CN218580451U - 大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋及栓焊节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋及栓焊节点，应用于大跨度拱桥技术领域，栓焊节点包括第一拱肋钢管、第二拱肋钢管、栓焊对接结构、外包混凝土和钢筋网，第一拱肋钢管和第二拱肋钢管的对接处为栓焊对接结构，该对接结构外设有钢筋网，外包混凝土浇筑在栓焊对接结构外，且外包混凝土将钢筋网埋在内部；劲性骨架拱肋为多根拱肋钢管组成的结构，相邻拱肋钢管间采用栓焊节点；本实用新型能够解决焊缝长度过长和切割外法兰盘导致的焊缝质量不均匀和应力重分布问题，加强拱肋节点钢结构与外包混凝土的相互作用，提升大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋节点刚度和强度，提高节点的承载能力，保证拱肋节点安全性，提高拱肋钢管的稳定性。

Description

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋及栓焊节点

技术领域

本实用新型涉及大跨度拱桥技术领域，特别是大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋及栓焊节点。

背景技术

目前，在钢管混凝土劲性骨架拱桥施工中，拱肋连接方式一般为焊缝连接或螺栓连接，螺栓连接一般用于铁路桥，避免产生结构共振；焊缝连接具体方式为拱肋钢管直焊或先在加工厂给钢管拱肋焊接外法兰或内法兰，再到施工现场通过栓接完成钢管拱肋节点搭接。随着拱桥跨度和施工海拔高度的增加，昼夜温差大，拱肋钢管管径增加，导致拱肋钢管节点焊缝连接难以一次性完成，多段分批次焊接会增加施工难度，且容易造成节点应力分布不均及应力重分布；且在超大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥施工中，拱肋钢管混凝土外还需浇筑大吨位的钢筋混凝土，由于施工造成的应力重分布，导致拱肋节点处在灌注外包混凝土时难以承受较大吨位的混凝土重量，节点承载力也较低，因此，现有技术的栓焊节点难以满足大跨度钢管混凝土拱桥的承载力要求，有必要对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋节点进行优化设计，提升节点承载能力。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的在于：针对现有技术存在的承载能力不足的问题，提供大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋及栓焊节点，加强拱肋节点钢结构与外包混凝土的相互作用，能够提升大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋节点刚度和强度，提高节点的承载能力，保证拱肋节点安全性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，栓焊节点包括第一拱肋钢管、第二拱肋钢管、栓焊对接结构、外包混凝土和钢筋网，第一拱肋钢管和第二拱肋钢管的管头对接，且对接处为栓焊对接结构，钢筋网布置在对接处外周，外包混凝土包覆在对接处外周，且钢筋网埋设于外包混凝土内；栓焊对接结构能够解决焊缝长度过长和切割外法兰盘导致的焊缝质量不均匀和应力重分布问题，提高第一拱肋钢管和第二拱肋钢管连接的稳定性，通过在栓焊节点外侧设置钢筋笼并浇筑外包混凝土，加强拱肋节点钢结构与外包混凝土的相互作用，能够大幅提升栓焊节点的极限承载力，结构具有更强的刚度，提高了劲性骨架拱肋的抗弯能力。

在实用新型较佳的实施方案中，上述钢筋网和外包混凝土的截面形状同为圆形或方形；通过钢筋网和外包混凝土，能够提供方形或圆形的总体结构，在第一拱肋钢管和第二拱肋钢管外起到稳固的作用，受力均衡。

在实用新型较佳的实施方案中，上述钢筋网包括纵筋和箍筋，纵筋平行于第一拱肋钢管或第二拱肋钢管，多根纵筋内接在箍筋的内侧；通过纵筋能够将在对接处外提供支撑，构成灌注外包混凝土的区域，通过箍筋将各纵筋进行限位和固定，形成钢筋笼，便于在对接处外侧浇筑外包混凝土。

在实用新型较佳的实施方案中，围绕上述对接处一周设有栓接区域和焊接区域，栓接区域和焊接区域设有至少两个，相邻栓接区域通过焊接区域间隔，相邻焊接区域通过栓接区域间隔；通过栓接区域和焊接区域分别对第一拱肋钢管和第二拱肋钢管的对接处进行栓接、焊接，能够加强第一拱肋钢管和第二拱肋钢管的连接，避免焊缝长度过长，也避免对接时产生应力重分布过大的现象，保持栓焊节点连接的稳定性。

