CN115928561A - 一种用于拱肋弦管接头的法兰盘、连接机构以及法兰连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通建筑领域，具体公开了一种用于钢管混凝土拱桥钢管拱肋弦管接头的法兰盘、法兰连接机构以及法兰连接方法，包括盘体，盘体包括三个拼合成盘体的法兰盘片，法兰盘片沿轴向贯穿设置有若干螺栓孔。本方案中的法兰盘片在与加劲板焊接时，各个法兰盘片独立，一个法兰盘片在与加劲板焊接时，热量不会传递到另外的法兰盘片上，热量不会互相传递互相影响，有效减小法兰盘片的焊接变形和残余应力，使得两个弦管端部处的两个盘体的盘面能够紧密地贴合在一起，提升了拱肋节段的安装精度。

Description

一种用于拱肋弦管接头的法兰盘、连接机构以及法兰连接方法

技术领域

本发明涉及交通建筑技术领域，尤其涉及一种用于拱肋弦管接头的法兰盘、法兰连接机构以及法兰连接方法。

背景技术

钢管混凝土拱桥在我国发展迅猛，其钢管拱肋大多采用斜拉扣挂悬臂拼装法架设，为此将拱肋沿其跨径方向划分为若干个节段，相邻两个节段之间的弦管通过法兰盘连接，使相邻两个节段连接在一起，完成节段的安装工作。

在采用常规的整体式圆形法兰盘与弦管的接头焊接时，常常先焊接与弦管内壁连接的加劲板一端，再焊接与法兰盘连接的加劲板一端。由于加劲板的厚度大，在加劲板与法兰盘焊接时，因焊接产生的局部高温，导致法兰盘发生翘曲变形，造成相邻两个弦管接头处的两法兰盘不能密贴，进而影响到节段的精确安装。针对上述问题，现有技术中一般通过垫塞钢板来弥补法兰盘的密贴；但是法兰盘的翘曲变形依然存在，该变形不仅影响到法兰盘的受力，还会影响到拱肋弦管的线形控制和工程安全。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种用于钢管混凝土拱桥钢管拱肋弦管接头连接的法兰盘、法兰连接机构以及法兰连接方法，以解决原有的法兰盘与若干加劲板焊接后，法兰盘容易在焊接时受热不均产生形变，相邻两个弦管上的法兰盘的盘面处安装不紧密，导致拱肋节段安装精度较低的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种用于钢管混凝土拱桥钢管拱肋弦管接头连接的法兰盘，包括盘体，盘体包括三个拼合成盘体的法兰盘片，法兰盘片沿轴向贯穿设置有若干的螺栓孔。

本发明的技术原理为：在使用盘体和加劲板将两个弦管的端部连接前，先将加劲板焊接到法兰盘片的侧壁上，在焊接法兰盘片和加劲板的过程中，各个法兰盘片独立，一个法兰盘片焊接时的热量不会传递到另外的法兰盘片上，热量不会互相传递互相影响，有效减小法兰盘片的焊接变形和残余应力；若干法兰盘片拼合形成盘体时，只需简单借助平面支撑后依次焊接相邻两个法兰盘片的侧壁即可，焊接时可让盘体的盘面保持平整状态。

将螺栓孔可完全重合或部分重合，采用螺栓和螺母将两个盘体固定连接，然后将一侧盘体上的加劲板焊接到单个弦管的内壁上，待两个盘体两侧上的加劲板均焊接到两侧的弦内壁上即可。

通过上述过程，显著减少了盘体在与加劲板进行焊接时盘体上产生的焊接变形和残余应力，使得两个弦管端部处的两个盘体的盘面能够紧密地贴合在一起，提升了两个弦管端部处的连接安装精度；同时，在完成盘体、加劲板与弦管的安装后，无需对两个盘体的连接安装进行调整，提高了盘体、加劲板与弦管的安装效率。

