钢管外法兰接头、钢管拱肋及其连接方法和接头设计方法技术

本发明专利技术涉及钢管拱桥技术领域，特别涉及钢管外法兰接头、钢管拱肋及其连接方法和接头设计方法，钢管外法兰接头包括第一对接件、第二对接件和连接板，第一对接件和第二对接件用于设置于待焊接管件的外表面；连接板跨越待焊接管件之间焊缝设置，并与第一对接件和第二对接件螺栓连接。待焊接管件通过外法兰接头定位连接，定位容易且精确，操作空间大，且不影响钢管内部空间，解决了钢管拱肋内混凝土在接头处流动受限的难题，且焊缝数量仅为一条，提高施工效率，降低施工安全风险，减少钢管拱肋的焊接工作量及焊接难度，实现应力沿待焊接管件轴线的传递，使待焊接管件在焊缝未焊接时也能够继续下一节段的继续装配，实现了钢管拱肋的快速连接。连接。连接。

【技术实现步骤摘要】
钢管外法兰接头、钢管拱肋及其连接方法和接头设计方法


[0001]本专利技术涉及钢管拱桥
，特别涉及钢管外法兰接头、钢管拱肋及其连接方法和接头设计方法。

技术介绍

[0002]现有的钢管混凝土拱桥的拱肋节段通常采用内法兰接头连接或外法兰接头连接，采用内法兰接头时，需要预先在管内侧焊加劲板，接头两端伸入两段待连接的拱肋节段内，在管外侧形成两条环焊缝，分别对两环焊缝进行焊接，成型完整的钢拱肋，钢拱肋成型后，向钢拱肋内灌注混凝土，待混凝土凝固后，完成钢管拱桥的拱肋建设；采用外法兰接头时，通过设置在管外侧的法兰接头对接连接。
[0003]但是，采用内法兰接头时，不仅焊接工位狭小，施工难度大，而且由于拱肋节段的拼装连接在高空进行，两待焊接拱肋节段之间双环缝的设置导致成型拱肋的施工效率低，施工安全风险较高，且内法兰接头的设置占用了钢拱肋节段内部空间，不利于管内混凝土的流动，影响成型拱肋的质量；采用外法兰接头时，外法兰接头将两节段上沿拱肋纵向相对设置的通孔进行孔位对齐后再进行螺栓连接，孔位对齐困难，效率低、精度差，容易影响环缝焊接质量和效率。
[0004]因此，目前亟需要一种技术方案，以解决现有钢拱肋节段成型拱肋的过程，焊接困难，焊接量大，存在成型效率低、施工风险高且影响拱肋成型质量的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对现有钢拱肋节段成型拱肋的过程，焊接困难，焊接量大，存在成型效率低、施工风险高且影响拱肋成型质量的技术问题，提供了钢管外法兰接头、钢管拱肋及其连接方法和接头设计方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：钢管外法兰接头，包括第一对接件、第二对接件和连接板，所述第一对接件和所述第二对接件用于设置于待焊接管件的外表面；所述连接板跨越待焊接管件之间焊缝设置，并与所述第一对接件和所述第二对接件螺栓连接。
[0007]本专利技术的钢管外法兰接头，相对于采用内法兰接头，该外法兰接头不会影响管件内部空间，用于拱肋节段的连接，能够解决钢管拱肋内混凝土在接头处流动受限的难题，而且焊缝数量仅为一条，减少了焊缝数量，有利于提高钢管拱肋的整体施工效率，降低施工安全风险，同时，待焊接管件通过第一对接件和第二对接件定位连接后再进行焊接固定，定位容易且精确，操作空间大，减少了待焊接管件的焊接工作量及焊接难度，同时，跨越焊缝设置的连接板通过垂直于管件纵向方向的螺栓连接固定，有利于提高外法兰接头的连接强度，对于下一管节装配会对焊缝处施加应力，影响焊缝焊接的情况，外法兰接头连接强度的提高，有利于实现应力沿待焊接管件轴线的传递，减少下一管节装配对焊缝处的影响，使待焊接管件在焊缝未焊接时也能够继续再下一管件的继续装配，进一步提高了施工效率，且
外法兰接头连接与焊缝连接的组合，使成型的钢管管段强度提高，使用寿命更长。
[0008]作为本专利技术的优选方案，所述第一对接件和/或所述第二对接件设置用于待焊接管件焊缝穿过的缺口槽。缺口槽的设置使第一连接板和第二连接板通过连接板连接后，不影响环焊缝的焊接空间，保证焊缝焊接质量。
