一种发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段及其制造方法与流程

1.本申请涉及钢结构桥梁加工领域，具体而言，涉及一种发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段及其制造方法。


背景技术：

2.钢拱桥一般分为钢箱拱、钢管拱、钢桁架拱，钢拱桥通常将拱脚布置在主梁两侧，拱肋中间设置横向联系支撑，此种钢拱多为等截面结构，施工时可采取通用的生产方法。但是，部分钢拱桥的拱脚设置在桥面中心且为单拱形式，拱脚的整体拱箱段发展为三道独立的拱肋段，横断面成三角形结构，这种钢拱的拱脚与拱肋的过渡段的制造为最困难部分，其一端与拱脚相连另一端与发散的拱肋相连，为钢拱最关键的力系转换部位，此部位通常为厚板制造且内部操作空间狭小却布置了很多承力加筋，为安装定位和焊接造成了极大的不便。


技术实现要素：

3.本申请的目的在于提供一种发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段及其制造方法，其对拱脚与拱肋过渡段的结构进行了优化设计，从而在保证结构强度的同时便于作业人员进行焊接固定，有效的解决了无法焊接而达不到设计要求的问题，便于进行组装和施工。
4.本申请的实施例是这样实现的：
5.本申请实施例提供了一种发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段，其包括底板、与底板中部连接的中腹板、分别与底板顶面和中腹板一端连接的拱箱封板、两个分别与底板两侧和拱箱封板两侧连接的斜边腹板、两个分别与两个斜边腹板顶部和拱箱封板两侧连接的直边腹板、多个中层底板及底部分别与两个直边腹板和拱箱封板顶部连接的顶板，中腹板的两侧与两个直边腹板之间分别连接有至少一块中层底板，中腹板两侧、底板、斜边腹板和直边腹板之间分别连接有多个下部隔板，中腹板两侧、顶板、直边腹板和中层底板之间分别连接有与下部隔板一一对应的上部隔板，中腹板两侧分别连接有与拱箱封板和底板连接的至少一个拱箱加筋，中腹板两侧的中层底板分别开设有供对应拱箱加筋顶部穿过并连接的第一连接孔，顶板开设有供中腹板顶部穿过并连接的第二连接孔，顶板和至少一个中层底板远离拱箱封板的一端分别具有可拆卸的顶部嵌补段和中部嵌补段。
6.在一些可选的实施方案中，拱箱封板远离中腹板的一侧和底板之间连接有至少一对相对布置的下拱腹板，下拱腹板顶部和拱箱封板之间连接有下拱顶板，下拱顶板的上方设有与拱箱封板连接的上拱底板，上拱底板的顶部连接有与拱箱封板连接的至少一块上拱内腹板和至少两块上拱外腹板，顶板连接有底部分别与上拱内腹板和上拱外腹板连接的嵌部顶板。
7.本申请还提供了一种上述发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段的制造方法，包括以下步骤：
8.对发散式钢拱进行三维建模，根据图纸对过渡段的各个零件进行下料；
9.将中腹板、拱箱封板、拱箱加筋、下部隔板依次与底板组装；
10.依次安装斜边腹板、直边腹板、拱箱加筋和中层底板，安装中层底板时，使拱箱加筋的顶部穿过对应第一连接孔并与对应中层底板连接；
11.将顶板连接于直边腹板和拱箱封板的顶部，并使中腹板的顶部穿过第二连接孔并与顶板连接；
12.将上部隔板安装于中腹板和顶板之间。
13.在一些可选的实施方案中，还包括以下步骤：将过渡段的一端与拱脚节段对接施工，通过中部嵌补段和顶部嵌补段进入过渡段和拱脚节段之间，从内至外以退装法逐层完成中部嵌补段和顶部嵌补段的焊接。
14.在一些可选的实施方案中，还包括以下步骤：将过渡段的另一端与拱肋节段对接施工，进入过渡段和拱肋节段之间，采取现场散拼的安装方式从内至外逐渐将过渡段与拱肋节段对接固定。
15.在一些可选的实施方案中，安装直边腹板和斜边腹板时，搭设腹板拼装胎架，将直边腹板和斜边腹板分别置于腹板拼装胎架上的预设位置，随后利用多个定位码板将直边腹板和对应的斜边腹板连接，将固定的直边腹板和对应的斜边腹板吊装至与底板、拱箱封板、对应下部隔板和中层底板连接。
16.在一些可选的实施方案中，直边腹板和对应的斜边腹板吊装至与底板、拱箱封板、对应下部隔板和中层底板连接时，首先将对应下部隔板与直边腹板和斜边腹板焊接，随后将直边腹板和斜边腹板焊接，最后将直边腹板和斜边腹板与底板、拱箱封板和中层底板焊接。
17.本申请的有益效果是：本实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段及其制造方法对拱脚与拱肋过渡段的结构进行了优化设计，从而在保证结构强度的同时便于作业人员进行焊接固定，有效的解决了无法焊接而达不到设计要求的问题，便于进行组装和施工，适于进行同类型钢工结构过渡段的拓展生产和制造
附图说明
18.为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段安装于钢拱桥上的结构示意图；
20.图2为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段的结构示意图；
21.图3为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段的局部结构示意图；
22.图4为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段中底板、中腹板、拱箱封板及下部拉索隔板和下部加强隔板安装后的结构示意图；
23.图5为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段中直边腹板和斜边腹板在腹板拼装胎架上拼接的连接结构示意图；
