[发明专利]一种法兰式钢箱拱脚固结结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种法兰式钢箱拱脚固结结构，包括拱圈基础和拱圈首拱段，所述拱圈基础和拱圈首拱段之间设置有拱座钢筋混凝土，该拱座钢筋混凝土内设置有下法兰板；所述拱圈首拱段的底部固定设置有上法兰板，该上法兰板镶嵌设置于拱座钢筋混凝土的顶部；所述上法兰板和下法兰板之间设置有拱铰结构，两者还分别相对应均匀开设若干螺栓孔并连接有高强螺栓组件。本发明还公开了该固结结构的施工方法。应用本发明可有效解决现有拱圈焊接延长固结方案易带来的施焊作业困难、焊接变形过大、焊接残余应力不可控以及易灼烧拱座混凝土进而影响耐久性等问题，仅增设部分高强螺栓组件，不增加其它结构材料，即可实现拱铰结构下座板固结和拱圈固结。

技术领域

本发明属于桥梁工程建筑领域，具体涉及一种法兰式钢箱拱脚固结结构及施工方法。

背景技术

拱桥的发展历史由来已久，在现代化公路和城市道路桥梁工程中仍然占据重要的地位，拱桥的拱圈多采用钢筋混凝土、钢箱、钢管混凝土等类别，钢箱拱充分利用了钢材的卓越拉压性能在拱桥中占比较高。

常用的钢箱拱桥施工方法是将拱圈分段吊装、斜拉扣挂固定、拱圈合拢，在这个过程中，为了获得理想的拱圈线形和初始应力，拱脚位置往往设置临时铰接，在合拢并完成拱圈线形修正后再进行固结作业。这样操作可使裸拱处于零弯矩状态进入下一道工序，是节省工程造价、保障桥梁线形的重要手段。

拱端临时铰接的封闭固结操作一般通过焊接嵌补段的方式延长拱圈至拱铰底座预埋钢板，这种方案存在如下不足：

1.拱圈一般采用封闭钢箱，内部设有较多的纵向加劲，如果分四片板元进行焊接，则最后一组板元的壁板焊缝成形难度较大，内侧加劲无法施焊。

2.如果开设人孔或手孔进行焊接作业，则势必在受力最大的拱脚部位对结构造成不必要的伤害。

3.拱脚部位拱圈壁板、端板和铰座钢板厚度较大，嵌补段拱圈焊接变形和残余应力难以消除，有可能降低拱圈安全储备。

4.嵌补段与铰座钢板之间焊接时，高温灼烧容易伤害拱座混凝土，对结构耐久性造成不利影响。

发明内容

针对上述背景技术中现有拱圈焊接延长固结方案易带来的施焊作业困难、焊接变形过大、焊接残余应力不可控以及易灼烧拱座混凝土进而影响耐久性的问题，本发明提供了一种法兰式钢箱拱脚固结结构及施工方法，仅增设部分高强螺栓组件，不增加其它结构材料，即可实现拱铰结构下座板固结和拱圈固结。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种法兰式钢箱拱脚固结结构，包括拱圈基础和拱圈首拱段，所述拱圈基础和拱圈首拱段之间设置有拱座钢筋混凝土，该拱座钢筋混凝土内设置有下法兰板；所述拱圈首拱段的底部固定设置有上法兰板，该上法兰板镶嵌设置于拱座钢筋混凝土的顶部；所述上法兰板和下法兰板之间设置有拱铰结构，两者还分别相对应均匀开设若干螺栓孔并连接有高强螺栓组件。

进一步地，所述拱座钢筋混凝土由一期拱座混凝土和二期拱座混凝土组成，该一期拱座混凝土和二期拱座混凝土内均设置有拱座结构钢筋，所述下法兰板和上法兰板分别镶嵌设置于一期拱座混凝土和二期拱座混凝土的顶部。

进一步地，所述高强螺栓组件包括外六角全牙高强螺杆，外六角全牙高强螺杆的头部置于一期拱座混凝土内，外六角全牙高强螺杆的螺杆依次穿过下法兰板和上法兰板上相对应的螺栓孔；所述外六角全牙高强螺杆上间隔设置有与该外六角全牙高强螺杆相配套的下部螺母和上部螺母，该上部螺母和下部螺母分别位于上法兰板和下法兰板的上表面，将上法兰板与二期拱座混凝土以及下法兰板与一期拱座混凝土紧固。

进一步地，所述拱座钢筋混凝土设置有多层螺杆定位钢筋网，各层螺杆定位钢筋网分别与各高强螺栓组件固定连接，用于各高强螺栓组件的定位。