[0009]作为本专利技术的优选方案，包括若干所述第一对接件和所述第二对接件，多个所述第一对接件和/或所述第二对接件环绕待焊接管件端部设置。使得环焊缝环向受力均匀，进一步提高焊缝处整体连接强度。
[0010]作为本专利技术的优选方案，所述第一对接件和所述第二对接件分别设置对接面，所述第一对接件和所述第二对接件通过所述对接面对齐定位，所述对接面为机械铣面。使通过对接面顺利的将两待焊接管件进行对齐，以提高焊接效率和焊接质量，定位容易且精确，同时，机械铣面的对接面使相邻管件贴合紧密，在焊缝未焊情况下，能够通过对接面传递沿管件轴线方向的轴力，将轴力传递至远离焊缝的位置，实现受力转换，实现多管节在焊缝未焊前的稳定拼接。
[0011]作为本专利技术的优选方案，所述第一对接件和/或所述第二对接件包括垂直连接的端板和翼板，所述对接面设置在所述端板，所述端板设置至少一个定位孔，所述端板与焊缝所在平面错位设置，所述翼板排列设置若干连接孔，所述连接板与所述连接孔螺栓连接。端板处形成的对接面面积较宽，配合设置在端板上的定位孔进行两待焊接管件的临时固定，能够较准确快速的起到待焊接管件的定位对齐作用，有效提高了施工效率，同时，端板与焊缝所在平面错位设置，能够避免外法兰接头的对接面所在端板的设置影响环焊缝的顺利焊接，确保环缝焊接空间无障碍，确保环焊缝的顺利焊接，再通过连接板固定第一对接件和第二对接件，进一步为沿待焊接管件方向的轴力传递提供结构基础，不仅避免焊接过程中两待焊接管件发生位置相对偏移，保证焊接质量，而且有利于提高相邻待焊接管件之间整体连接强度和刚度，实现无需等待环焊缝焊接即可进行后续节段安装，加快生产进度。
[0012]作为本专利技术的优选方案，所述翼板为至少两个，相邻所述翼板之间设置至少一个加强板，所述连接板为两个，所述第一对接件和所述第二对接件位于两个所述连接板之间，形成U型结构的外法兰接头。使第一对接件和第二对接件结构稳定，提高外法兰接头连接强度，进而提高外法兰接头的传力效果，提高焊后管件的整体抗弯强度。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述第一对接件和/或所述第二对接件包括单板结构件，所述单板结构件排列设置若干连接孔，所述单板结构件两侧分别贴合设置所述连接板，所述连接板与所述连接孔螺栓连接，形成I型结构的外法兰接头。I型结构的外法兰接头相对于U型结构的外法兰接头结构更小，且不需要进行多个板件的拼装，制备工艺简单，能够适应于环周空间较小区域的待焊接管件定位对齐，也可用于待焊接管件环周连接强度的加强。
[0014]钢管拱肋，包括若干拱肋节段，每一所述拱肋节段包括至少一根待焊接管件，相邻拱肋节段通过钢管外法兰接头连接，形成环焊缝。
[0015]本专利技术的钢管拱肋，由于采用上述的外法兰接头连接相邻拱肋节段的待焊接管件，不仅能够解决钢管拱肋内混凝土在接头处流动受限的难题，而且焊缝数量仅为一条，减少了焊缝数量，有利于提高钢管拱肋的整体施工效率，降低施工安全风险，同时，当采用对接面定位对齐第一对接件和第二对接件时，由于拱桥为受压结构，相邻拱肋节段的内力以
轴压力为主，在安装过程中，相邻拱肋节段之间对接焊接完成前，通过机械铣面的对接面实现对接定位和轴力传递，由对接面传递受力，由高强螺栓抗剪强度作为安全储备，将轴压力经外法兰接头和焊缝，传递至已安装拱肋节段钢管，实现受力转换，实现多个拱肋节段在焊缝未焊接前的快速稳定拼装，提高施工效率。
[0016]作为本专利技术的优选方案，在所述环焊缝焊接前，相邻拱肋节段的连接强度至少满足下一拱肋节段的安装。实现了无需等待焊缝焊接完成即可进行后续拱肋节段的安装，加快了拱桥成型施工进度。
