本發(fā)明涉及一種混凝土節(jié)段預(yù)制系桿拱橋的拱肋拼裝定位裝置及施工方法，屬于土木工程橋梁工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
混凝土系桿拱橋相比鋼管混凝土系桿拱橋，經(jīng)濟(jì)性較好，但具有體積和質(zhì)量大的缺點(diǎn)，只能采用滿堂支架現(xiàn)澆施工方法，這不僅需要耗費(fèi)大量的鋼管和木材，還中斷了橋面下的航道或公路運(yùn)輸，造成很大的社會影響。當(dāng)這種橋型在航道上進(jìn)行建設(shè)時(shí)，大型的浮吊可以利用，因此，采用節(jié)段預(yù)制拱肋、系梁及橫梁的少支架預(yù)制裝配式施工方法得到廣泛采用。
通常，在這種少支架預(yù)制裝配式施工中，節(jié)段拱肋之間會預(yù)留一段現(xiàn)澆的濕接縫，目的是為了消除節(jié)段預(yù)制時(shí)拱肋線形偏離設(shè)計(jì)時(shí)造成的誤差，同時(shí)調(diào)整拱肋和系梁之間的位置關(guān)系，便于上下吊桿的錨管在同一條直線上。這種方法由于要澆注濕接縫，混凝土的強(qiáng)度很難在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這延遲了拱肋獨(dú)自承載受力的時(shí)間，無法快速形成穩(wěn)定體系；同時(shí)，拱肋之間相對位置不固定，高空調(diào)整時(shí)往往顧此失彼，造成拱軸線和吊桿上下孔位置誤差較大，安裝偏心引起較大的附加彎矩，影響橋梁的施工質(zhì)量。
為了減少高空拼裝作業(yè)的時(shí)間和滿足快速化施工的要求，需要對拱肋節(jié)段之間實(shí)現(xiàn)快速定位，保證拼裝拱軸線線形滿足設(shè)計(jì)要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有施工技術(shù)的不足,提出了一種混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋預(yù)埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置，解決了預(yù)制拱肋安裝時(shí)采用濕接頭造成施工工期長，拱軸線調(diào)整困難、安裝時(shí)偏心引起附加彎矩大等缺點(diǎn)，同時(shí)由于采用節(jié)段預(yù)制少支架施工，避免了現(xiàn)澆施工時(shí)需滿堂支架支護(hù)、鋼管和木材消耗量多，搭設(shè)和拆除費(fèi)工多、并中斷交通造成社會影響的問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明涉及的技術(shù)方案是：
一種混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋預(yù)埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置，設(shè)置于混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋的連接處，包括一對結(jié)構(gòu)相同的矩形法蘭，兩個(gè)矩形法蘭分別布置在預(yù)制拱肋的形心位置，所述矩形法蘭具有法蘭面板和法蘭側(cè)板，法蘭面板上加工有螺栓連接孔，兩個(gè)矩形法蘭的法蘭面板之間通過螺栓相固定連接，所述法蘭側(cè)板一端連接法蘭面板，法蘭側(cè)板另一端上設(shè)有用于與預(yù)制拱肋上混凝土預(yù)埋連接的健齒。
所述矩形法蘭的法蘭側(cè)板長度大于0.4m，所述健齒焊接連接在法蘭側(cè)板端部，健齒的長度大于0.4m。
所述健齒為梳妝健齒。
所述矩形法蘭的法蘭面板和法蘭側(cè)板連接處設(shè)有加勁肋。
所述矩形法蘭的法蘭側(cè)板上開設(shè)有供鋼筋穿過的孔，所述孔的直徑大于鋼筋直徑的兩倍，鋼筋伸出法蘭側(cè)板長度大于鋼筋直徑的15倍。
本發(fā)明還公開了一種混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋預(yù)埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置的施工方法，包括以下幾個(gè)步驟：