进一步，法兰盘片的圆心角为120°。

通过上述设置，更便于生产形成同等大小的兰盘片，降低兰盘片的加工成本，确保单个法兰盘片相对于盘体不会过小，也不会过大；保证若干法兰盘片拼合焊接为盘体后，盘体上的焊接处不会过多，能够提升盘体的强度。

本申请还意在提供一种用于拱肋弦管接头的法兰连接机构，包括如权利要求1或2所述的法兰盘，还包括若干加劲板，每一个所述法兰盘片的侧壁均至少固定连接有其中一个加劲板的一端，每一个所述加劲板远离法兰盘片的一端用于与弦管的内壁固定连接。

法兰盘片与弦管之间通过加劲板进行固定连接，相邻两个弦管之间可通过6个法兰盘片拼合而成的两个盘体进行连接，两个盘体连接的过程中，两个盘体的表面保持平整贴合状态，提高了盘体、加劲板与弦管的安装效率，整个法兰连接机构能够将弦管稳定连接。

进一步，相邻两个加劲板与法兰盘片的连接处之间至少有一个螺栓孔，相邻两个加劲板与法兰盘片的连接处之间的间距与相邻两个螺栓孔之间的间距相等。

通过上述设置，盘体上能够均匀地布置若干加劲板和若干螺栓孔，也能够均匀地布置待安装的螺栓，提升两个盘体上加劲板的连接强度。

本申请还意在提供一种用于拱肋弦管接头的法兰连接方法，包括以下步骤：

准备若干如权利要求1或2所述的法兰盘、若干加劲板以及已处在拼装场胎架上的相邻两个弦管；

在所述法兰盘的每一个法兰盘片的一侧焊接至少一个加劲板的一端；

将法兰盘片拼合成盘体，对相邻两个法兰盘片进行焊接，形成与其中一个盘体相对的盘体；按同样操作完成与另一个盘体相对的盘体；

将两个盘体用高强螺栓穿过螺栓孔后连接，两个盘体的一侧弧形贴合且完全重合，形成一个法兰连接机构；

将法兰连接机构放入到拼装场胎架上相邻的两个弦管内，加劲板的远离法兰盘片的一端与弦管内壁焊接。

通过上述设置，在步骤2中，先在单个法兰盘片上安装两个加劲板，各个法兰盘片上进行加劲板的焊接时，热量不会互相传递互相影响，有效减小法兰盘片的焊接变形和残余应力，使得法兰盘片在焊接加劲板时，相较于原有的法兰盘结构在进行加劲板焊接时更不容易焊接变形；在步骤3中，将焊接有加劲板的法兰盘片拼合形成临时固定单元，此过程中，法兰盘片贴合水平面，且相邻两个法兰盘片之间形成焊缝，便于通过焊缝处对法兰盘片进行平整和精准地焊接；在步骤3的基础上操作步骤4，将两个盘体的盘面处紧密地贴合在一起，提高两个弦管端部处的连接精度。

进一步，步骤4中，加劲板与弦管内壁之间采用跳跃式焊接。

通过上述设置，采用跳跃式的焊接方式，使得加劲板与弦管之间的焊接效率高，且强度和精度也足够。

进一步，步骤1中，将盘体切割为3个法兰盘片，若干法兰盘片上的螺栓孔位置均相同。

通过上述设置，采用切割的方式可对常规的法兰盘进行改造使用，便于降低现有法兰盘在焊接时产生的形变。

进一步，步骤1中，单个法兰盘片上螺纹孔的数量为二。

通过上述设置，能够有效控制单个法兰盘片上螺纹孔的数量，便于加劲板与盘体上的螺栓进行配合。

进一步，步骤4中，其中一个盘体上的法兰盘片与另一盘体上的法兰盘片错位设置。

通过上述设置，通过螺栓连接后的两个盘体上，相邻法兰盘片之间的焊缝处错位设置，增强焊缝处的连接强度，进而加强了两个盘体处的连接强度。

进一步，弦管为弦管为圆形弦管或矩形弦管。

通过上述设置，整个控制拱肋弦管接头的法兰盘焊接变形的方法可应用至弦管为圆形弦管或矩形弦管的连接过程中，具有较为广泛的适用性。

附图说明

图1为本发明实施例1中一种用于拱肋弦管接头的法兰盘的结构示意图。

图2为本发明实施例2中一种用于拱肋弦管接头的法兰连接机构的结构示意图。

图3为本发明实施例2中一种用于拱肋弦管接头的法兰连接机构在与弦管连接时的结构示意图。

上述附图中：盘体10、焊缝101、法兰盘片20、螺栓孔201、加劲板30、弦管40、焊料50、高强度螺栓60、法兰连接机构70、胎架80。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