24.图6为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段中直边腹板和斜边腹
板安装于底板的结构示意图；
25.图7为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段中直边腹板和斜边腹板安装于底板的剖视图；
26.图8为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段中安装中层底板时的结构示意图；
27.图9为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段中安装中层底板时的剖视图；
28.图10为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段中安装顶板时的结构示意图；
29.图11为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段中安装顶板时的剖视图；
30.图12为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段与拱脚节段连接的局部剖视图；
31.图13为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段与拱肋节段对齐的结构示意图；
32.图14为本申请实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段与拱肋节段连接的结构示意图。
33.图中：100、底板；110、中腹板；120、拱箱封板；130、斜边腹板；140、直边腹板；150、中层底板；151、第一连接孔；152、中部嵌补段；160、顶板；161、第二连接孔；162、顶部嵌补段；170、下部拉索隔板；180、下部加强隔板；190、拱箱加筋；200、下拱腹板；210、下拱顶板；220、上拱底板；230、上拱内腹板；240、上拱外腹板；250、上部拉索隔板；260、上部加强隔板；270、嵌部顶板；280、腹板拼装胎架；290、定位码板；300、拱脚节段；400、拱肋节段。
具体实施方式
34.为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
35.因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
37.在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理
解为指示或暗示相对重要性。
38.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
39.在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
40.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.以下结合实施例对本申请的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段及其制造方法的特征和性能作进一步的详细描述。
42.如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段制造方法，该发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段包括底板100、与底板100中部连接的中腹板110、分别与底板100顶面和中腹板110一端连接的拱箱封板120、两个底部分别与底板100两侧连接的斜边腹板130、两个底部分别与两个斜边腹板130顶部连接的直边腹板140、四块中层底板150及底部分别与两个直边腹板140和拱箱封板120顶部连接的顶板160，斜边腹板130和直边腹板140的一端分别与拱箱封板120连接，中腹板110的两侧与两个直边腹板140之间分别连接有两块中层底板150，中腹板110两侧和底板100之间分别连接有一个下部拉索隔板170和三个下部加强隔板180，下部拉索隔板170和下部加强隔板180分别与中层底板150、对应的一个斜边腹板130和直边腹板140连接，中腹板110的两侧分别与中层底板150的顶面连接有与下部拉索隔板170和下部加强隔板180一一对应的上部拉索隔板250和上部加强隔板260，上部拉索隔板250和上部加强隔板260分别与顶板160和对应的一个直边腹板140连接，拱箱封板120和底板100之间连接有两个分别位于中腹板110两侧的拱箱加筋190，两块中层底板150中部分别开设有沿其长度方向延伸的第一连接孔151，两个拱箱加筋190的顶部分别穿过两个第一连接孔151后与对应中层底板150连接，顶板160中部开设有沿其长度方向延伸的第二连接孔161，中腹板110顶部穿过第二连接孔161后与顶板160连接，两个远离拱箱封板120布置的中层底板150和顶板160的一端分别连接有可拆卸的中部嵌补段152和顶部嵌补段162，中部嵌补段152和顶部嵌补段162分别位于中层底板150和顶板160远离拱箱封板120的一端；拱箱封板120远离中腹板110的一侧和底板100之间连接有两个相对布置的下拱腹板200，两个下拱腹板200顶部和拱箱封板120之间连接有下拱顶板210，下拱顶板210的上方设有与拱箱封板120连接的上拱底板220，上拱底板220的顶部分别设有两块上拱内腹板230和两块上拱外腹板240，两块上拱内腹板230和两块上拱外腹板240分别与拱箱封板120连接，顶板160连接有嵌部顶板270，嵌部顶板270的底部分别与两块上拱内腹板230和两
块上拱外腹板240连接。
