本发明涉及一种混凝土节段预制系杆拱桥的拱肋拼装定位装置及施工方法，属于土木工程桥梁工程领域。
背景技术：
混凝土系杆拱桥相比钢管混凝土系杆拱桥，经济性较好，但具有体积和质量大的缺点，只能采用满堂支架现浇施工方法，这不仅需要耗费大量的钢管和木材，还中断了桥面下的航道或公路运输，造成很大的社会影响。当这种桥型在航道上进行建设时，大型的浮吊可以利用，因此，采用节段预制拱肋、系梁及横梁的少支架预制装配式施工方法得到广泛采用。
通常，在这种少支架预制装配式施工中，节段拱肋之间会预留一段现浇的湿接缝，目的是为了消除节段预制时拱肋线形偏离设计时造成的误差，同时调整拱肋和系梁之间的位置关系，便于上下吊杆的锚管在同一条直线上。这种方法由于要浇注湿接缝，混凝土的强度很难在短时间内达到设计强度，这延迟了拱肋独自承载受力的时间，无法快速形成稳定体系；同时，拱肋之间相对位置不固定，高空调整时往往顾此失彼，造成拱轴线和吊杆上下孔位置误差较大，安装偏心引起较大的附加弯矩，影响桥梁的施工质量。
为了减少高空拼装作业的时间和满足快速化施工的要求，需要对拱肋节段之间实现快速定位，保证拼装拱轴线线形满足设计要求。
技术实现要素：
本发明针对现有施工技术的不足,提出了一种混凝土节段预制拱肋预埋型钢平接缝螺栓式连接定位装置，解决了预制拱肋安装时采用湿接头造成施工工期长，拱轴线调整困难、安装时偏心引起附加弯矩大等缺点，同时由于采用节段预制少支架施工，避免了现浇施工时需满堂支架支护、钢管和木材消耗量多，搭设和拆除费工多、并中断交通造成社会影响的问题。
为了实现上述技术目的，本发明涉及的技术方案是：
一种混凝土节段预制拱肋预埋型钢平接缝螺栓式连接定位装置，设置于混凝土节段预制拱肋的连接处，包括一对结构相同的矩形法兰，两个矩形法兰分别布置在预制拱肋的形心位置，所述矩形法兰具有法兰面板和法兰侧板，法兰面板上加工有螺栓连接孔，两个矩形法兰的法兰面板之间通过螺栓相固定连接，所述法兰侧板一端连接法兰面板，法兰侧板另一端上设有用于与预制拱肋上混凝土预埋连接的健齿。
所述矩形法兰的法兰侧板长度大于0.4m，所述健齿焊接连接在法兰侧板端部，健齿的长度大于0.4m。
所述健齿为梳妆健齿。
所述矩形法兰的法兰面板和法兰侧板连接处设有加劲肋。
所述矩形法兰的法兰侧板上开设有供钢筋穿过的孔，所述孔的直径大于钢筋直径的两倍，钢筋伸出法兰侧板长度大于钢筋直径的15倍。
本发明还公开了一种混凝土节段预制拱肋预埋型钢平接缝螺栓式连接定位装置的施工方法，包括以下几个步骤：
s1、放样和下料：依照设计图纸，将矩形法兰各部件尺寸进行分解，在钢板上放样、下料、开孔，并预留焊缝焊接引起的尺寸误差；
s2、焊接：将下料好的各部件焊接成一个整体，并进行试拼装，保证每对矩形法兰的螺栓孔眼不错位；
s3、定位：混凝土节段预制拱肋浇注时，将拼装好的矩形法兰放置在湿接缝处，并保证矩形法兰的中心与拱肋的截面形心位置重合，同时浇注时，要进行匹配浇注，将矩形法兰的螺检拧紧后放入预埋位置，根据拱轴线的预拱度和拱轴横桥向偏离，确定匹配时的角度；
s4、浇筑：拱肋浇筑时，两端预留湿接缝位置，支护好端模板，为保证定位装置能够顺利传力，矩形法兰侧板的长度大于0.4m，预埋入混凝土拱肋的长度不小于0.2m；为保证可靠的传力锚固，法兰侧板上焊接的键齿长度不小于0.5m；同时为了保证湿接缝的钢筋焊接和混凝土浇注，以及定位装置螺栓拧紧，湿接缝的长度不小于0.25m；
s5、吊装与安装：在桥位处采用钢管搭设少支撑支架，精确确定各支架顶高程，拆除匹配预制时两个矩形法兰之间的螺栓，并在厂区内将拱肋吊装分离运输至工地现场，采用浮吊将分开的拱肋吊装到少支撑支架上，并用螺栓再次将拱肋拼装，拧紧螺栓，使结构能够快速成为稳定体系；
s6、湿接缝施工：
焊接两节段拱肋预留在上下翼缘和腹板中的受力钢筋，支护模板，浇注湿接缝混凝土。
所述混凝土采用超高性能混凝土。
本发明一种混凝土节段预制拱肋预埋型钢平接缝螺栓式连接定位装置的有益效果是：
（1）定位装置放置在拱肋截面的形心处。节段预制的拱肋一般采用工字形截面和矩形截面，出于拱肋受力的需要，拱肋中的钢筋一般布置在拱肋的上下翼缘和腹板中，只有拱肋的中心处是素混凝土。因此，定位装置放置在截面的形心处，避免了与拱肋受力钢筋位置相冲突，并且为了尽可能增加定位装置的刚度，定位装置的截面采用矩形截面。
