i en tilstøtende rørseksjon i brobjelken (12).

2. Konstruksjon i samsvar med krav 1,karakterisert vedat de motstående flensflatene er orientert på tvers av rørseksjonens lengderetning, og forløper innvendig rundt hele rørseksjonens periferi ved dens ende.

3. Konstruksjon i samsvar med krav 1-2,karakterisert vedat midlene omfatter sett av bolter med strammemuttere rundt hele omkretsen, hvor boltene forløper gjennom innbyrdes fluktende boringer gjennom flensene i rørseksjonens lengderetning, og hvor flensflatene klemmes sammen ved hjelp av strammemutterne, eller med tvinge-konstruksjoner som omgriper og strammer mot flensflatenes baksider.

4. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat hver boring er på flens-innsiden utformet som et hylseformet sete 34 med bolt-kanal som flukter med en tilhørende boltkanal i boringen 32 i en tilsvarende setekonstruksjon i den tilstøtende flenskonstruksjon.

5. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat når endepartiet av rørseksjonen omfatter en tverrstilt bjelke 24, har den også en flensflate som vender mot og koples sammen med en tilsvarende flensflate på den motstående rørseksjon.

6. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat flens-anleggsflatene omfatter en film for å danne en tetning i skjøten 19 mellom to rørseksjoner, hvilken tetningsfilm er av et mykere metall som kopper, eller en gummiert eller et filtaktig materiale.

7. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedbunndelen av bjelke-hulrommet omfatter en transportbane, så som en skinnegang (100) for fremføring av midler (102) med inspeksjons- og vedlikeholdsutstyr.

8. Fremgangsmåte til fremstilling av en brobjelke for en flytebro (1) for transportbane mellom to festepunkter (11,13) over et sund eller en fjord, mot land (11,13), hvor brobjelken settes sammen av et antall rørseksjoner (14,16,18,20—),karakterisert vedat det frembringes de følgende trinn: a) et antall rørseksjoner for å danne brospennet over sundet/fjorden, hvor hver rørseksjon omfatter en innad rettet ringformig flens (30,31) for montering til en tilstøtende rørseksjon i brospennet, og at b) en første rørseksjon (14) anbringes ved en landside (11) for tilknytning til et land-transportsystem, hvoretter en neste rørseksjon (16) anbringes på en flytende monteringsflåte (50) som anordnes i en passende posisjon og innstilles for på kontrollert å flukte flens-enden til den andre rørseksjon (16) til anlegg mot den tilsvarende flensende til den først monterte rørseksjon (14), c) at de første (14) og andre (16) rørseksjoner sammenkoples ved montasje av festebolter (44) og tilhørende strammemuttere (42) gjennom respektive fluktende boringer (32,34) i de to motstøtende flensene, idet nevnte sammenkopling gjennomføres fra innsiden av rørseksjonene, og d) hvoretter monteringsflåten (50) manøvreres passende for å innstille en tredje rørseksjon hvilende på flåten (50) fluktende med den utstikkende enden til den nevnte andre rørseksjon (14), og e) de resterende rørseksjoner for å ferdigstille flytebroen (12) over til den andre landside (13) monteres i tur og orden på tilsvarende måte som beskrevet under fremgangsmåtetrinnene c) - d).

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8,karakterisert vedat mellom motstående flensflater anordnes en tetningsfilm for å danne en tett skjøt (19) mellom to tilstøtende rørseksjoner (14,16; 16,18; 18,20;...),

10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8-9,karakterisert vedat monteringsflåten (50) posisjoneres i sjøen via trosser (60,62 hhv 64,66) som forløper fra respektive monteringsflåte-ende mot land, og trossene er vinsjopererte (70,72) for å forlytte monteringsflåten (50) suksessivt henover sjøoverflaten (21) etter hvert som rørseksjonene sammenmonteres, idet monteringsflåten stabiliseres sideveis via tverrggående trosser (65,67) som forløper ut hver side av monteringsflåten (50) på tvers av lengderetningen.

11. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-10,karakterisert vedat monteringsflåten (50) manøvreres med inkorporerte framdriftsmaskiner i flåteskroget og et antall azimut-propellere som kan bringes ned i sjøen under flåten og drives, idet propellsystemet drives basert på automatisk posisjonering via satelittnavigasjon, så som et GPS-system.

12. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-11,karakterisert vedat hver rørseksjon plasseres suksessivt på et underlag (50) på flåtedekket om-fat-tende en glidebane (52) som muliggjør en enkel horisontal forskyvning av rør-seksjonen for å opprette den rette fluktende posisjon mellom de to rørseksjonene (14,16) som skal sammenkoples, hviket underlag omfatteren transport-rulle (52).

13. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-12,karakterisert vedat rørseksjonens horisontale bevegelse på glidebanen/transportrullen reguleres ved at rullene drives ved motordrift og kan stoppes via en bremse.

14. Flåte (50) for posisjonering og sammenmontering av rørseksjoner til en brobjelke for en flytebro (1) for transportbane mellom to festepunkter (11,13) over et sund eller en fjord mot landsider (11,13),karakterisert vedat flåtedekket omfatter et en glidebane/transportorgan (52) som muliggjør en enkel horisontal forskyvning av en pålastet rørseksjon, eksempelvis i form av transportrulle (52) eller - belte som er tilknyttet en motor og en bremse for å kontrollere rørseksjon-ens bevegelse på flåtedekket under monteringen, og monteringsflåten omfatter en innretning for kontrollert posisjon og bevegelse i sjøen under monteringen.

15. Flåte i samsvar med krav 14,karakterisert vedat innretningen for å holde og endre monteringsflåtens posisjon under montasjen, omfatter et til flåten tilknyttet regulerbart fortøyningssystem omfattende sett av trosser tilknyttet separate motordrevne vinsjer som enten kan være montert på landsidene eller om bord i flåten 50.

15. Flåte i samsvar med krav 14,karakterisert vedat et vinsjoperert første trossesett mot land fra hver ende av flåten innrettet tilnærmet i brobjelkens lengderetning, og eventuelt et andre sett vinsjopererte trosser (65,67) som forløper ut fra hver side av monteringsflåten (50) på tvers av nente lengderetning.

16. Flåte i samsvar med krav 14,karakterisert vedat et vinsjoperert trossesett mot land fra hver ende av flåten innrettet tilnærmet i brobjelkens monteringsflåten stabiliseres sideveis via tverrggående trosser (65,67) som forløper ut fra hver side på tvers av monteringsflåtens (50) lengderetning.

17. Flåte i samsvar med krav 14,karakterisert vedat monteringsflåten (50) omfatter framdriftsmaskiner i flåteskroget i form av et antall azimut-propellere som kan bringes ned i sjøen under flåten og drives, idet propellsystemet drives basert på automatisk posisjonering via satelittnavigasjon, så som et GPS-system.