43.本实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段的制造方法包括以下步骤：
44.步骤一、对钢拱进行三维建模，输出零件图，根据零件图对每个零件进行数控下料。
45.步骤二、如图4所示，组装底板100、中腹板110及下箱室的隔板和加筋。采用数控下料切孔定位在底板100的底部加工耳板孔，采取机加工精密打磨的方式，有效保障耳板的定位和成型角度和理论位置相同。底板100加工完毕后，将其铺设到胎架上作为定位基准，再依次将中腹板110、拱箱封板120安装于底板100的顶面，待保证拱箱封板120与中腹板110的主要焊缝焊接完成后再将两个拱箱加筋190分别连接于拱箱封板120和底板100，为主要焊缝留出操作空间，最后将一个下部拉索隔板170和三个下部加强隔板180连接于底板100和中腹板110。
46.步骤三、如图5、图6和图7所示，首先搭设腹板拼装胎架280，将直边腹板140和斜边腹板130分别置于腹板拼装胎架280上，在直边腹板140和斜边腹板130上对应的下部拉索隔板170、下部加强隔板180、上部拉索隔板250、上部加强隔板260的位置划线，避开下部拉索隔板170、下部加强隔板180、上部拉索隔板250、上部加强隔板260沿直边腹板140和斜边腹板130的对接焊缝方向以间距500mm安装三个定位码板290，将直边腹板140和斜边腹板130预先固定，从而能够保证与底板100斜交的斜边腹板130和与斜边腹板130斜交的直边腹板140之间预先定位和对齐，保证准确的焊接固定。
47.将预先固定的直边腹板140和斜边腹板130吊装到节段上，先将直边腹板140和斜边腹板130与对应的下部拉索隔板170、下部加强隔板180焊接，随后焊接直边腹板140和斜边腹板130之间的对接焊缝，最后焊接斜边腹板130与底板100之间和直边腹板140和斜边腹板130与拱箱封板120之间的主焊缝。其中，将直边腹板140和斜边腹板130与对应的下部拉索隔板170、下部加强隔板180焊接分别进行预先固定，可有效预防因焊接对接焊缝造成的整体变形。
48.步骤四、如图8和图9所示，在中腹板110两侧远离拱箱封板120一端分别焊接与两个直边腹板140连接的中层底板150，并在两个中层底板150远离拱箱封板120一端预留1000mm空间让操作人员进入施焊将两个下部拉索隔板170的顶部与两个中层底板150焊接，随后将另外两个中层底板150分别与中腹板110两侧、两个直边腹板140和拱箱封板120焊接固定，在靠近拱箱封板120布置的两块中层底板150中部开设有沿其长度方向延伸的第一连接孔151，将两个拱箱加筋190的顶部分别穿过两个中层底板150顶部的第一连接孔151并开双面坡口后焊接，使操作人员可在箱室外侧焊接中层底板150和拱箱加筋190，实现拱箱加筋190三侧焊接的意图。
49.步骤五、如图10和图11所示，将顶板160盖设并焊接于拱箱封板120和两个直边腹板140的顶部，顶板160中部开设有沿其长度方向延伸的第二连接孔161，将中腹板110顶面穿过顶板160上的第二连接孔161并开双面坡口，使操作人员可在箱室外侧将顶板160和中腹板110焊接在一起，使构件间的连接强度达到要求，完成过渡段的施工。
50.步骤六、如图12所示，将过渡段与拱脚节段300对接施工。在过渡段与拱脚节段300的对接处，中层底板150预留有1000mm长度空间且顶板160预留有900mm长度空间，操作人员通过预留空间进入舱室进行对接作业，在舱室内完成中腹板110和底板100与拱脚节段300
的焊接，随后在箱室外完成斜边腹板130和直边腹板140与拱脚节段300的焊接，最后以退装法逐层将中部嵌补段152和顶部嵌补段162焊接于中层底板150和顶板160预留空间，实现与拱脚节段300对接施工。
51.步骤七、如图13和图14所示，将过渡段与拱肋节段400对接施工。采取现场散拼的安装方式将过渡段与拱肋节段400对接固定，首先以过渡段为定位基准完成底板100与拱肋节段400的连接，随后依次完成下拱腹板200和下拱顶板210与过渡段和拱肋节段400的焊接，接着依次完成上拱底板220、上拱内腹板230和上拱外腹板240与过渡段和拱肋节段400的焊接，最后将长度为1000mm的嵌部顶板270与过渡段与拱肋节段400分别焊接，从而使操作人员能从上方和侧方进入过渡段与拱肋节段400之间，以从内向外的方式完成散拼拼装。
52.本实施例提供的发散式钢拱的拱脚与拱肋过渡段及其制造方法通过预先在腹板拼装胎架280上将直边腹板140和斜边腹板130斜交对接固定后吊装至底板100安装的方法，首先采用定位码板290将直边腹板140和斜边腹板130斜交预定位，再与底板100上的下部拉索隔板170、下部加强隔板180焊接固定，随后焊接直边腹板140和斜边腹板130之间的对接焊缝，最后焊接斜边腹板130与底板100之间和直边腹板140和斜边腹板130与拱箱封板120之间的主焊缝，不仅能够通过多点定位有效预防厚板焊接受热不均造成的大幅度焊接变形问题，同时能够保证结构定位精准，保证了其安装精度。此外，对过渡段的结构形式进行了优化设计，由于中腹板110与顶板160交接处和拱箱加筋190与中层底板150交接处按原始设计作业人员无法进入导致难以焊接，致使结构强度达不到设计要求，现通过在顶板160和中层底板150上局部孔使对应的中腹板110和拱箱加筋190穿过并连接的方式对结构进行了优化设计，有效解决了部件无法焊接而达不到设计要求的问题。同时，对过渡段与拱脚节段300和拱肋节段400的对接处进行了优化设计，分别采用嵌补退装法和散拼法进行拼接，有效解决了因对接合拢产生死仓，导致操作人员无法入内施工的问题。
53.以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。