【技术实现步骤摘要】
本申请属于海洋新能源结构工程，更具体地说，是涉及一种海上导管架及其建造方法。
技术介绍
1、导管架是我国海上风电机组最主要的支撑结构形式之一，目前纯钢导管架应用最为广泛。但是随着海上风电机组向着大型化和深远海化方向迅速发展，导管架的工作荷载不断增加、离岸距离和工作水深不断增大，钢管导管架结构出现防腐维护困难、承载力不足、容易疲劳破坏、用钢量激增等突出问题，导致工程成本急剧增加，无法适应我国海上风电新能源发展的趋势。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种海上导管架及其建造方法，以解决现有技术中存在的采用钢管制造而成的海上导管架，容易出现防腐维护困难、承载力不足、疲劳破坏的技术问题。
2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种海上导管架，包括多个立柱管件、多个支撑管件、第一连续纤维加强层、第二连续纤维加强层和第三连续纤维加强层，所述支撑管件的两端分别连接两个相邻的立柱管件；所述第一连续纤维加强层铺设在所述立柱管件和所述支撑管件的表面；所述第二连续纤维加强层铺设在所述立柱管件和所述支撑管件的表面；所述第二连续纤维加强层与所述第一连续纤维加强层的铺设方向不同；所述第三连续纤维加强层铺设在所述立柱管件和所述支撑管件的节点处，所述第三连续纤维加强层根据所述节点处的应力分布位置进行纤维局部精准铺设。
3、进一步地，所述立柱管件包括多个首尾相接的多个立柱管体和多个立柱节点，所述立柱节点呈k形，所述立柱管体和所述立柱节点间隔设置，所述立柱节点的上下两个端
4、进一步地，所述支撑管件包括支撑节点和四个支撑管体，所述支撑节点呈x形，具有四个端部，所述支撑节点的四个端部分别与四个所述支撑管体的一端部连接；所述立柱节点侧面的两个端部分别与两个所述支撑管体的另一端部连接。
5、进一步地，所述第一连续纤维加强层沿着轴向铺设在所述立柱管件和/或所述支撑管件的表面，所述第二连续纤维加强层沿着周向铺设在所述立柱管件和/或所述支撑管件的表面。
6、进一步地，所述第三连续纤维加强层铺设在所述支撑节点和所述立柱节点的表面。
7、进一步地，所述海上导管架还包括补充加强层，所述补充加强层铺设在所述立柱管体与所述立柱节点连接处、所述支撑管体与所述支撑节点连接处、所述立柱节点与所述支撑管体连接处。
8、进一步地，所述第一连续纤维加强层、所述第二连续纤维加强层、所述第三连续纤维加强层和所述补充加强层中采用的连续纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的任意一种或多种组合；所述第一连续纤维加强层、所述第二连续纤维加强层、所述第三连续纤维加强层和所述补充加强层的复合材料形式为热固性或热塑性预浸料。
9、进一步地，所述第一连续纤维加强层、所述第二连续纤维加强层、所述第三连续纤维加强层和所述补充加强层设置多层纤维，各层纤维方向能根据所述立柱管体、所述支撑管体的受力状态灵活调整变化。
10、本申请还提供了一种建造上述的海上导管架的方法，所述海上导管架的建造方法包括：
11、加工设定长度的钢管基体形成所述立柱管体和所述支撑管体；在所述钢管基体端部预留焊接装配段，所述焊接装配段以外长度范围为复合材料增强段，将所述钢管基体的焊缝打磨平整，对所述钢管基体表面进行除锈处理；
12、采用连续纤维自动铺设方法，在所述复合材料增强段范围内沿所述钢管基体的轴向铺设纤维，形成所述第一连续纤维加强层；采用连续纤维缠绕方法，在所述第一连续纤维加强层之上，沿所述钢管基体的周向缠绕纤维，形成所述第二连续纤维加强层；然后再进行纤维固化，与所述钢管基体形成整体；
13、采用连续纤维自动铺设方法，在所述支撑节点和所述立柱节点所在区域依次铺设所述第一连续纤维加强层、所述第三连续纤维加强层和所述第二连续纤维加强层，其中，所述第一连续纤维加强层的铺设方向为轴向，所述第三连续纤维加强层根据该区域应力分布位置进行纤维局部精准铺设，所述第二连续纤维加强层的铺设方向为周向；然后再进行纤维固化，与所述支撑节点和所述立柱节点形成整体；
