专利名称：钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种连接构件，特别涉及一种用于钢管混凝土拱圈钢管节段吊装拼接的拼装接头。
背景技术：
钢管混凝土是在钢管内填充混凝土形成的组合材料。钢管借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性、抗蚀性和耐久性。混凝土则借助钢管壁的套箍作用，提高了混凝土的抗压强度和延性，将钢材和混凝土有机地结合起来；在施工方面，钢管混凝土可以利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板，施工吊装重量轻，进度快，施工用钢量省。由于在材料和施工方法上的优越性，将这种结构应用于以受压为主的拱桥是十分合理的。由于钢管混凝土具有上述优点，钢管混凝土拱桥近年来发展较快，广泛应用于公路桥梁中，目前的最大跨度已达492m。钢管混凝土拱圈基于其重量优势和材料特点，除极个别因特殊条件限制，曾经采用小部件现场搭架组装外，均采用在工厂(场)制作成若干拱圈节段，现场用缆索起吊安装的方法形成完整的拱圈。在拱圈节段吊装拼接施工中，拼装接头是必不可少的，是影响施工质量和进度的关键构件。
过去，在拱圈节段的吊装施工中所采用的拼装接头或拼装构成主要有下述三种一、采用焊接固定于前段管端下方的纵向钢板抬条和接口两侧管周的临时连接螺栓定位，通过包板将接头焊接为整体后，割去抬条和临时螺栓，完成拱圈节段对接。该拼装构造多应用在钢管混凝土拱桥的施工中。
二、采用外法兰盘连接，即在接头两侧管端各设一个法兰盘，就位时，用螺栓将两节段连接定位，然后将两侧法兰盘外缘焊连，完成拱圈节段对接。
三、采用焊接固定于前段管端下方的纵向钢板抬条(或角钢)和接口两侧的连接螺栓定位，通过接缝或包板将接头焊接为整体后，完成节段对接。因为此类桥梁的拱圈要外包混凝土，故无需割除抬条(或角钢)和定位螺栓。
后两种拼装接头、拼装构造方式多应用在钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工中。
“临时抬条(或角钢)——螺栓——包板”拼装构造所存在的缺陷是，定位不准确，接头可变性大，当节段较多时，安装过程中拱圈轴线需要调节的次数多、难度大。此拼装构造采用包板形成永久连接，由包板焊缝去连接两端钢管管体，即用焊缝的剪力去平衡钢管的轴力，并与两端管体实现等强度。由于剪力允许应力值仅为轴力允许应力值的0.6倍，因此焊缝面积要增大为钢管截面的1.67倍，焊接工作量很大。此拼装构造要待接头包板全部焊接完成后，拱轴线才能确定。而拱圈接头的焊接工期为缆索吊装工期的数倍，故拱圈的安装工期因焊接工作量大而拖得很长。
外法兰盘拼装接头定位比较方便、准确，但因法兰盘曝露在外，形象不美观，而且因其焊缝在法兰盘外缘，不与管壁对齐，焊缝面积又小，因此，拼装接头传递轴力(特别是拉力)性能差，与拱圈钢管难以形成等强度连接。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，该拼装接头具有拱圈主弦管拼装准确度高的特点，并能准确地控制拱圈线形，使拱圈节段吊装拼接的作业工期大为缩短。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型的钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其本体由法兰盘和至少三块肋板构成，其特征是所述本体位于拱圈主弦管内；所述肋板沿拱圈主弦管轴线延伸，焊接固定于法兰盘的内端面上且沿其周向间隔设置。
本实用新型的有益效果是，拱圈主弦管拼装准确度高，并能准确地控制拱圈线形，使拱圈节段吊装拼接的作业工期大为缩短；承载能力强，拼装接头的强度远大于拱圈钢管的强度，实现了超强连接，优于现有各种接头构件；拼装接头位于拱圈主弦管内，无任何包板等外露痕迹，拱圈外观规整美观；性能良好，且对管内混凝土质量无影响，能很好地满足节段数量多、重量大的拱圈的吊装拼接要求。
本实用新型的拼装接头同样适用于建筑钢管混凝土立柱钢管节段的拼装作业。
