一种组装式四腿导管架的制作方法

1.本发明涉及海洋工程设备中的导管架领域，尤其涉及一种组装式四腿导管架。


背景技术：

2.常规四腿导管架大多采用斜腿设计，以提高桩承载能力，这种设计不利于建造工效的提高，同时由于要适应不同水深，底水平层的位置是变化的，立面斜撑和主管之间的角度和立面结构形式是变化的，又由于不同工况对应不同的受力形式，杆件规格也不统一，造成由水平管、立面斜撑交在主管形成的节点结构形式很多。
3.导管架建造难度最大的就是tky节点的制造，尤其是现场组对的精度控制难度大，因此节点制造是制约导管架建造效率提高的关键因素。过多的节点形式也使得建造机具不能得到充分利用，建造效率不高。
4.在设计环节中，常规导管架针对的是确定区域，通常根据确定的平台场址环境条件进行设计，工程初期，需要获得平台场址的环境数据后，才能进行后续设计，如果环境数据发生变化，还需要重新进行计算校核，甚至重新设计，造成工作的反复。
5.在导管架对渤海海域的适用性方面，由于渤海环境条件复杂，各个区域控制的环境条件有差异，常规导管架没有通过技术手段和结构构件的设置实现对各个环境条件的适用，不能满足导管架标准化的需要。