在实用新型较佳的实施方案中，上述栓接区域设有栓接接头和栓接件，第一拱肋钢管的栓接接头和相邻第二拱肋钢管的栓接接头通过栓接件连接，焊接区域用于第一拱肋钢管和第二拱肋钢管焊接在一起；通过栓接接头和栓接件对第一拱肋钢管和第二拱肋钢管的栓接接头进行连接，并在焊接区域进行焊接，能够形成连接处的栓焊节点。

在实用新型较佳的实施方案中，上述第一拱肋钢管的栓接接头与第二拱肋钢管的栓接接头的栓接面设为平滑面；通过平滑面，第一拱肋钢管和第二拱肋钢管能够严密贴合，确保密封效果。

在实用新型较佳的实施方案中，上述栓接件设有垫圈，垫圈位于栓接接头和栓接件之间；通过垫圈将栓接件稳固地进行连接，避免栓接件与连接处的刚性接触，更加牢固。

在实用新型较佳的实施方案中，上述栓接接头还设有加劲板，加劲板的一边连接在第一拱肋钢管外侧或第二拱肋钢管外侧，加劲肋的另一边连接并支撑在第一拱肋钢管的栓接接头或第二拱肋钢管的栓接接头；通过加劲板增强第一拱肋钢管、第二拱肋钢管之间的连接牢固程度，提高栓接区域的稳定性，加强拱肋节点钢结构与外包混凝土的相互作用，增加对接处的结构强度。

在实用新型较佳的实施方案中，上述第一拱肋钢管和第二拱肋钢管内灌注有核心混凝土；通过核心混凝土灌注在各拱肋钢管内，显著提高拱肋钢管的承载能力，也防止脆性破坏，增强了结构韧性，抗震性能较好。

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋，其采用上述的栓焊节点，拱肋包括多个拱肋钢管，相邻拱肋钢管之间通过栓焊节点连接，多根纵筋的两端分别延伸至拱肋钢管的两端对应位置，拱肋钢管的各纵筋在对接处与相邻拱肋钢管的对应纵筋相连接，沿纵筋的轴向间隔布设多个箍筋，各拱肋钢管的外侧和各对接处均设有外包混凝土，所有纵筋和箍筋均埋设于外包混凝土内；整个骨架拱肋采用栓焊节点，显著增强了劲性骨架钢管混凝土拱桥的结构承载能力和强度，将栓焊节点封装在外包混凝土内，增强了栓焊节点结构强度，同时增强拱肋节点钢结构与外包混凝土的相互作用，提升整体劲性骨架钢管混凝土拱肋节点承载能力，能够适用于大跨度劲性骨架逛逛混凝土拱桥的施工。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、该栓焊节点，能够解决焊缝长度过长和切割外法兰盘导致的焊缝质量不均匀和应力重分布问题，提高第一拱肋钢管和第二拱肋钢管连接的稳定性，通过在栓焊节点外侧设置钢筋笼并浇筑外包混凝土，加之拱肋栓接部位节点钢结构与外包混凝土相互作用，能够大幅提升栓焊节点的极限承载力，结构具有更强的刚度，提高了劲性骨架拱肋的抗弯能力。

2、该骨架拱肋，采用栓焊节点，显著增强了整个劲性骨架钢管混凝土拱桥的结构承载能力和强度，将栓焊节点封装在外包混凝土内，保证了栓焊节点的安全性及稳定性，能够适用于大跨度劲性骨架钢管混凝土拱桥的施工。

附图说明

图1是本实用新型大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点未设外钢筋网的示意图；

图2为本实用新型栓焊对接结构的连接示意图；

图3为本实用新型拱肋钢管的管头端面示意图；

图4为本实用新型大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点的截面示意图；

图5为本实用新型大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点的示意图；

图6为本实用新型大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋的示意图。

图中标记：1-第一拱肋钢管；2-第二拱肋钢管；3-栓接区域；4-焊接区域；5-栓接面；6-垫圈；7-栓接件；8-栓接接头；9-加劲板；10-外包混凝土；11-纵筋；12-箍筋；13-核心混凝土；14-拱肋钢管。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实施例提供大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，栓焊节点包括第一拱肋钢管1、第二拱肋钢管2、栓焊对接结构、外包混凝土10和钢筋网，第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2的对接处为栓焊对接结构，该对接结构外设有钢筋网，外包混凝土10浇筑在栓焊对接结构外，且外包混凝土10将钢筋网埋在内部；栓焊对接结构包括在对接处外周围绕一周的栓接部分和焊接部分，栓接部分和焊接部分相间设置；栓焊对接结构能够解决焊缝长度过长和切割外法兰盘导致的焊缝质量不均匀和应力重分布问题，提高第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2连接的稳定性，通过在栓焊节点外侧设置钢筋笼并浇筑外包混凝土10，外包混凝土与栓焊节点栓接部位钢结构的相互作用能够大幅提升整体拱肋栓焊节点的极限承载力，结构具有更强的刚度，提高了劲性骨架拱肋的抗弯能力。

