一种弹性连接件及拱肋拼装方法与流程

本发明涉及拱桥施工领域，具体为一种弹性连接件及拱肋拼装方法。

背景技术：

拱桥主拱肋节段拼装施工的过程中，一般采用吊装设备吊装预拼装拱肋节段。由于是悬空拼接对齐拱肋节段，移动到理想设计位置需要往复调整，调整完成后将其和已安装完成的拱肋节段焊接在一起，然后使用扣索将其拉住，防止拱肋节段发生位移。

上述安装方法在焊接彻底完成前，吊装设备无法松钩，只有等待焊接完毕后才能解除吊装设备，吊装设备利用效率低，在此期间吊装设备无法从事其他施工作业，提高了施工成本；同时，焊接过程中吊装设备的晃动可能造成焊接拱肋节段的位移，造成安装误差，当拱肋拼装出现横向和竖向微量误差时，只能等待拱桥合龙时，将带有横向和竖向偏差的拱肋节段强行拉在一起，导致拱桥内部产生多余次应力，不利于结构安全。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种弹性连接件及拱肋拼装方法，辅助完成拱肋节段的拼装工作，提高定位速度，实现拱桥的无应力合龙。

为达到以上目的，采取的技术方案是：一种弹性连接件，其特征在于，跨接于前拱肋节段和后拱肋节段相接形成的接缝处，所述弹性连接件包括：

弹性组件，其包含固定钢板a和弹性匹配部件，所述弹性匹配部件呈矩形筒体，其一对筒壁为相对平行间隔设置的弹性钢板和摩擦钢板a；所述固定钢板a的两个侧端面分别垂直连接于弹性钢板的外侧面和所述接缝一侧的前拱肋节段；所述弹性组件还包含多个贯穿所述弹性钢板的调节螺栓；

匹配组件，其包含固定钢板b和摩擦钢板b；所述固定钢板b的两个侧端面分别垂直连接于摩擦钢板b和所述接缝另一侧的后拱肋节段；所述摩擦钢板a与所述摩擦钢板b对齐固定。

在上述技术方案的基础上，初始状态时，所述弹性连接件的弹性钢板呈自然状态；当后拱肋节段的悬臂端在安装过程相对于设计位置有偏移时，所述弹性钢板为压缩状态。

在上述技术方案的基础上，所述弹性匹配部件还包含两块传递钢板，每块传递钢板分别连接弹性钢板和摩擦钢板a的侧面，所述两块传递钢板、弹性钢板和摩擦钢板a围合形成具有容纳空间的矩形筒体。

在上述技术方案的基础上，所述弹性钢板包含两块相互平行的框架板以及夹持在两块框架板之间的多块v形弹簧板；所述弹性钢板贯穿开设有多个调节孔，所述调节螺栓一一匹配穿设于所述调节孔。

在上述技术方案的基础上，所述摩擦钢板a开设多个连接孔a，所述摩擦钢板b开设多个连接孔b；所述连接孔a和连接孔b位置以一一对应，并通过高强螺栓穿设固定。

在上述技术方案的基础上，所述调节螺栓和高强螺栓的头部均位于所述容纳空间内，且所述容纳空间可容纳扭力扳手。

在上述技术方案的基础上，所述弹性组件的固定钢板a和所述匹配组件的固定钢板b均为两块，两块固定钢板a间隔平行设置，且每块固定钢板a与一块固定钢板b位于同一个平面。

本发明还公开了一种利用上述弹性连接件的拱肋拼装方法，包含以下步骤：

s1：在前拱肋节段一端的四个面分别安装一个弹性组件，每个弹性组件的固定钢板a垂直焊接于前拱肋节段的一个面；在后拱肋节段相匹配的一端的四个面分别安装一个匹配组件；每个匹配组件的固定钢板b垂直焊接于后拱肋节段的一个面；

s2：使用吊装设备吊装拱肋节段，后拱肋节段的摩擦钢板b对齐固定于前拱肋节段的摩擦钢板a；

s3：对后拱肋节段安装扣索，并张拉扣索索力至设计值，同时解除后拱肋节段的吊装设备；利用全站仪测量后拱肋节段的悬臂端相对设计位置是否发生偏移；若否，转到s5；若是，转到s4；

s4：调大接缝偏移侧对应弹性连接件的调节螺栓或调小偏移相反一侧弹性连接件的调节螺栓，调节弹性钢板的压缩量，直至悬臂端达到设计位置；

s5：焊接前拱肋节段与后拱肋节段之间的接缝，割除弹性连接件。

在上述技术方案的基础上，所述摩擦钢板a开设多个连接孔a，所述摩擦钢板b开设多个连接孔b；所述连接孔a和连接孔b位置以一一对应，并通过高强螺栓穿设固定；

在步骤s1与s2之间，还包含以下步骤：将前拱肋节段上的弹性组件和后拱肋节段上的匹配组件进行试拼装校验，然后拆除；

在步骤s2中，摩擦钢板b对齐固定摩擦钢板a包含以下步骤：使用吊装设备将拱肋节段向前拱肋节段靠拢；当后拱肋节段的任意一个连接孔b与对应的连接孔a对齐时，用冲钉固定，缓慢移动两节拱肋节段，使用高强螺栓固定剩余连接孔b和连接孔a，拆除冲钉并用高强螺栓替换。