技术实现要素：

6.本发明一种组装式四腿导管架，能够实现导管架模块化建造，适应不同水深的情况。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种组装式四腿导管架，包括4根主管、4根所述主管直立设置，并通过水平管和立面斜拉筋管组成框架结构，在所述框架结构自上而下依次构造成第一水平层、第二水平层及第三水平层，在所述第一水平层和所述第二水平层上设有上下对应的第一隔水套管支撑框架和第二隔水套管支撑框架，所述第一隔水套管支撑框架和第二隔水套管支撑框架上都设有隔水套管导向组件；
8.当导管架面对不同范围段水深时，所述第二水平层和所述第三水平层高度差随着水深而增大，但此高度差在水深为同一范围段内时不变，通过改变所述第一水平层和第二水平层高度差以及在所述第三水平层底部防沉板上下调节的方式，使导管架的高度能够适应此范围内所有水深的情况，所述第二水平层和所述第三水平层之间在不同范围段水深内设有v型组件和或x型组件。
9.进一步的，所述第二水平层、所述第三水平层、以及两个水平层之间立面斜拉筋和主管段形成模块，立面斜拉筋相交形式包括v型结构或x型结构，根据适用水深不同采用这两种基本模块的不同组合。
10.进一步的，所述第一隔水套管支撑框架包括十字型交叉固定的第一横管和第一纵管，所述第一横管和所述第一纵管沿顺时针方向将所述第一水平层分为第一区、第二区、第
三区和第四区，其中所述隔水套管导向组件位于所述第四区内。
11.进一步的，所述第二隔水套管支撑框架包括十字型交叉固定的第二横管和第二纵管，所述第二横管和所述第二纵管沿顺时针方向将所述第二水平层分为第五区、第六区、第七区和第八区，其中所述隔水套管导向组件位于所述第八区内，所述第八区与所述第四区上下对应设置。
12.进一步的，所述第三水平层内设有框架结构件，所述框架结构件包括呈十字型结构的横向拉筋和纵向拉筋，所述横向拉筋和所述纵向拉筋沿顺时针方向将所述第三水平层分为第九区、第十区、第十一区和第十二区，所述第十二区与所述第八区上下对应设置，所述第九区、所述第十区、所述第十一区内均设有斜拉筋。
13.进一步的，所述第一区、所述第二区、所述第三区、所述第五区、所述第六区、所述第七区内均设有平面斜拉筋。
14.进一步的，当水深为9-15米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为一数值a，在所述第二水平层和所述第三水平层之间，且两个相邻所述主管之间设有1个v型结构件。
15.进一步的，当水深15-21米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为2a，所述第二水平层和所述第三水平层之间，且两个相邻所述主管之间设有1个x型结构件。
16.进一步的，当水深为21-27米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为3a，所述第二水平层和所述第三水平层之间，且两个相邻所述主管之间设有1个x型结构件和1个v型结构件。
17.进一步的，当水深为27-33米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为4a，所述第二水平层和所述第三水平层之间，且两个相邻所述主管之间设有2个x型结构件。
18.本发明的技术效果在于：本发明通过多根水平管和立面斜拉筋管将相邻两根所述主管连接并形成框架结构，四根主管竖直设置，框架结构自上往下依次构造成第一水平层、第二水平层和第三水平层，并在第二水平层和第三水平层之间设计x型结构件和或v型结构件，结构在不同水平层上设计横向拉筋、纵向拉筋、斜拉筋、第一横管、第一纵管、第二横管和第二纵管等，并配合第一隔水套管支撑框架和第二隔水套管支撑框架共同构建成适用于适应水深范围为9米～33米的导管架，通过在相邻主管之间设置相同的立面斜拉筋和主管夹角，形成节点的杆件规格保持一致，实现节点的标准化设计，达到节点批量预制和结构模块化建造的目的，有利于提高建造机具利用率，同时导管架的标准化设计也省去了前期结构方案设计环节，减少了导管架结构设计、计算、校审等环节的时间，极大的提高了设计效率，也可对项目前期费用的确定进行快速响应。此导管架具备标准化的结构形式、杆件设置和节点形式，是采办、建造、安装各个环节标准化的基础，可实现导管架结构批量化建造和安装，能有效降低人力投入、缩短项目周期，降低工程投资费用。
附图说明
19.图1是根据本发明的一种组装式四腿导管架实施例一中的立体图。
20.图2是根据本发明的一种组装式四腿导管架实施例二中的立体图。
21.图3是根据本发明的一种组装式四腿导管架实施例三中的立体图。
22.图4是根据本发明的一种组装式四腿导管架实施例四中的立体图。
23.图5是根据本发明的一种组装式四腿导管架中第一水平层的结构示意图。
24.图6是根据本发明的一种组装式四腿导管架中第二水平层的结构示意图。
25.图7是根据本发明的一种组装式四腿导管架中第三水平层的结构示意图。
26.图8是根据本发明的一种组装式四腿导管架在实施例一中的主视图。
27.图9是根据本发明的一种组装式四腿导管架在实施例二中的主视图。
28.图10是根据本发明的一种组装式四腿导管架在实施例三中的主视图。
29.图11是根据本发明的一种组装式四腿导管架在实施例四中的主视图。
30.附图标记说明：1-主管；2-水平管；3-第一隔水套管支撑框架；4-第二隔水套管支撑框架；5-x型结构件；6-v型结构件；7-平面斜拉筋；8-导向支撑架；9-框架结构件；31-第一横管；32-第一纵管；41-第二横管；42-第二纵管；51-长拉筋；52-短拉筋；81-支撑横管；82-支撑纵管；91-横向拉筋；92-纵向拉筋；100-第一水平层；101-第一区；102-第二区；103-第三区；104-第四区；200-第二水平层；201-第五区；202-第六区；203-第七区；204-第八区；300-第三水平层；301-第九区；302-第十区；303-第十一区；304-第十二区。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
32.如图1至图11所示，本发明实施例提供了一种组装式四腿导管架，每一步的具体实施如下：
33.一种组装式四腿导管架，设有四根主管1，四根主管1竖直设置，多根水平管2和斜拉筋将相邻两根主管1连接，使四根主管1形成长方体框架结构，该框架结构沿自上而下方向构造成第一水平层100、第二水平层200和第三水平层300，第一水平层100和第二水平层200设有上下对应设置的第一隔水套管支撑框架3和第二隔水套管支撑框架4，第一隔水套管支撑框架3和第二隔水套管支撑框架4均设有多个隔水套管导向组件。