本实施例中，连接在栓焊对接结构两侧的钢管分别为第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2，第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2的两端分别具有管头，将第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2的管头对接，栓焊对接结构即为对接处的结构，栓焊对接结构包括栓接部分和焊接部分，在第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2的对接的管头处，围绕其一周设有栓接区域3和焊接区域4，该栓接区域3和焊接区域4设有至少两个，本实施例中共设有4个栓接区域3和4个焊接区域4，相邻栓接区域3通过焊接区域4间隔，相邻焊接区域4通过栓接区域3间隔；通过栓接区域3和焊接区域4分别对第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2的对接处进行栓接、焊接，能够加强第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2的连接，避免焊缝长度过长，也避免对接时产生应力重分布过大的现象，保持栓焊节点连接的稳定性。

本实施例中，在栓接区域3设有栓接接头8和栓接件7，第一拱肋钢管1的管头和相邻第二拱肋钢管2的管头分别设有栓接接头8，该两个栓接接头8的相对面为栓接面5，各栓接面5设为平滑面，通过平滑面，第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2能够严密贴合，确保密封效果；在两个栓接接头8的相对位置开设对接孔，对接孔贯穿栓接接头8的栓接面5和与栓接面5相对的背面，该两个栓接接头8通过栓接件7穿过对接孔连接，栓接件7采用高强螺栓，以提高栓接强度，在高强螺栓的连接处还设有垫圈6，垫圈6置于栓接接头8和栓接件7之间，通过垫圈6将栓接件7稳固地进行连接，避免栓接件7与连接处的刚性接触，更加牢固；焊接区域4用于第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2焊接在一起；通过栓接接头8和栓接件7对第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2的栓接接头8进行连接，并在焊接区域4进行焊接，能够形成连接处的栓焊节点。栓接接头8还设有加劲板9，加劲板9三角形呈板状，加劲板9的设置在第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2均相同，以下对加劲板9在第一拱肋钢管1的设置为例进行说明，加劲板9的直角边中一边紧贴连接在第一拱肋钢管1外侧，加劲板9的直角边中另一边连接并支撑在第一拱肋钢管1的栓接接头8背面，加劲板9与第一拱肋钢管1的连接采用焊接或一体制造成型；通过加劲板9增强第一拱肋钢管1、第二拱肋钢管2之间的连接牢固程度，提高栓接区域3的稳定性，增加对接处的结构强度。

本实施例中，钢筋网布置在对接处外周，钢筋网用于埋设于外包混凝土10内，钢筋网包括纵筋11和箍筋12，纵筋11共设有8根，各纵筋11近似平行于第一拱肋钢管1或第二拱肋钢管2，纵筋11沿第一拱肋钢管1或第二拱肋钢管2的轴向平行的方向设置，各纵筋11与第一拱肋钢管1外壁或第二拱肋钢管2外壁的间距保持不变，多根纵筋11内接在箍筋12的内侧，各箍筋12所在平面分别垂直于纵筋11，箍筋12呈方形，也可在其他实施例中设为圆形，本实施例中，箍筋12内侧的各角处分别内接有纵筋11，在箍筋12的方形四边中间内接有纵筋11，这样，在箍筋12内侧共有8根纵筋11，将箍筋12与各纵筋11的相接处用钢丝绑扎固定；通过纵筋11能够将在对接处外提供支撑，构成灌注外包混凝土10的区域，通过箍筋12将各纵筋11进行限位和固定，形成钢筋笼，便于在对接处外侧浇筑外包混凝土10。设置好钢筋网后，在钢筋网外侧支护模板，使得钢筋网位于模板的空间内，最后向模板内灌注混凝土进行固定成型，最终，外包混凝土10包覆在对接处外周，且钢筋网埋于外包混凝土10中，需要注意的是，其他实施例中若箍筋12采用圆形，各纵筋11布置使得相邻纵筋11等距间隔，且支护模板采用圆柱筒状结构，外包混凝土10为圆柱形；而第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2对接后，管内空间相通，该空间用于向内灌注核心混凝土13，这样在栓焊对接结构内外均设有混凝土结构，通过核心混凝土13灌注在各拱肋钢管14内，显著提高拱肋钢管14的承载能力，也防止脆性破坏，增强了结构韧性，抗震性能较好。

