一种异形钢拱肋与钢箱梁连接装置及其安装方法与流程

本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种异形钢拱肋与钢箱梁连接装置及其安装方法。

背景技术：

主拱和主梁结合段是全桥最重要的受力构件之一，结构复杂，连接关系多，要承受拱肋传递的弯矩、剪力、轴力，受力非常复杂，拱梁结合段的设计与制造是桥梁建设的难点和控制要点。钢拱肋与钢主梁的连接一般采取焊接的形式，将拱脚与主梁连接在一起。对于异形拱肋的拱梁结合段，拱肋倾斜且截面不规则，导致操作空间更为狭小，难以保证焊接质量。

[1]陈朝军.宁波梅山春晓大桥拱梁结合段组焊技术研究[j.焊接技术2016,45(05):156-159.

[2]胡广瑞.锦州小凌河大桥钢拱塔架设技术.桥梁建设,2013,42(04):81-86.

[3]张玉玲,荣振环.哈大客专新开河特大桥拱脚模型试验研究[j].钢结构，2013.6:9-13.

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术拱脚与主梁采用焊接的形式难以保证连接质量的问题，提供一种异形钢拱肋与钢箱梁连接装置及其安装方法，该连接装置传力明确、内力传递均匀，能够承受各种复杂作用，应用于钢拱肋与钢主梁连接可显著提高拱梁结合段的受力安全性。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种异形钢拱肋与钢箱梁连接装置，该装置包括连接在钢拱肋的拱脚上的法兰型垫板，法兰型垫板提供螺栓的安装平面，螺栓穿过法兰型垫板竖直与钢箱梁连接；钢箱梁的内部设置预应力钢束以及若干个横隔板，所述的预应力钢束沿钢箱梁的轴向水平布置，横隔板沿钢箱梁的纵向间隔布置，通过横隔板将钢箱梁的内部空间划分成若干个格室；在钢箱梁的内壁上间隔布置有若干个剪力钉，钢箱梁的内部浇筑满混凝土进行填充。

所述的法兰型垫板顺着钢箱梁的表面延伸至钢拱肋的内外两侧，内外两侧均安装螺栓。

所述螺栓之间的法兰型垫板上设置有用于增强拱脚整体性能的加劲肋。

所述的螺栓包括相连的螺帽和螺杆，钢箱梁的箱梁底板上设置有预制连接件，螺杆穿过钢箱梁的内部与预制连接件锚固，螺帽位于法兰型垫板的上方。

通过横隔板所划分的格室沿钢箱梁的纵向总长度不小于两倍的钢拱肋截面的纵向尺寸。

所述的法兰型垫板与钢拱肋的拱脚焊接形成一体，在螺栓穿过的位置开孔。

本发明还公开了一种异形钢拱肋与钢箱梁连接装置的安装方法，包括以下步骤：

—预制钢箱梁，钢箱梁内部对应拱脚的位置预设若干个横隔板，将钢箱梁的内部空间划分成若干个格室，在钢箱梁的内壁上间隔布置若干个剪力钉；

—将法兰型垫板沿钢箱梁的表面方向与钢拱肋的拱脚固定连接；

—在法兰型垫板和钢箱梁的箱梁顶板上开孔，使法兰型垫板上所开螺栓孔与箱梁顶板上的一一对应，螺栓穿过法兰型垫板竖直与钢箱梁连接；

—钢箱梁的内部沿钢箱梁的轴向水平布置预应力钢束；

—向钢箱梁内浇筑混凝土，使得螺栓的固定端锚固在混凝土内；

—当混凝土强度达到设计强度后张拉预应力钢束；

—拧紧螺栓，使钢拱肋与钢箱梁可靠结合在一起。

在上述过程中，首先在钢箱梁的箱梁底板上设置预制连接件，螺栓的螺杆穿过钢箱梁的内部连接预制连接件实现锚固，安装完成后根据混凝土的收缩情况，二次拧紧螺栓。

相较于现有技术，本发明异形钢拱肋与钢箱梁连接装置有如下的有益效果：采用螺栓将拱脚与钢箱梁连接在一起，并浇筑混凝土以及设置剪力钉和张拉预应力钢束，使得拱脚结合段共同受力，通过剪力钉增强混凝土与钢箱梁的整体性，通过预应力钢束增强拱梁结合段的受力性能，避免了传统连接处仅箱梁顶板参与连接和受力，防止了顶板应力集中及翘曲问题，能够显著提高拱梁结合段的受力安全。保证桥梁在施工及运营过程中的安全可靠。