本说明书包括如下六幅附图图1是本实用新型钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头实施例1的右视图；图2是沿图1中A-A线的剖视图；图3是本实用新型钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头实施例1的使用状态示意图；图4是本实用新型钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头实施例2的右视图；图5是沿图4中B-B线的剖视图；图6是本实用新型钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头实施例2的使用状态示意图。
图中零部件、部位及编号拱圈节段10a、拱圈节段10b、嵌接管段11、拼装接头21、拼装接头22、法兰盘201、导向管202、肋板203、锥段204、径向缺口205。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
参照图1和图2，本实用新型的钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其本体由法兰盘201和至少三个肋板203构成。参照图3和图6，所述本体位于拱圈主弦管内。参照图2和图5，所述肋板203沿拱圈主弦管轴线延伸，焊接固定于法兰盘201的内端面上且沿其周向间隔设置。在由图1、图2示出的实施例和由图4、图5示出的实施例2中，均具有八块肋板203，作为一种优选的实施方式，各肋板203在法兰盘201的内端面上沿其周向均布。
参照图3和图6，在拱圈工厂(场)试拼装中，在相邻两拱圈节段10a、10b的接口部位分别嵌入一只拼装接头21、22，该两只拼装接头21、22的法兰盘201的外端面相对，并通过高强度螺栓组件使拼装接头21、22保持固定。在调整好拱圈轴线后，将各自的肋板203分别与拱圈节段10a、10b的内壁焊接，使拼装接头21、22固定在相应的拱圈节段10a、10b的接口部位上，随后拆除高强度螺栓组件，将各拱圈节段送拱桥建设现场进行吊装作业。经过如此试拼装的拱圈具有极高的精确度，由于拼装接头的准确性和确定性，拱圈节段就位且用强度螺栓组件紧固后，节段间的拱轴线即准确形成，因此无需在空中调节拱轴线，无需焊就嵌接管段(或包板)，即可向前继续不断拼装，直至拱圈合龙。嵌接管段的焊接，可在吊装中和吊装后的任何时间进行，对吊装工作没有任何制约，由于吊装中避免了工作量最大的焊接工作的影响，吊装进度提高数倍。拱圈吊装是拱桥施工中风险最大的阶段，因此吊装进度的加快，除获得明显经济效益和社会效益外，还可有效规避风季等不良气候影响，提高施工安全性。
参照图3和图6，在相邻两拱圈节段10a、10b在施工现场吊装就位后，通过拼装接头21、22和高强度螺栓组件使拱圈节段10a、10b连接，然后在拱圈节段10a、10b接口之间对接焊接嵌接管段11。嵌接管段11采用与拱圈节段10a、10b同质的钢管，按长度方向剖切成两块或者两块以上数量的弧形板，在与拱圈节段10a、10b对接的同时，将各弧形板焊接形成管形的整体。由于嵌接管段11的管径与拱圈节段10a、10b的管径相等、材质相同，对接后拱圈节段10a、10b之间可以实现等强度连接，加之拼装接头21、22具有很强的承载能力，其强度远大于拱圈节段10a、10b的强度，因此可实现了超强连接，远优于原有各种拼装接头。
在由图1、图2图3示出的实施例中，所述法兰盘201的外径等于拱圈主弦管的内径，所述肋板203的外侧棱边与拱圈主弦管的内壁相接触并焊接。参照图1，为避免混凝土灌注过程中在法兰盘201与嵌接管段11交界处产生气囊空腔，所述法兰盘201的外圆周上间隔开设有径向缺口205，以确保所灌注混凝土的饱满密实。
在由图4、图5和图6示出的实施例2中，所述法兰盘201的外径小于拱圈主弦管的内径。参照图6，所述肋板203的后部沿径向向外扩张至其外侧棱边与拱圈主弦管的内壁相接触且相焊接。参照图6，该实施例中在法兰盘201外侧与拱圈节段10a、10b及嵌接管段11的内壁之间形成通道，在灌注过程中供混凝土通过，因此也能确保所灌注混凝土的连续性和整体性。