[0017]钢管拱肋的连接方法，包括如下步骤：S1：外法兰接头制备：加工制备外法兰接头；S2：外法兰接头安装：在拱肋节段的待焊接管件管口外表面焊接第一对接件和/或第二对接件，使两相邻拱肋节段对齐后，形成跨越两拱肋节段之间的焊缝的缺口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钢管外法兰接头，其特征在于，包括第一对接件（1）、第二对接件（2）和连接板（3），所述第一对接件（1）和所述第二对接件（2）用于设置于待焊接管件（6）的外表面；所述连接板（3）跨越待焊接管件（6）之间焊缝（7）设置，并与所述第一对接件（1）和所述第二对接件（2）螺栓连接。2.如权利要求1所述的钢管外法兰接头，其特征在于，所述第一对接件（1）和/或所述第二对接件（2）设置用于焊缝（7）穿过的缺口槽（4）。3.如权利要求2所述的钢管外法兰接头，其特征在于，包括若干所述第一对接件（1）和所述第二对接件（2），多个所述第一对接件（1）和/或所述第二对接件（2）环绕待焊接管件（6）端部设置。4.如权利要求1所述的钢管外法兰接头，其特征在于，所述第一对接件（1）和所述第二对接件（2）分别设置对接面（5），所述第一对接件（1）和所述第二对接件（2）通过所述对接面（5）对齐定位，所述对接面（5）为机械铣面。5.如权利要求4所述的钢管外法兰接头，其特征在于，所述第一对接件（1）和/或所述第二对接件（2）包括垂直连接的端板（81）和翼板（82），所述对接面（5）设置在所述端板（81），所述端板（81）设置至少一个定位孔（83），所述端板（81）与焊缝（7）所在平面错位设置，所述翼板（82）排列设置若干连接孔（84），所述连接板（3）与所述连接孔（84）螺栓连接。6.如权利要求5所述的钢管外法兰接头，其特征在于，所述翼板（82）为至少两个，相邻所述翼板（82）之间设置至少一个加强板（85），所述连接板（3）为两个，所述第一对接件（1）和所述第二对接件（2）位于两个所述连接板（3）之间，形成U型结构的外法兰接头。7.如权利要求2所述的钢管外法兰接头，其特征在于，所述第一对接件（1）和/或所述第二对接件（2）包括单板结构件，所述单板结构件排列设置若干连接孔（84），所述单板结构件两侧分别设置所述连接板（3），所述连接板（3）与所述连接孔（84）螺栓连接，形成I型结构的外法兰接头（9）。8.钢管拱肋，包括若干拱肋节段，每一所述拱肋节段包括至少一根待焊接管件（6），其特征在于，相邻拱肋节段通过权利要求1
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7任意一项所述钢管外法兰接头连接，形成环焊缝。9.如权利要求8所述的钢管拱肋，其特征在于，在所述环焊缝焊接前，相邻拱肋节段的连接强度至少满足下一拱肋节段的安装。10.如权利要求8所述钢管拱肋的连接方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：外法兰接头制备：加工制备如权利要求6或7所述的钢管外法兰接头；S2：外法兰接头安装：在拱肋节段的待焊接管件（6）管口外表面焊接第一对接件（1）和/或第二对接件（2），使两相邻拱肋节段对齐后，形成跨越两拱肋节段之间的焊缝（7）的缺口槽（4）；S3：拱肋节段预拼：在预拼场地通过外法兰接头对齐定位两拱肋节段，调整两相邻拱肋节段错边和间隙，进行外法兰接头预连接，为现场实地安装做准备；S4：现场安装：根据预拼结果拼装拱肋节段，通过外法兰接头连接固定相邻两拱肋节段；S5：环焊缝焊接：对焊接区域进行打磨除锈，并预热120℃
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗小斌，黄德耕，沈耀，商从晋，匡志强，黎栋家，侯凯文，张晓宇，唐雁云，叶增鑫，刘兴炎，黄昶程，陆滨，马瑞艺，
申请(专利权)人：广西路桥工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：