相较于现有技术，本发明异形钢拱肋与钢箱梁连接装置的安装方法采用螺杆将拱脚与主梁连接在一起，并在钢箱梁内浇筑混凝土使得螺杆更均匀的传力给钢箱梁，施工容易。最后采用千斤顶拧紧螺栓，使钢拱肋与钢箱梁可靠结合在一起，安装完成之后，还可以根据连接段内部混凝土的收缩情况，适当调节螺栓的拧紧程度，便于调节，保证连接质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1本发明异形钢拱肋与钢箱梁连接装置立面示意图；

图2本发明异形钢拱肋与钢箱梁连接装置平面示意图；

图3本发明异形钢拱肋与钢箱梁连接装置横断面示意图；

图4本发明法兰型垫板的平面结构示意图；

图5本发明螺栓的连接结构示意图；

附图中：1-螺栓；2-预应力钢束；3-剪力钉；4-法兰型垫板；5-加劲肋；6-螺栓孔；7-螺杆；8-预制连接件；9-钢拱肋；10-横隔板；11-钢箱梁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1-5，本发明的异形钢拱肋与钢箱梁连接装置，包括焊接在钢拱肋9的拱脚上的法兰型垫板4，法兰型垫板4提供螺栓1的安装平面，对应螺栓1的安装位置开孔，法兰型垫板4顺着钢箱梁11的表面延伸至钢拱肋9的内外两侧，内外两侧均安装螺栓1，螺栓1穿过法兰型垫板4竖直与钢箱梁11进行连接，螺栓1之间的法兰型垫板4上设置有加劲肋5。钢箱梁11的内部设置预应力钢束2以及若干个横隔板10，预应力钢束2沿钢箱梁11的轴向水平布置，横隔板10沿钢箱梁11的纵向间隔布置，通过横隔板10将钢箱梁11的内部空间划分成若干个格室，格室沿钢箱梁11的纵向总长度不小于两倍的钢拱肋9截面的纵向尺寸。在钢箱梁11的内壁上间隔布置有若干个剪力钉3，钢箱梁11的内部浇筑满混凝土进行填充。螺栓1包括相连的螺帽和螺杆7，钢箱梁11的箱梁底板上设置有预制连接件8，螺杆7穿过钢箱梁11的内部与预制连接件8进行锚固，螺帽位于法兰型垫板4的上方。

本发明异形钢拱肋与钢箱梁连接装置的安装方法，包括以下步骤：

—预制钢箱梁11，钢箱梁11内部对应拱脚的位置预设若干个横隔板10，将钢箱梁11的内部空间划分成若干个格室，在钢箱梁11的内壁上间隔布置若干个剪力钉3；

—将法兰型垫板4沿钢箱梁11的表面方向与钢拱肋9的拱脚固定连接；

—在法兰型垫板4和钢箱梁11的箱梁顶板上开孔，使法兰型垫板4上所开螺栓孔与箱梁顶板上的一一对应，螺栓1穿过法兰型垫板4竖直与钢箱梁11进行连接；

在螺栓之间的法兰型垫板4上可布置加劲肋5以增强拱脚的整体性能；

—钢箱梁11的内部沿钢箱梁11的轴向水平布置预应力钢束2；

—箱梁底板上设置预制连接件8，使得螺栓1的螺杆7穿过钢箱梁11的内部连接预制连接件8，向钢箱梁11的内部浇筑混凝土，螺栓1的固定端锚固在混凝土内；

—当混凝土强度达到设计强度后张拉预应力钢束2，增强拱梁结合段的受力性能；

—采用千斤顶拧紧螺栓1，使钢拱肋9与钢箱梁11可靠结合在一起。

安装完成两周后，根据箱梁连接段内部混凝土的收缩情况，可适当二次紧固螺栓1。

本发明的异形钢拱肋与钢箱梁连接装置相比于传统的拱梁结合段，采用螺栓将拱脚与钢箱梁连接在一起，并结合浇筑混凝土以及设置剪力钉和张拉预应力钢束，使得拱脚结合段共同受力，避免了传统连接仅箱梁顶板参与连接和受力而容易产生的顶板应力集中及翘曲问题，能够显著提高拱梁结合段的受力安全，保证桥梁在施工及运营过程中的安全可靠。

以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限定，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求所划定的保护范围之内。