实施例1

本实施例基本如图1所示，本发明实施例提出了一种用于拱肋弦管接头的法兰盘，包括盘体10，盘体10被切割为三个圆心角均相等的法兰盘片20，使得法兰盘片20的圆心角为120°，法兰盘片20沿轴向贯穿设置有两个螺栓孔201，三个法兰盘片20上的两个螺栓孔201位置均相同，相邻两个法兰盘片20之间通过焊接拼合成盘体10。

将盘体10为三段法兰盘片20，通过对法兰盘片20上螺栓孔201和圆心角位置的限制，使得单个盘体10上的三段法兰盘片20结构均一致，便于对若干法兰盘片20进行互换焊接使用，让法兰盘片20的制造方便，降低其制造成本。

如图2所示，在单个法兰盘片20上安装两个加劲板30，各个法兰盘片20上进行加劲板30的焊接时，热量不会互相传递互相影响，有效减小法兰盘片20的焊接变形和残余应力，使得法兰盘片20在焊接加劲板30时，相较于原有的法兰盘结构在进行加劲板30焊接时更不容易焊接变形。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，公开了一种用于拱肋弦管接头的法兰连接机构，如图1和图2所示所示，还包括弦管，弦管为圆形弦管或矩形弦管，单个法兰盘片20的侧壁上均匀焊接有两个加劲板30，相邻两个加劲板30与法兰盘片20的连接处(如图1中的虚线处所示)之间至少有一个螺栓孔201，且螺栓孔201与相邻两个加劲板30之间的距离均相等。

在对法兰盘、加劲板30与弦管40焊接时，采用一种用于拱肋弦管接头的法兰连接方法，具体包括以下步骤：

步骤1：准备六片法兰盘片20、十二片加劲板30、六个高强度螺栓60以及已处在拼装场胎架80上的相邻两个弦管40，此处的法兰盘片20由法兰盘切割而成，单个法兰盘被沿半径切割成3个法兰盘片20，法兰盘片20的圆心角均为120℃；同时准备焊接设备；

步骤2：将十二片加劲板的端部分别水平嵌入到六个法兰盘片20的一侧上，然后采用焊接设备对加劲板30与法兰盘片20焊接，每个法兰盘片20的侧壁上焊接两个加劲板30，两个加劲板30位于单个法兰盘片20的同侧，依次完成十二片加劲板30与六个法兰盘片20的焊接；

步骤3：然后将三片法兰盘片20远离加劲板30的一侧与水平的地面贴合，三片法兰盘拼合后呈环状的盘体10，然后采用焊接设备对相邻两个法兰盘片20的侧壁处进行焊接，形成焊缝101，盘体10和六个加劲板30形成一个可与弦管40接头处连接的临时固定单元；重复本步骤，完成另一个临时固定单元；焊接后，焊缝处凝固的焊料50与法兰盘片20的表面齐平；

步骤4：让两个弦管40的端部相互靠近，左侧盘体10上的螺栓孔201与右侧盘体10上的螺栓孔201完全重合，一个盘体10上的焊缝101与另一个盘体10上法兰盘片20的中部相对，然后采用高强度螺栓60穿过重合的六个螺栓孔201，对两个盘体10进行固定，形成法兰连接机构70；

