钢管外法兰接头、钢管拱肋及其连接方法和接头设计方法与流程

技术特征：
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1-7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℃-180℃后进行熔焊；s6：焊缝检查：对焊缝区域进行超声波内部探伤，清磨焊缝并检查外观质量。
11.如权利要求10所述的钢管拱肋的连接方法，其特征在于，所述s1具体包括：采用数控火焰切割机切割板材，制得端板（81）、翼板（82）和连接板（3）；成型缺口槽（4）；端板（81）一侧面上铣削成型对接面（5）；端板（81）设置定位孔（83）；将端板（81）垂直焊接在两个翼板（82）之间，分别成型第一对接件（1）和第二对接件（2）；将第一对接件（1）、第二对接件（2）和连接板（3）层叠配套后同时钻孔，成型连接孔（84）；制得u型结构的外法兰接头（8）。12.如权利要求11所述的钢管拱肋的连接方法，其特征在于，所述s2具体包括：在拱肋节段的每一待焊接管件（6）环周设置至少一个u型结构的外法兰接头（8），且将翼板（82）保持与待焊接管件（6）轴线重合的方向焊接，使端板（81）与待焊接管件（6）轴线垂直，第一对接件（1）和第二对接件（2）对接后，端板（81）与两待焊接管件（6）之间焊缝（7）错位设置；所述s3具体包括：通过设置在所述端板（81）上的对接面（5）和定位孔（83）定位对齐，通过螺栓连接固定所述连接板（3）和所述端板（81）。13.如权利要求10所述的钢管拱肋的连接方法，其特征在于，所述s1具体包括：采用数控火焰切割机切割板材，成型缺口槽（4），将板材层叠配套后同时钻孔，成型连接孔（84），制得i型结构的外法兰接头（9）；所述s2包括：在拱肋节段的每一待焊接管件（6）环周设置至少一个i型结构的外法兰接头（9）。14.如权利要求10所述的钢管拱肋的连接方法，其特征在于，所述s4具体包括如下步骤：s4.1：对待焊接拱肋节段进行顺序编号；s4.2：将第n个拱肋节段的拱顶端保持静态，将第n 1个拱肋节段的拱脚侧靠近，通过外法兰接头对齐定位，n为大于或等于1的正整数；s4.3：采用冲钉进行连接孔（84）对位；s4.4：对位结束后，取下冲钉，用螺栓将连接板（3）分别与第一对接件（1）和第二对接件（2）连接固定。15.如权利要求14所述的钢管拱肋的快速连接方法，其特征在于，s4还包括s4.5：循环进行s4.2-s4.4形成两道以上待焊接的环焊缝再进行s5。16.如权利要求8所述钢管拱肋用外法兰接头的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：通过模拟软件对拱肋节段安装过程进行数值模拟计算，得到安装第n 2个拱肋节段的工况时，第n 1个和第n个拱肋节段之间接头处的内力，n为大于等于1的正整数，所述内力包括轴力和弯矩；比较各工况下接头处内力，获得最大工况内力；根据最大工况内力，通过模拟软件对外法兰接头进行数值模拟计算；确定外法兰接头在承受相当于最大工况内力的压力时，螺栓型号、螺栓数量和单环焊缝环周设置外法兰接头数量是否满足设计要求，所述设计要求包括环焊缝焊接前，第n个拱肋节段与第n 1个拱肋节段之间的连接强度至少满足第n 2个拱肋节段的安装；若不满足设计要求，调整螺栓型号、螺栓数量或单环焊缝环周设置外法兰接头数量。

技术总结
本发明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
受保护的技术使用者：广西路桥工程集团有限公司
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2022/10/25