s1、放樣和下料：依照設(shè)計(jì)圖紙，將矩形法蘭各部件尺寸進(jìn)行分解，在鋼板上放樣、下料、開孔，并預(yù)留焊縫焊接引起的尺寸誤差；
s2、焊接：將下料好的各部件焊接成一個(gè)整體，并進(jìn)行試拼裝，保證每對矩形法蘭的螺栓孔眼不錯位；
s3、定位：混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋澆注時(shí)，將拼裝好的矩形法蘭放置在濕接縫處，并保證矩形法蘭的中心與拱肋的截面形心位置重合，同時(shí)澆注時(shí)，要進(jìn)行匹配澆注，將矩形法蘭的螺檢擰緊后放入預(yù)埋位置，根據(jù)拱軸線的預(yù)拱度和拱軸橫橋向偏離，確定匹配時(shí)的角度；
s4、澆筑：拱肋澆筑時(shí)，兩端預(yù)留濕接縫位置，支護(hù)好端模板，為保證定位裝置能夠順利傳力，矩形法蘭側(cè)板的長度大于0.4m，預(yù)埋入混凝土拱肋的長度不小于0.2m；為保證可靠的傳力錨固，法蘭側(cè)板上焊接的鍵齒長度不小于0.5m；同時(shí)為了保證濕接縫的鋼筋焊接和混凝土澆注，以及定位裝置螺栓擰緊，濕接縫的長度不小于0.25m；
s5、吊裝與安裝：在橋位處采用鋼管搭設(shè)少支撐支架，精確確定各支架頂高程，拆除匹配預(yù)制時(shí)兩個(gè)矩形法蘭之間的螺栓，并在廠區(qū)內(nèi)將拱肋吊裝分離運(yùn)輸至工地現(xiàn)場，采用浮吊將分開的拱肋吊裝到少支撐支架上，并用螺栓再次將拱肋拼裝，擰緊螺栓，使結(jié)構(gòu)能夠快速成為穩(wěn)定體系；
s6、濕接縫施工：
焊接兩節(jié)段拱肋預(yù)留在上下翼緣和腹板中的受力鋼筋，支護(hù)模板，澆注濕接縫混凝土。
所述混凝土采用超高性能混凝土。
本發(fā)明一種混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋預(yù)埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置的有益效果是：
（1）定位裝置放置在拱肋截面的形心處。節(jié)段預(yù)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，拱肋中的鋼筋一般布置在拱肋的上下翼緣和腹板中，只有拱肋的中心處是素混凝土。因此，定位裝置放置在截面的形心處，避免了與拱肋受力鋼筋位置相沖突，并且為了盡可能增加定位裝置的剛度，定位裝置的截面采用矩形截面。
（2）定位裝置制作完成后，在拱肋預(yù)制時(shí)采用匹配預(yù)制的方法安裝在拱肋交界面，其拱軸線的預(yù)拱度設(shè)置及橫向偏差均需可在匹配預(yù)制時(shí)考慮，調(diào)整匹配面的空間角度，保證預(yù)制節(jié)段安裝后，成橋的線形滿足設(shè)計(jì)要求。
（3）定位裝置采用矩形法蘭、梳狀鍵齒及開孔穿筋技術(shù)。矩形法蘭保證了定位裝置具有支撐拱肋臨時(shí)連接的強(qiáng)度和抗彎、抗扭剛度，保證了傳力錨固。梳狀鍵齒保證了定位裝置有足夠的傳力錨固長度。開孔穿筋技術(shù)的采用進(jìn)一步增加了定位裝置與周圍混凝土的連接，使傳力更加可靠。
（4）定位裝置制作完成后，經(jīng)歷匹配預(yù)制（螺栓擰緊）、節(jié)段運(yùn)輸及吊裝（螺栓松開）、節(jié)段安裝定位（螺栓擰緊）三個(gè)過程，定位裝置不是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，而是永久結(jié)構(gòu)。在節(jié)段預(yù)制安裝階段，它能減少節(jié)段安裝高空作業(yè)的時(shí)間，并保證安裝的精度，使結(jié)構(gòu)能夠快速成為穩(wěn)定體系，保證了結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全。在節(jié)段預(yù)制拱肋界面濕接縫澆注后，定位裝置與周圍混凝土一起工作，共同承擔(dān)外荷載的作用，此時(shí)節(jié)段界面混凝土變成了內(nèi)置型鋼的鋼筋混凝土。節(jié)段拼裝界面并不像一般節(jié)段預(yù)制構(gòu)件那樣，成為結(jié)構(gòu)受力的薄弱截面，反而成為結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)截面。
附圖說明
圖1為單個(gè)定位裝置三維圖。
