本發明涉及一種混凝土節段預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域。

背景技術：

混凝土系桿拱橋相比鋼管混凝土系桿拱橋，經濟性較好，但具有體積和質量大的缺點，只能采用滿堂支架現澆施工方法，這不僅需要耗費大量的鋼管和木材，還中斷了橋面下的航道或公路運輸，造成很大的社會影響。當這種橋型在航道上進行建設時，大型的浮吊可以利用，因此，采用節段預制拱肋、系梁及橫梁的少支架預制裝配式施工方法得到廣泛采用。

通常，在這種少支架預制裝配式施工中，節段拱肋之間會預留一段現澆的濕接縫，目的是為了消除節段預制時拱肋線形偏離設計時造成的誤差，同時調整拱肋和系梁之間的位置關系，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，混凝土的強度很難在短時間內達到設計強度，這延遲了拱肋獨自承載受力的時間，無法快速形成穩定體系；同時，拱肋之間相對位置不固定，高空調整時往往顧此失彼，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，影響橋梁的施工質量。

為了減少高空拼裝作業的時間和滿足快速化施工的要求，需要對拱肋節段之間實現快速定位，保證拼裝拱軸線線形滿足設計要求。

技術實現要素：

本發明針對現有施工技術的不足,提出了一種混凝土節段預制拱肋預埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置，解決了預制拱肋安裝時采用濕接頭造成施工工期長，拱軸線調整困難、安裝時偏心引起附加彎矩大等缺點，同時由于采用節段預制少支架施工，避免了現澆施工時需滿堂支架支護、鋼管和木材消耗量多，搭設和拆除費工多、并中斷交通造成社會影響的問題。

為了實現上述技術目的，本發明涉及的技術方案是：

一種混凝土節段預制拱肋預埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置，設置于混凝土節段預制拱肋的連接處，包括一對結構相同的矩形法蘭，兩個矩形法蘭分別布置在預制拱肋的形心位置，所述矩形法蘭具有法蘭面板和法蘭側板，法蘭面板上加工有螺栓連接孔，兩個矩形法蘭的法蘭面板之間通過螺栓相固定連接，所述法蘭側板一端連接法蘭面板，法蘭側板另一端上設有用于與預制拱肋上混凝土預埋連接的健齒。

所述矩形法蘭的法蘭側板長度大于0.4m，所述健齒焊接連接在法蘭側板端部，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板連接處設有加勁肋。

所述矩形法蘭的法蘭側板上開設有供鋼筋穿過的孔，所述孔的直徑大于鋼筋直徑的兩倍，鋼筋伸出法蘭側板長度大于鋼筋直徑的15倍。

本發明還公開了一種混凝土節段預制拱肋預埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置的施工方法，包括以下幾個步驟：

s1、放樣和下料：依照設計圖紙，將矩形法蘭各部件尺寸進行分解，在鋼板上放樣、下料、開孔，并預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整體，并進行試拼裝，保證每對矩形法蘭的螺栓孔眼不錯位；

s3、定位：混凝土節段預制拱肋澆注時，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，同時澆注時，要進行匹配澆注，將矩形法蘭的螺檢擰緊后放入預埋位置，根據拱軸線的預拱度和拱軸橫橋向偏離，確定匹配時的角度；

s4、澆筑：拱肋澆筑時，兩端預留濕接縫位置，支護好端模板，為保證定位裝置能夠順利傳力，矩形法蘭側板的長度大于0.4m，預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，法蘭側板上焊接的鍵齒長度不小于0.5m；同時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少支撐支架，精確確定各支架頂高程，拆除匹配預制時兩個矩形法蘭之間的螺栓，并在廠區內將拱肋吊裝分離運輸至工地現場，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，使結構能夠快速成為穩定體系；

s6、濕接縫施工：

焊接兩節段拱肋預留在上下翼緣和腹板中的受力鋼筋，支護模板，澆注濕接縫混凝土。

所述混凝土采用超高性能混凝土。

本發明一種混凝土節段預制拱肋預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。節段預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，在拱肋預制時采用匹配預制的方法安裝在拱肋交界面，其拱軸線的預拱度設置及橫向偏差均需可在匹配預制時考慮，調整匹配面的空間角度，保證預制節段安裝后，成橋的線形滿足設計要求。