在上述技术方案的基础上，所述弹性组件的固定钢板a和所述匹配组件的固定钢板b均为两块，两块固定钢板a间隔平行设置，且每块固定钢板a与一块固定钢板b位于同一个平面；

在步骤s1中，两块固定钢板a和两块固定钢板b分别垂直焊接于前拱肋节段和后拱肋节段；

在步骤s4中，割除弹性连接件包含：将固定钢板a从前拱肋节段切除；将固定钢板b从后拱肋节段切除。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的弹性连接件，跨设于接缝两侧，弹性组件的固定钢板a垂直于前拱肋节段，匹配组件的固定钢板b垂直于后拱肋节段；弹性连接件可以在接缝焊接前临时固接两侧拱肋节段，承担接缝两侧拱肋节段的重量，提前让吊装设备松钩；减少了吊装设备占用时间，提高了吊装设备的利用率，降低了施工成本，加快了安装效率。

2、本发明利用弹性连接件的拱肋拼装方法，可以通过接缝53处四个面的弹性连接件匹配使用，辅助安装拱肋节段，并在焊接接缝前，将后拱肋阶段的悬臂端调节至设计位置，保持不晃动，降低了因吊装设备晃动造成的安装难度，减小因吊装设备晃动造成的安装误差；

当后拱肋节段的悬臂端相对设计位置发生偏移时，调大接缝偏移侧对应弹性连接件的调节螺栓或调小偏移相反一侧弹性连接件的调节螺栓，直至悬臂端达到设计位置即可进行接缝焊接；

通过调节四个面的弹性连接件的调节螺栓，改变弹性钢板的厚度，实现多个方向误差的调节，加快了后拱肋节段的定位速度，提高了定位精准度，消除了拱肋拼装误差，保证了拱肋拼装线形，实现了无应力合龙，成桥后无次内力，成桥结构更加安全可靠。

3、本发明利用弹性连接件的拱肋拼装方法，在施工过程中，利用能够快速固定的冲钉辅助过渡，来固定连接孔b和连接孔a，解决了晃动造成的连接孔b和连接孔a难以对齐的技术问题，提高了施工效率。

附图说明

图1为弹性连接件的主视图。

图2为弹性连接件的俯视图。

图3为弹性组件的结构示意图。

图4为匹配组件的结构示意图。

图5为弹性钢板示意图。

图6为弹性连接件应用于拱肋节段的安装示意图。

图7为图6的俯视图。

附图标记：弹性组件-1、匹配组件-2、高强螺栓-3、固定钢板a-11、弹性匹配部-12、容纳空间-120、调节螺栓-121、弹性钢板-122、摩擦钢板a-123、传递钢板-124、框架板-1223、v形弹簧板-1221、调节孔-1224、连接孔a-1222、固定钢板a-11、固定钢板b-21、摩擦钢板b-22、连接孔b-2202、前拱肋节段-50、后拱肋节段-51、接缝-53、悬臂端-54、扣索-55。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

一种弹性连接件，用于辅助拼接首尾相连的前拱肋节段50和后拱肋节段51，前拱肋节段50和后拱肋节段51相接处形成接缝53，弹性连接件跨接于接缝53处，见图6。

如图1所示，弹性连接件包括弹性组件1和匹配组件2，弹性组件1包含固定钢板a11和弹性匹配部件12。

如图3所示，弹性匹配部件12呈矩形筒体，其包含两对筒壁，其中一对筒壁为相对平行间隔设置的弹性钢板122和摩擦钢板a123。固定钢板a11的两个侧端面分别垂直连接于弹性钢板122的外侧面和接缝53一侧的前拱肋节段50。弹性组件1还包含多个贯穿弹性钢板122的调节螺栓121，调节螺栓121用于调节弹性钢板122的压缩量。

如图4所示，匹配组件2包含固定钢板b21和摩擦钢板b22，固定钢板b21的两个侧端面分别垂直连接于摩擦钢板b22和接缝53另一侧的后拱肋节段51。摩擦钢板a123与摩擦钢板b22对齐固定。