圖2為一對包括pbl鍵、螺栓的定位裝置分開狀態(tài)三維圖。
圖3為一對包括pbl鍵、螺栓的定位裝置用螺栓緊密連接后三維圖。
圖4為定位裝置預(yù)埋在拱肋的三維圖。
圖中的結(jié)構(gòu)編號：
1為拱肋混凝土、2為拱肋混凝土受力鋼筋、3為法蘭面板、4為法蘭側(cè)板、5為鍵齒、6為螺栓孔、7為螺栓、8為鋼筋、9為加勁肋、10為孔。
具體實(shí)施方式
一種混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋預(yù)埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置，設(shè)置于混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋的連接處，包括一對結(jié)構(gòu)相同的矩形法蘭，兩個(gè)矩形法蘭分別布置在預(yù)制拱肋的形心位置，所述矩形法蘭具有法蘭面板和法蘭側(cè)板，兩個(gè)矩形法蘭之間通過法蘭面板及連接螺栓相連接，所述法蘭側(cè)板一端連接法蘭面板，另一端上設(shè)有健齒，所述健齒用于與預(yù)制拱肋上混凝土預(yù)埋連接；
矩形法蘭的法蘭面板和法蘭側(cè)板連接處設(shè)有加勁肋。
作為本發(fā)明一種混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋預(yù)埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，為保證定位裝置能夠順利傳力，矩形法蘭側(cè)板的長度大于0.4m，預(yù)埋入混凝土拱肋的長度不小于0.2m；為保證可靠的傳力錨固，法蘭側(cè)板上焊接的鍵齒長度不小于0.5m；同時(shí)為了保證濕接縫的鋼筋焊接和混凝土澆注，以及定位裝置螺栓擰緊，濕接縫的長度不小于0.25m。
作為本發(fā)明一種混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋預(yù)埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述矩形法蘭的法蘭側(cè)板上開設(shè)有供鋼筋穿過的孔，所述孔的直徑大于鋼筋直徑的兩倍，鋼筋伸出法蘭側(cè)板長度大于鋼筋直徑的15倍。
本發(fā)明還進(jìn)一步還公開了一種混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋預(yù)埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置的施工方法，包括以下幾個(gè)步驟：
s1放樣和下料：依照設(shè)計(jì)圖紙，將定位裝置各部件尺寸進(jìn)行分解，在鋼板上放樣、下料、開孔，預(yù)留焊縫焊接引起的尺寸誤差；
s2焊接：
將下料好的各部件焊接成一個(gè)整體，并進(jìn)行試拼裝，保證每對定位裝置的螺栓孔眼不錯位；
s3定位：
混凝土節(jié)段預(yù)制拱肋澆注時(shí)，將拼裝好的定位裝置放置在濕接縫處，并保證其中心與拱肋的截面形心位置重合。同時(shí)澆注時(shí)，要進(jìn)行匹配澆注，將定位裝置的螺檢擰緊后放入預(yù)埋位置，根據(jù)拱軸線的預(yù)拱度和拱軸橫橋向偏離，確定匹配時(shí)的角度；
s4.澆筑：
拱肋澆筑時(shí)，兩端預(yù)留濕接縫位置，支護(hù)好端模板。為保證定位裝置能夠順利傳力，矩形法蘭側(cè)板的長度要大于40cm，預(yù)埋入混凝土拱肋的長度不小于20cm；為保證可靠的傳力錨固，法蘭側(cè)板上焊接的鍵齒長度不小于0.5m；同時(shí)為了保證濕接縫的鋼筋焊接和混凝土澆注，以及定位裝置螺栓擰緊，濕接縫的長度不小于25cm；
s5吊裝與安裝：
在橋位處采用鋼管搭設(shè)少支撐支架，精確確定各支架頂高程，拆除匹配預(yù)制時(shí)節(jié)段拱肋定位裝置的螺栓，并在廠區(qū)內(nèi)將拱肋吊裝分離運(yùn)輸至工地現(xiàn)場，采用浮吊將分開的拱肋吊裝到少支撐支架上，并用定位裝置再次將拱肋拼裝，擰緊定位裝置的螺栓，使結(jié)構(gòu)能夠快速成為穩(wěn)定體系；
s6濕接縫施工：
焊接兩節(jié)段拱肋預(yù)留在上下翼緣和腹板中的受力鋼筋，支護(hù)模板，澆注濕接縫混凝土，混凝土采用超高性能混凝土。