（3）定位裝置采用矩形法蘭、梳狀鍵齒及開孔穿筋技術。矩形法蘭保證了定位裝置具有支撐拱肋臨時連接的強度和抗彎、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。開孔穿筋技術的采用進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，經歷匹配預制（螺栓擰緊）、節段運輸及吊裝（螺栓松開）、節段安裝定位（螺栓擰緊）三個過程，定位裝置不是臨時結構，而是永久結構。在節段預制安裝階段，它能減少節段安裝高空作業的時間，并保證安裝的精度，使結構能夠快速成為穩定體系，保證了結構在施工過程中的安全。在節段預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，共同承擔外荷載的作用，此時節段界面混凝土變成了內置型鋼的鋼筋混凝土。節段拼裝界面并不像一般節段預制構件那樣，成為結構受力的薄弱截面，反而成為結構的加強截面。

附圖說明

圖1為單個定位裝置三維圖。

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為定位裝置預埋在拱肋的三維圖。

圖中的結構編號：

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。

具體實施方式

一種混凝土節段預制拱肋預埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置，設置于混凝土節段預制拱肋的連接處，包括一對結構相同的矩形法蘭，兩個矩形法蘭分別布置在預制拱肋的形心位置，所述矩形法蘭具有法蘭面板和法蘭側板，兩個矩形法蘭之間通過法蘭面板及連接螺栓相連接，所述法蘭側板一端連接法蘭面板，另一端上設有健齒，所述健齒用于與預制拱肋上混凝土預埋連接；

矩形法蘭的法蘭面板和法蘭側板連接處設有加勁肋。

作為本發明一種混凝土節段預制拱肋預埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置技術方案的進一步優選，為保證定位裝置能夠順利傳力，矩形法蘭側板的長度大于0.4m，預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，法蘭側板上焊接的鍵齒長度不小于0.5m；同時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。

作為本發明一種混凝土節段預制拱肋預埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置技術方案的進一步優選，所述矩形法蘭的法蘭側板上開設有供鋼筋穿過的孔，所述孔的直徑大于鋼筋直徑的兩倍，鋼筋伸出法蘭側板長度大于鋼筋直徑的15倍。

本發明還進一步還公開了一種混凝土節段預制拱肋預埋型鋼平接縫螺栓式連接定位裝置的施工方法，包括以下幾個步驟：

s1放樣和下料：依照設計圖紙，將定位裝置各部件尺寸進行分解，在鋼板上放樣、下料、開孔，預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整體，并進行試拼裝，保證每對定位裝置的螺栓孔眼不錯位；

s3定位：

混凝土節段預制拱肋澆注時，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。同時澆注時，要進行匹配澆注，將定位裝置的螺檢擰緊后放入預埋位置，根據拱軸線的預拱度和拱軸橫橋向偏離，確定匹配時的角度；

s4.澆筑：

拱肋澆筑時，兩端預留濕接縫位置，支護好端模板。為保證定位裝置能夠順利傳力，矩形法蘭側板的長度要大于40cm，預埋入混凝土拱肋的長度不小于20cm；為保證可靠的傳力錨固，法蘭側板上焊接的鍵齒長度不小于0.5m；同時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少支撐支架，精確確定各支架頂高程，拆除匹配預制時節段拱肋定位裝置的螺栓，并在廠區內將拱肋吊裝分離運輸至工地現場，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，使結構能夠快速成為穩定體系；

s6濕接縫施工：

焊接兩節段拱肋預留在上下翼緣和腹板中的受力鋼筋，支護模板，澆注濕接縫混凝土，混凝土采用超高性能混凝土。