步骤5：如图2所示，法兰连接机构70放入到拼装场胎架80上相邻的两个弦管内，将左侧盘体10上的加劲板30远离盘体10中心的一侧与左侧弦管40的内壁处焊接，将右侧盘体10上的加劲板30远离盘体10中心的一侧与右侧弦管40的内壁焊接，加劲板30与弦管40内壁的焊接处为跳跃式焊接；进行此步骤前，先根据两侧弦管40的位置控制加劲板30的焊接位置，完成弦管40内壁与加劲板30的焊接即可。

本实施例中，在步骤3中，将三片焊接有加劲板30的法兰盘片20拼合形成临时固定单元，此过程中，三片法兰盘片20贴合水平的地面，且相邻两个法兰盘片20之间形成焊缝101，便于通过对三个法兰盘片20进行平整和精准地焊接；在步骤3的基础上操作步骤4，将两个盘体10的盘面处紧密地贴合在一起，进而能够有效解决原有法兰盘安装过程中两个弦管40端部处的法兰盘在焊接发生形变后会出现两个法兰盘的盘面处贴合不紧密的问题，进而会导致两个弦管40的端部处出现安装间隙，影响其连接精度；同时，在步骤4和步骤5中，能够让圆心角为120°的法兰盘片20与另一个盘体10上的法兰盘片20错位设置，左侧盘体10的焊缝101处位于右侧盘体10法兰盘片20的中心处相对，使得两个盘体10错缝布置，能够加强了两个盘体10处的连接强度。

在步骤5中，加劲板30与弦管40的内壁处进行跳跃式焊接，若干加劲板30的设置能够加强两个弦管40之间的连接，采用跳跃式的焊接方式，使得焊接的效率高，且强度和精度也足够。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于拱肋弦管接头的法兰盘，包括盘体，其特征在于，所述盘体包括三个拼合成盘体的法兰盘片，法兰盘片沿轴向贯穿设置有若干的螺栓孔。

2.如权利要求1所述的一种用于拱肋弦管接头的法兰盘，其特征在于，所述法兰盘片的圆心角均为120°。

3.一种用于拱肋弦管接头的法兰连接机构，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的法兰盘，还包括若干加劲板，每一个所述法兰盘片的侧壁均至少固定连接有其中一个加劲板的一端，每一个所述加劲板远离法兰盘片的一端用于与钢管拱肋节段弦管的内壁固定连接。

4.如权利要求3中一种用于拱肋弦管接头的法兰连接机构，其特征在于，相邻两个加劲板与法兰盘片的连接处之间至少有一个螺栓孔，相邻两个加劲板与法兰盘片的连接处之间的间距与相邻两个螺栓孔之间的间距相等。

5.一种用于拱肋弦管接头的法兰连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

准备若干如权利要求1或2所述的法兰盘、若干加劲板以及已处在拼装场胎架上的相邻两个弦管；

在所述法兰盘的每一个法兰盘片的一侧焊接至少一个加劲板的一端；

将法兰盘片拼合成盘体，对相邻两个法兰盘片进行焊接，形成与其中一个盘体相对的盘体；按同样操作完成与另一个盘体相对的盘体；

将两个盘体用高强螺栓穿过螺栓孔后连接，两个盘体的一侧弧形贴合且完全重合，形成一个法兰连接机构；

将法兰连接机构放入到拼装场胎架上相邻的两个弦管内，加劲板的远离法兰盘片的一端与弦管内壁焊接。

6.如权利要求5中一种用于拱肋弦管接头的法兰连接方法，加劲板与弦管内壁之间采用跳跃式焊接。

7.如权利要求6中一种用于拱肋弦管接头的法兰连接方法，若干所述法兰盘片上螺栓孔位置均相同。

8.如权利要求7中一种用于拱肋弦管接头的法兰连接方法，单个所述法兰盘片上螺纹孔的数量为二。

9.如权利要求8中一种用于拱肋弦管接头的法兰连接方法，其中一个盘体上的法兰盘片与另一盘体上的法兰盘片错位设置。

10.如权利要求9中一种用于拱肋弦管接头的法兰连接方法，所述弦管为圆形弦管或矩形弦管。

Images