弹性组件1的固定钢板a11和匹配组件2的固定钢板b21分别跨设于接缝53的两侧。

在本实施例中，初始状态时，弹性连接件的弹性钢板122呈自然状态，既不拉伸也不压缩；当后拱肋节段51的悬臂端54在安装过程相对于设计位置有偏移时，通过调节多个调节螺栓121，使得弹性钢板122为压缩状态，并随悬臂端54的变化改变弹性钢板122的压缩量。接缝53处的多个弹性连接件配合调节，使得后拱肋节段51的悬臂端54达到设计位置。

如图2所示，弹性匹配部件12还包含两块传递钢板124，每块传递钢板124分别连接弹性钢板122和摩擦钢板a123的侧面，两块传递钢板124、弹性钢板122和摩擦钢板a123围合形成具有容纳空间120的矩形筒体。

如图5所示，弹性钢板122包含两块框架板1223和多块v形弹簧板1221，两块框架板1223平行间隔设置，多块v形弹簧板1221夹持于两块框架板1223之间。弹性钢板122贯穿开设有多个调节孔1224，调节螺栓121一一匹配穿设于调节孔1224。多个调节螺栓121配合使用可以达到精准调节的目的。

在本实施例中，摩擦钢板a123开设多个连接孔a1222，摩擦钢板b22同样开设多个连接孔b2202。连接孔a1222和连接孔b2202位置以一一对应，并通过高强螺栓3穿设固定。

如图2所示，调节螺栓121和高强螺栓3的头部均位于容纳空间120内，且容纳空间120可容纳扭力扳手。调节螺栓121和高强螺栓3的安装固定，均是通过扭力扳手辅助实现。

在本实施例中，弹性组件1的固定钢板a11和匹配组件2的固定钢板b21均为两块，两块固定钢板a11间隔平行设置，且每块固定钢板a11与一块固定钢板b21位于同一个平面。每个弹性连接件在接缝53两侧分别有两块固定钢板a11或固定钢板b21，使得弹性连接件与前拱肋节段50或后拱肋节段51的连接更加牢固。

优选地，多个调节螺栓121位于两块固定钢板a11之间；多个高强螺栓3位于两块固定钢板b21之间。

在另外的实施例中，弹性组件1的固定钢板a11和匹配组件2的固定钢板b21还可以均为一块。此时，固定钢板a11固定于弹性钢板122的侧壁中部；匹配组件2固定于摩擦钢板b22的侧壁中部，且固定钢板a11和固定钢板b21位于同一平面。

在本实施例中，固定钢板a11和固定钢板b21形状大小相同，且均为切除两个对角的矩形铝合金板。固定钢板a11连接弹性钢板122和前拱肋节段50的两个侧端面所在的平面相互垂直；固定钢板b21连接摩擦钢板b22和后拱肋节段51的两个侧端面所在的平面相互垂直。

优选地，摩擦钢板a123与摩擦钢板b22贴合的一面均为增加摩擦力的毛面。在弹性连接件过渡连接前拱肋节段50和后拱肋节段51的过程中，主要承力位置即为摩擦钢板a123与摩擦钢板b22的贴合面，使用增强摩擦力的毛面能够进一步增强连接强度及稳定性。

本发明的弹性连接件，跨设于接缝两侧，在接缝53焊接前临时固接两侧拱肋节段，承担接缝53两侧拱肋节段的重量，提前让吊装设备松钩；减少了吊装设备占用时间，提高了吊装设备的利用率，降低了施工成本，加快了安装效率。使用弹性连接件安装拱肋节段，形成的桥梁，由于每个拱肋节段均安装至设计位置，一节节拱肋节段直接无横向和竖向偏差，可以实现无应力合龙，成桥好桥梁内部无次应力。

本发明还公开了一种基于上述弹性连接件的拱肋拼装方法，在多节拱肋节段实际安装的过程中，需要将拱肋节段进行逐节吊装拼接。例如有甲乙丙三节拱肋节段，甲拱肋节段吊装好之后，才进行乙拱肋节段的吊装工作；此时甲拱肋节段充当前拱肋节段50，乙拱肋节段充当后拱肋节段51。当乙拱肋节段吊装好并进行丙拱肋节段的吊装时，乙拱肋节段充当前拱肋节段50，丙拱肋节段充当后拱肋节段51，依次类推。