14、将所述立柱管体与所述立柱节点、所述支撑管体与所述支撑节点、所述立柱节点与所述支撑管体在焊接装配段处进行焊接，对焊缝连接处施加补充增强层，所述补充增强层两端与所述第一连续纤维加强层和/或所述第二连续纤维加强层搭接。
15、进一步地，所述连续纤维自动铺设方法采用多自由度机器人系统进行操作。
16、本申请提供的海上导管架及其建造方法的有益效果在于：与现有技术相比，本申请中，通过设置第一连续纤维加强层和第二连续纤维加强层完全覆盖在立柱管件和支撑管件的表面，能够显著提高立柱管件和支撑管件的耐腐蚀性，可以对导管架的耐久性和结构性能实现全面强化，降低工程造价；第一连续纤维加强层与第二连续纤维加强层沿不同方向铺设，可以有效地分散和抵抗来自不同方向的力，从而提高导管架在海上恶劣环境下的抗弯、抗扭性能，第三连续纤维加强层根据节点处的应力分布位置进行纤维局部精准铺设，能增强连接处的抗拉伸和抗剪切能力，减少连接处应力集中，避免节点处的强度破坏和疲劳破坏，减少海上导管架的维护频率，降低了用钢量以及使用周期内的运维费用，在海洋新能源支撑结构工程
具有广阔的应用前景。
【技术保护点】
1.一种海上导管架，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的海上导管架，其特征在于，所述立柱管件包括多个首尾相接的多个立柱管体和多个立柱节点，所述立柱节点呈K形，所述立柱节点的上下两个端部分别与两个所述立柱管体的端部连接。
3.如权利要求2所述的海上导管架，其特征在于，所述支撑管件包括支撑节点和四个支撑管体，所述支撑节点呈X形，具有四个端部，所述支撑节点的四个端部分别与四个所述支撑管体的一端部连接；所述立柱节点侧面的两个端部分别与两个所述支撑管体的另一端部连接。
4.如权利要求3所述的海上导管架，其特征在于，所述第一连续纤维加强层沿着轴向铺设在所述立柱管件和/或所述支撑管件的表面，所述第二连续纤维加强层沿着周向铺设在所述立柱管件和/或所述支撑管件的表面。
5.如权利要求4所述的海上导管架，其特征在于，所述第三连续纤维加强层铺设在所述支撑节点和所述立柱节点的表面。
6.如权利要求5所述的海上导管架，其特征在于，所述海上导管架还包括补充加强层，所述补充加强层铺设在所述立柱管体与所述立柱节点连接处、所述支撑管体与所述支撑节点
7.如权利要求6所述的海上导管架，其特征在于，所述第一连续纤维加强层、所述第二连续纤维加强层、所述第三连续纤维加强层和所述补充加强层中采用的连续纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的任意一种或多种组合；
8.如权利要求6所述的海上导管架，其特征在于，所述第一连续纤维加强层、所述第二连续纤维加强层、所述第三连续纤维加强层和所述补充加强层设置多层纤维；各层纤维方向能根据所述立柱管件、所述支撑管件的受力状态灵活调整变化。
9.一种海上导管架的建造方法，用于建造如权利要求6-8任意一项所述的海上导管架，其特征在于，所述海上导管架的建造方法包括：
10.如权利要求9所述的海上导管架的建造方法，其特征在于，所述连续纤维自动铺设方法采用多自由度机器人系统进行操作。
...【技术特征摘要】
1.一种海上导管架，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的海上导管架，其特征在于，所述立柱管件包括多个首尾相接的多个立柱管体和多个立柱节点，所述立柱节点呈k形，所述立柱节点的上下两个端部分别与两个所述立柱管体的端部连接。
3.如权利要求2所述的海上导管架，其特征在于，所述支撑管件包括支撑节点和四个支撑管体，所述支撑节点呈x形，具有四个端部，所述支撑节点的四个端部分别与四个所述支撑管体的一端部连接；所述立柱节点侧面的两个端部分别与两个所述支撑管体的另一端部连接。
4.如权利要求3所述的海上导管架，其特征在于，所述第一连续纤维加强层沿着轴向铺设在所述立柱管件和/或所述支撑管件的表面，所述第二连续纤维加强层沿着周向铺设在所述立柱管件和/或所述支撑管件的表面。
5.如权利要求4所述的海上导管架，其特征在于，所述第三连续纤维加强层铺设在所述支撑节点和所述立柱节点的表面。
6.如权利要求5所述的海上导管架，其特征在...
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