34.如图1至图6所示，第一隔水套管支撑框架3包括呈十字交叉固定的第一横管31和第一纵管32，第一横管31和第一纵管32沿顺时针方向将第一水平层100分为第一区101、第二区102、第三区103和第四区104，其中隔水套管导向组件位于第四区104内。
35.第二隔水套管支撑框架4包括呈十字型交叉固定的第二横管41和第二纵管42，第二横管41和第二纵管42沿顺时针方向将第二水平层200分为第五区201、第六区202、第七区203和第八区204，其中隔水套管导向组件位于第八区204内，第八区204与第四区104上下对应设置，在具体结构设计中，第一区101、第二区102、第三区103、第五区201、第六区202、第七区203内均设有平面斜拉筋7，通过上述结构设计，以有效增加第一水平层100和第二水平层200的结构强度。
36.如图1至图6所示，隔水套管导向组件包括导向支撑架8，导向支撑架8固定在第四区104和第八区204内，导向支撑架8包括两根支撑横管81和两根支撑纵管82构成的两横两纵形式结构，支撑横管81和支撑纵管82构成的导向支撑架8用于支撑井槽，便于隔水套管安装。
37.如图1、图2、图3、图4和图7所示，第三水平层300内设有框架结构件9，框架结构件9
包括呈十字型结构的横向拉筋91和纵向拉筋92，横向拉筋91和纵向拉筋92沿顺时针方向将第三水平层300分为第九区301、第十区302、第十一区303和第十二区304，第十二区304与第八区204上下相对设置，第九区301、第十区302、第十一区303内均设有平面斜拉筋7，斜拉筋、横向拉筋91和纵向拉筋92用于增加第三水平层300的结构强度。
38.第一水平层100、第二水平层200及第三水平层300，都包括水平管2，水平管2两端连接在相邻的主管1上，隔水套管支撑框架中的横管和纵管都安装于水平管2上，在第三水平层300上，框架结构件9中的横向拉筋91和纵向拉筋92也安装于第三水平层300的水平管2上。
39.当导管架面对不同范围段水深时，第二水平层200和第三水平层300高度差随着水深而增大，但此高度差在水深为同一范围段内时为定值，并不会随水深增加而改变，并通过改变第一水平层100和第二水平层200高度差以及在第三水平层300底部防沉板上下调节的方式，使导管架的高度能够适应此范围段内所有水深的情况，第二水平层200和第三水平层300之间在不同范围段水深内设有v型组件和或x型组件。适应不同水深范围导管架的v型组件和或x型组件可通用。
40.当水深为9-15米时，第二水平层200和第三水平层300之间的高度差为一数值a，在第二水平层200和第三水平层300之间，且两个相邻主管1之间设有1个v型结构件。
41.当水深15-21米时，第二水平层200和第三水平层300之间的高度差为2a，第二水平层200和第三水平层300之间，且两个相邻主管1之间设有1个x型结构件。
42.当水深为21-27米时，第二水平层200和第三水平层300之间的高度差为3a，第二水平层200和第三水平层300之间，且两个相邻主管1之间设有1个x型结构件和1个v型结构件。
43.当水深为27-33米时，第二水平层200和第三水平层300之间的高度差为4a，第二水平层200和第三水平层300之间，且两个相邻主管1之间设有2个x型结构件。
44.实施例一，如图1、图8所示，第一种结构形式适应水深9-15米，第一水平层100的高度位置不变，首先第二水平层200和第三水平层300在此范围内高度位置随水深变化，第二水平层200和第三水平层300之间6米高度差不变，通过第一水平层100和第二水平层200之间的主管1长度变化适应3米水深范围，再固定第二水平层200和第三水平层300的高度位置，通过第三水平层300底部设置的防沉板高度位置的变化适应另外3米水深范围。第二水平层200和第三水平层300之间，且两根相邻的主管1之间均设有v型结构件6，v型结构件6包括两根杆件，每根杆件一端与主管1连接，另一端与位于第三水平层300的水平管2连接，以有效增加相邻两根主管1之间的结构强度。
45.实施例二，如图2、图9所示，第二种结构形式适应水深15-21米，第一水平层100的高度位置不变，首先第二水平层200和第三水平层300高度位置随水深变化，第二水平层200和第三水平层300之间12米高度差不变，通过第一水平层100和第二水平层200之间的主管1长度变化适应3米水深范围，再固定第二水平层200和第三水平层300的高度位置，通过第三水平层300底部设置的防沉板高度位置的变化适应另外3米水深范围。第二水平层200和第三水平层300之间，且两根相邻的主管1之间均设有x型结构件5。x型结构件5包括长拉筋51以及两根分设于长拉筋51两侧的短拉筋52，长拉筋51的两端分别与主管1连接，短拉筋52的一端与主管1连接，另一端与长拉筋51连接，以有效增加相邻两根主管1之间的结构强度。
46.实施例三，如图3、图10所示，第三种结构形式适应水深21-27米，第一水平层100的
高度位置不变，首先第二水平层200和第三水平层300高度位置随水深变化，第二水平层200和第三水平层300之间18米高度差不变，通过第一水平层100和第二水平层200之间的主管1长度变化适应3米水深范围，再固定第二水平层200和第三水平层300的高度位置，通过第三水平层300底部设置的防沉板高度位置的变化适应另外3米水深范围。第二水平层200和第三水平层300之间，且两根相邻的主管1之间均设有上下排列的一个x型结构件5和一个v型结构件6以及一根水平管2，水平管2位于x型结构件5和v型结构件6之间。v型结构件6包括两根杆件，每根杆件一端与主管1连接，另一端与位于第三水平层300的水平管2连接；x型结构件5包括长拉筋51以及两根分设于长拉筋51两侧的短拉筋52，长拉筋51的两端分别与主管1连接，短拉筋52的一端与主管1连接，另一端与长拉筋51连接，以有效增加相邻两根主管1之间的结构强度。
47.实施例四，如图4、图11所示，第四种结构形式适用于水深27-33米，第一水平层100的高度位置不变，首先第二水平层200和第三水平层300高度位置随水深变化，第二水平层200和第三水平层300之间24米高度差不变，通过第一水平层100和第二水平层200之间的主管1长度变化适应3米水深范围，再固定第二水平层200和第三水平层300的高度位置，通过第三水平层300底部设置的防沉板高度位置的变化适应另外3米水深范围。第二水平层200和第三水平层300之间，且两根相邻的主管1之间均设有上下排列的两个x型结构件5和一根水平管2，水平管2位于两个x型结构件5之间。x型结构件5包括长拉筋51以及两根分设于长拉筋51两侧的短拉筋52，长拉筋51的两端分别与主管1连接，短拉筋52的一端与主管1连接，另一端与长拉筋51连接，以有效增加相邻两根主管1之间的结构强度。
48.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。