实施例2

本实施例提供大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋，其采用实施例1中的栓焊节点，劲性骨架拱肋包括多个拱肋钢管14，相邻连接的钢管分别为实施例1中的第一拱肋钢管1和第二拱肋钢管2，相邻拱肋钢管14之间通过栓焊节点连接，而所有拱肋钢管14的外侧均设有钢筋网，实施例1中的多根纵筋11在整个劲性骨架拱肋钢管14中，从劲性骨架拱肋钢管14的一端延伸至另一端布设，实施例1中的各纵筋11为本实施例中纵筋11的一段长度部分，实施例1中多根纵筋11的两端分别延伸至拱肋钢管14的两端对应位置，第一拱肋钢管1的各纵筋11在对接处与相邻的第二拱肋钢管2的对应纵筋11相连接，该处所述的相邻连接的纵筋11为本实施例中同一根纵筋11；沿纵筋11的轴向间隔布设多个箍筋12，即从劲性骨架拱肋的一端至另一端等距间隔布置箍筋12，这样形成了从首段拱肋钢管14至尾段拱肋钢管14的钢筋网；实施例1中各拱肋钢管14的外侧和各对接处均设有外包混凝土10，而本实施例中，施工时支护模板从首段拱肋钢管14一直布设至尾段拱肋钢管14，上述钢筋网的所有纵筋11和箍筋12均埋设于外包混凝土10内；整个骨架拱肋采用栓焊节点，显著增强了整个劲性骨架钢管混凝土拱桥的拱肋节点结构承载能力和强度，将栓焊节点封装在外包混凝土10内，增强了栓焊节点的结构强度，能够适用于大跨度劲性骨架钢管混凝土拱桥的施工。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，其特征在于，栓焊节点包括第一拱肋钢管、第二拱肋钢管、栓焊对接结构、外包混凝土和钢筋网，所述第一拱肋钢管和所述第二拱肋钢管的管头对接，且对接处为栓焊对接结构，所述钢筋网布置在对接处外周，所述外包混凝土包覆在对接处外周，且所述钢筋网埋设于所述外包混凝土内。

2.根据权利要求1所述的大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，其特征在于，所述钢筋网和所述外包混凝土的截面形状同为圆形或方形。

3.根据权利要求2所述的大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，其特征在于，所述钢筋网包括纵筋和箍筋，所述纵筋平行于所述第一拱肋钢管或所述第二拱肋钢管，多根所述纵筋内接在所述箍筋的内侧。

4.根据权利要求1所述的大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，其特征在于，围绕所述对接处一周设有栓接区域和焊接区域，所述栓接区域和所述焊接区域设有至少两个，相邻所述栓接区域通过所述焊接区域间隔，相邻所述焊接区域通过所述栓接区域间隔。

5.根据权利要求4所述的大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，其特征在于，所述栓接区域设有栓接接头和栓接件，所述第一拱肋钢管的栓接接头和相邻第二拱肋钢管的栓接接头通过所述栓接件连接，所述焊接区域用于所述第一拱肋钢管和所述第二拱肋钢管焊接在一起。

6.根据权利要求5所述的大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，其特征在于，所述第一拱肋钢管的栓接接头与所述第二拱肋钢管的栓接接头的栓接面设为平滑面。

7.根据权利要求5所述的大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，其特征在于，所述栓接件设有垫圈，所述垫圈位于所述栓接接头和所述栓接件之间。

8.根据权利要求5所述的大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，其特征在于，所述栓接接头还设有加劲板，所述加劲板的一边连接在所述第一拱肋钢管外侧或所述第二拱肋钢管外侧，所述加劲肋的另一边连接并支撑在所述第一拱肋钢管的栓接接头或所述第二拱肋钢管的栓接接头。

9.根据权利要求1所述的大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋栓焊节点，其特征在于，所述第一拱肋钢管和所述第二拱肋钢管内灌注有核心混凝土。

10.大跨度钢管混凝土劲性骨架拱肋，其特征在于，采用权利要求1-9任一所述的栓焊节点，拱肋包括多个所述拱肋钢管，相邻所述拱肋钢管之间通过所述栓焊节点连接，多根所述纵筋的两端分别延伸至所述拱肋钢管的两端对应位置，所述拱肋钢管的各纵筋在对接处与相邻所述拱肋钢管的对应纵筋相连接，沿所述纵筋的轴向间隔布设多个所述箍筋，各所述拱肋钢管的外侧和各所述对接处均设有外包混凝土，所有所述纵筋和箍筋均埋设于所述外包混凝土内。

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