（2）定位装置制作完成后，在拱肋预制时采用匹配预制的方法安装在拱肋交界面，其拱轴线的预拱度设置及横向偏差均需可在匹配预制时考虑，调整匹配面的空间角度，保证预制节段安装后，成桥的线形满足设计要求。
（3）定位装置采用矩形法兰、梳状键齿及开孔穿筋技术。矩形法兰保证了定位装置具有支撑拱肋临时连接的强度和抗弯、抗扭刚度，保证了传力锚固。梳状键齿保证了定位装置有足够的传力锚固长度。开孔穿筋技术的采用进一步增加了定位装置与周围混凝土的连接，使传力更加可靠。
（4）定位装置制作完成后，经历匹配预制（螺栓拧紧）、节段运输及吊装（螺栓松开）、节段安装定位（螺栓拧紧）三个过程，定位装置不是临时结构，而是永久结构。在节段预制安装阶段，它能减少节段安装高空作业的时间，并保证安装的精度，使结构能够快速成为稳定体系，保证了结构在施工过程中的安全。在节段预制拱肋界面湿接缝浇注后，定位装置与周围混凝土一起工作，共同承担外荷载的作用，此时节段界面混凝土变成了内置型钢的钢筋混凝土。节段拼装界面并不像一般节段预制构件那样，成为结构受力的薄弱截面，反而成为结构的加强截面。
附图说明
图1为单个定位装置三维图。
图2为一对包括pbl键、螺栓的定位装置分开状态三维图。
图3为一对包括pbl键、螺栓的定位装置用螺栓紧密连接后三维图。
图4为定位装置预埋在拱肋的三维图。
图中的结构编号：
1为拱肋混凝土、2为拱肋混凝土受力钢筋、3为法兰面板、4为法兰侧板、5为键齿、6为螺栓孔、7为螺栓、8为钢筋、9为加劲肋、10为孔。
具体实施方式
一种混凝土节段预制拱肋预埋型钢平接缝螺栓式连接定位装置，设置于混凝土节段预制拱肋的连接处，包括一对结构相同的矩形法兰，两个矩形法兰分别布置在预制拱肋的形心位置，所述矩形法兰具有法兰面板和法兰侧板，两个矩形法兰之间通过法兰面板及连接螺栓相连接，所述法兰侧板一端连接法兰面板，另一端上设有健齿，所述健齿用于与预制拱肋上混凝土预埋连接；
矩形法兰的法兰面板和法兰侧板连接处设有加劲肋。
作为本发明一种混凝土节段预制拱肋预埋型钢平接缝螺栓式连接定位装置技术方案的进一步优选，为保证定位装置能够顺利传力，矩形法兰侧板的长度大于0.4m，预埋入混凝土拱肋的长度不小于0.2m；为保证可靠的传力锚固，法兰侧板上焊接的键齿长度不小于0.5m；同时为了保证湿接缝的钢筋焊接和混凝土浇注，以及定位装置螺栓拧紧，湿接缝的长度不小于0.25m。
作为本发明一种混凝土节段预制拱肋预埋型钢平接缝螺栓式连接定位装置技术方案的进一步优选，所述矩形法兰的法兰侧板上开设有供钢筋穿过的孔，所述孔的直径大于钢筋直径的两倍，钢筋伸出法兰侧板长度大于钢筋直径的15倍。
本发明还进一步还公开了一种混凝土节段预制拱肋预埋型钢平接缝螺栓式连接定位装置的施工方法，包括以下几个步骤：
s1放样和下料：依照设计图纸，将定位装置各部件尺寸进行分解，在钢板上放样、下料、开孔，预留焊缝焊接引起的尺寸误差；
s2焊接：
将下料好的各部件焊接成一个整体，并进行试拼装，保证每对定位装置的螺栓孔眼不错位；
s3定位：
混凝土节段预制拱肋浇注时，将拼装好的定位装置放置在湿接缝处，并保证其中心与拱肋的截面形心位置重合。同时浇注时，要进行匹配浇注，将定位装置的螺检拧紧后放入预埋位置，根据拱轴线的预拱度和拱轴横桥向偏离，确定匹配时的角度；
s4.浇筑：
拱肋浇筑时，两端预留湿接缝位置，支护好端模板。为保证定位装置能够顺利传力，矩形法兰侧板的长度要大于40cm，预埋入混凝土拱肋的长度不小于20cm；为保证可靠的传力锚固，法兰侧板上焊接的键齿长度不小于0.5m；同时为了保证湿接缝的钢筋焊接和混凝土浇注，以及定位装置螺栓拧紧，湿接缝的长度不小于25cm；
s5吊装与安装：
在桥位处采用钢管搭设少支撑支架，精确确定各支架顶高程，拆除匹配预制时节段拱肋定位装置的螺栓，并在厂区内将拱肋吊装分离运输至工地现场，采用浮吊将分开的拱肋吊装到少支撑支架上，并用定位装置再次将拱肋拼装，拧紧定位装置的螺栓，使结构能够快速成为稳定体系；
s6湿接缝施工：
焊接两节段拱肋预留在上下翼缘和腹板中的受力钢筋，支护模板，浇注湿接缝混凝土，混凝土采用超高性能混凝土。