除上述各项技术措施以外，为方便相邻两拱圈管段的对接和定位，所述本体内一般固定设置有沿其轴线延伸的导向管202。参照图1，所述导向管202焊接固定在法兰盘201内圆周及肋板203的内侧棱边上，所述导向管202的前端口沿其轴向延伸出法兰盘201外端面，且具有沿径向逐渐向内收缩形成的锥段204。此外，参见图1中的拼装接头21，将导向管202焊接固定在肋板203的内侧棱边上可增强拼装接头21的结构强度。
需要指出的是，上面所述只是用图解说明本实用新型的一些原理。由于对相同技术领域的普通技术人员来说是很容易在此基础上进行若干修改和改动的，因此本说明书并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。
权利要求1.钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其本体由法兰盘(201)和至少三块肋板(203)构成，其特征是所述本体位于拱圈主弦管内；所述肋板(203)沿拱圈主弦管轴线延伸，焊接固定于法兰盘(201)的内端面上且沿其周向间隔设置。
2.如权利要求1所述的钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其特征是所述法兰盘(201)的外径等于拱圈主弦管的内径；所述肋板(203)的外侧棱边与拱圈主弦管的内壁相接触并焊接。
3.如权利要求1所述的钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其特征是所述法兰盘(201)的外圆周上间隔开设有径向缺口(205)。
4.如权利要求1所述的钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其特征是所述法兰盘(201)的外径小于拱圈主弦管的内径；所述肋板(203)的后部沿径向向外扩张至其外侧棱边与拱圈主弦管的内壁相接触并焊接。
5.如权利要求1、2或4所述的钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其特征是所述本体内固定设置有沿其轴线延伸的导向管(202)。
6.如权利要求5所述的钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其特征是所述导向管(202)焊接固定在法兰盘(201)内圆周及肋板(203)的内侧棱边上。
7.如权利要求5所述的钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其特征是所述导向管(202)的前端口沿其轴向延伸出法兰盘(201)外端面，且具有沿径向逐渐向内收缩形成的锥段(204)。
8.如权利要求1所述的钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，其特征是所述肋板(203)在法兰盘(201)的内端面上且沿其周向均布。
专利摘要本实用新型公开了一种钢管混凝土拱圈钢管节段拼装接头，旨在提供一种具有拱圈主弦管拼装准确度高，并能准确地控制拱圈线形的拼装接头。该拼装接头的本体由法兰盘和至少三块肋板构成，所述本体位于拱圈主弦管内，所述肋板沿拱圈主弦管轴线延伸，焊接固定于法兰盘的内端面上且沿其周向间隔设置。本实用新型的有益效果是，拱圈主弦管拼装准确度高，并能准确地控制拱圈线形，使拱圈节段吊装拼接的作业工期大为缩短；承载能力强，拼装接头的强度远大于拱圈钢管的强度，实现了超强连接，优于现有各种接头构件；拼装接头位于拱圈主弦管内，无任何包板等外露痕迹，拱圈外观规整美观；性能良好，且对管内混凝土质量无影响，能很好地满足节段数量多、重量大的拱圈的吊装拼接要求。
文档编号E01D101/30GK2883468SQ20062003379
公开日2007年3月28日 申请日期2006年4月12日 优先权日2006年4月12日
发明者郑旭峰, 郑远鹄, 李美军, 牟廷敏, 庄卫林, 朱学雷 申请人:四川省交通厅公路规划勘察设计研究院