如图6和图7所示，本发明的拱肋拼装方法包含以下步骤：

s1：在前拱肋节段50一端的四个面分别安装一个弹性组件1，每个弹性组件1的固定钢板a11垂直焊接于前拱肋节段50的一个面；在后拱肋节段51相匹配的一端的四个面分别安装一个匹配组件2；每个匹配组件2的固定钢板b21垂直焊接于后拱肋节段51的一个面；

s2：使用吊装设备吊装拱肋节段，后拱肋节段51的摩擦钢板b22对齐固定于前拱肋节段50的摩擦钢板a123；

s3：对后拱肋节段51安装扣索55，并张拉扣索55索力至设计值，同时解除后拱肋节段51的吊装设备；利用全站仪测量后拱肋节段51的悬臂端54相对设计位置是否发生偏移；若否，转到s5；若是，转到s4；

s4：调大接缝53偏移侧对应弹性连接件的调节螺栓121或调小偏移相反一侧弹性连接件的调节螺栓121，调节弹性钢板122的压缩量，直至悬臂端54达到设计位置；

s5：焊接前拱肋节段50与后拱肋节段51之间的接缝53，割除弹性连接件。

具体地，在步骤s1之前，在工厂将固定钢板a11、调节螺栓121和弹性匹配部件12组装成弹性组件1，将固定钢板b21和摩擦钢板b22组装成匹配组件2。

步骤s4中，接缝53处调节螺栓121的调节具体如下：前拱肋节段50和后拱肋节段51相匹配的四个面，以扣索55所在面为上，与此面相对的为下，另外两个面为左右。当悬臂端54相对设计位置发生偏移时，由于后拱肋节段51处于扣索55悬吊状态，会发生晃动，需要不断调节四个面的弹性连接件，直到悬臂端54达到设计位置。在调节的过程中，当悬臂端54相对设计位置向上发生偏移时，调大上面的弹性连接件的调节螺栓121(即使v形弹簧板1221伸展)或者调小下面的弹性连接件的调节螺栓121(即使v形弹簧板1221压缩)。当悬臂端54向左发生偏移时，调大左面的弹性连接件的调节螺栓121或调小右面的弹性连接件的调节螺栓121。

具体地，摩擦钢板a123开设多个连接孔a1222，摩擦钢板b22开设多个连接孔b2202；连接孔a1222和连接孔b2202位置以一一对应，并通过高强螺栓3穿设固定。

在步骤s1与s2之间，还包含以下步骤：将前拱肋节段50上的弹性组件1和后拱肋节段51上的匹配组件2进行试拼装校验，然后拆除，避免弹性组件1和匹配组件2匹配发生较大误差，影响拱肋节段的拼装。

在步骤s2中，摩擦钢板b22对齐固定摩擦钢板a123包含以下步骤：使用吊装设备将拱肋节段51向前拱肋节段50靠拢；当后拱肋节段51的任意一个连接孔b2202与对应的连接孔a1222对齐时，用冲钉迅速固定；之后缓慢移动两节拱肋节段，使用高强螺栓3固定剩余连接孔b2202和连接孔a1222，拆除冲钉并用高强螺栓3替换。

在实际施工过程中，由于拱肋节段晃动较大，因此要将连接孔b2202和连接孔a1222对齐较为困难；本发明采用冲钉辅助过渡，大大提高了施工效率。

优选地，先用冲钉固定两个对应的连接孔，在用高强螺栓3固定另外的两个对应的连接孔，之后将冲钉拆除用高强螺栓3替换。

进一步地，弹性组件1的固定钢板a11和匹配组件2的固定钢板b21均为两块，两块固定钢板a11间隔平行设置，且每块固定钢板a11与一块固定钢板b21位于同一个平面。在步骤s1中，两块固定钢板a11和两块固定钢板b21分别垂直焊接于前拱肋节段50和后拱肋节段51；在步骤s4中，割除弹性连接件包含：将固定钢板a11从前拱肋节段50切除；将固定钢板b21从后拱肋节段51切除。

优选地，在切除弹性连接件时，尽量贴近拱肋节段的外表面切除，切除之后，弹性连接件还可以进行回收利用，进一步降低了施工成本。

本发明利用弹性连接件的拱肋拼装方法，可以通过接缝53处四个面的弹性连接件匹配使用，辅助安装拱肋节段，并在焊接接缝53前，将后拱肋阶段51的悬臂端调节至设计位置，保持不晃动，降低了因吊装设备晃动造成的安装难度。

当后拱肋节段51的悬臂端相对设计位置发生偏移时，通过调节四个面的弹性连接件的调节螺栓121，改变弹性钢板122的厚度，实现多个方向误差的调节，加快了后拱肋节段51的定位速度，提高了定位精准度，消除了拱肋拼装误差，保证了拱肋拼装线形，实现了无应力合龙，成桥后无次内力，成桥结构更加安全可靠。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。