钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段钢结构冲压连接板

技术领域

本发明涉及金属板加工及处理技术领域，具体涉及一种钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段钢结构冲压连接板。

背景技术

钢桁腹杆-混凝土组合拱桥是在传统劲性骨架外包混凝土拱桥的基础之上进行结构优化得到的一种新型拱桥结构形式，该桥型采用钢桁腹杆替代混凝土腹板，可减轻主拱圈自重约30%，从而为主拱圈预制吊装施工创造条件，钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈采用预制吊装施工，主拱圈接头连接是节段安装的关键所在。

常规的主拱圈节段接头构造是先进行法兰盘栓接，待节段安装完成后进行湿接缝钢筋混凝土施工。该种接头形式钢筋和法兰盘的空间干扰大，法兰盘的焊接和螺栓连接均受周圈钢筋的干扰，节段安装完成后湿接缝接头处钢筋连接难度大，高空采用挤压套筒或焊接施工难度大、效率低，湿接缝混凝土浇筑完成后养护时间长，影响主拱圈节段吊装工期。

为解决上述问题，目前取消钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段接头钢筋混凝土湿接缝，直接采用钢结构连接，钢结构通过高强螺栓分别与相邻的两节段连接，以便于高效快速施工，降低施工难度，节约主拱圈吊装工期，同时减少高空作业，降低高空作业安全风险。在实施过程中，为了保证足够的连接面积，使用板体单元作为上述钢结构从而实现两节段的连接，是较为合适的做法，但是普通的平面板体单元在使用的过程中由于没有弹性的伸缩量，可能因气候的变化而发生与钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段不同程度的伸缩变化，这种情况会给高强螺栓造成较大的剪切力，从而降低连接可靠性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明中提供了钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段钢结构冲压连接板，从而有效解决背景技术中所指出的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段钢结构冲压连接板，包括：

至少一层板体单元及加强结构；

所述板体单元包括平板基体，以及在所述平板基体上平行间隔并列设置的若干条第一折弯带，并列方向为两节段的对接方向，所述第一折弯带沿垂直于两节段对接的方向设置，所述第一折弯带包括相对于所述平板基体一侧的第一凸起侧，以及相对于所述平板基体另一侧的第一凹陷侧；

所述加强结构包括若干平行间隔并列设置的带状结构，并列方向垂直于所述第一折弯带的并列方向，所述带状结构沿两节段的对接方向设置，且与所述平板基体贴合使用；

在所述平板基体上，位于所述第一折弯带及带状结构之间的平板区域内设置贯通孔，供连接件安装。

进一步地，所述平板基体上还平行间隔并列设置若干第二折弯带，并列方向垂直于所述第一折弯带的并列方向，所述第二折弯带沿两节段对接的方向设置，与所述第一折弯带交叉设置，所述第二折弯带包括相对于所述平板基体一侧的第二凸起侧，以及相对于所述平板基体另一侧的第二凹陷侧，所述第二凹陷侧与所述第一凹陷侧位于同侧，所述第二凹陷侧用于容纳所述带状结构。

进一步地，所述第一折弯带和所述第二折弯带采用冲压成型工艺一次冲压制成，所述第一折弯带的凹陷深度大于第二折弯带的凹陷深度。

进一步地，包括两层板体单元和加强结构，所述加强结构设置于两层所述板体单元之间，并与两层所述板体单元贴合设置，两层所述板体单元上所述第一折弯带的所述第一凹陷侧相对设置。

进一步地，两层所述板体单元之间还设有连接套，所述连接套在所述平板区域位置处贯穿两层所述板体单元，且分别与两层所述板体单元连接，并提供供所述连接件安装的所述贯通孔。

进一步地，所述连接套通过过盈配合的方式与两层所述板体单元连接。

进一步地，所述连接套包括连接设置的凸沿和连接段，所述连接段贯穿两层所述板体单元的贯通孔，用于连接两层所述板体单元，所述凸沿与所述平板区域表面贴合，且所述凸沿的高度与所述第一凸起侧的高度相等。

进一步地，所述连接套贯穿两层所述板体单元且安装到位后，再加工所述贯通孔。

进一步地，所述连接套内的所述贯通孔加工完成后，再完成所述连接套相对于两层所述板体单元的安装。

一种钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段钢结构冲压连接板，包括：

两层板体单元；

所述板体单元包括平板基体，以及在所述平板基体上平行间隔并列设置的若干条第一折弯带，并列方向为两节段的对接方向，所述第一折弯带沿垂直于两节段对接的方向设置，所述第一折弯带包括相对于所述平板基体一侧的第一凸起侧，以及相对于所述平板基体另一侧的第一凹陷侧；

两层所述板体单元上第一折弯带的第一凹陷侧相对设置形成加强空间；

在所述平板基体上，位于所述第一折弯带平板区域内设置贯通孔，供连接件安装。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

通过设置至少一层板体单元及加强结构，板体单元包括平板基体以及在平板基体上平行间隔并列设置的若干第一折弯带，第一折弯带起到缓冲作用，有助于吸收或减轻因相邻两节段的热胀冷缩等形状变化而受到的作用力，通过自身形状的变化而降低对于连接相邻两节段和连接板的高强螺栓所受到的剪切力，从而使得连接更加稳定可靠，提高了连接的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为连接板在两节段上的侧视图；

图2为在第一种实施方式中连接板的结构示意图；

图3为在第二种实施方式中连接板的结构示意图；

图4为在第二种实施方式中连接板的局部爆炸图；

图5为在第二种实施方式中，两节段侧壁安装连接板的结构示意图；

图6为在第二种实施方式中，两层板体单元相对设置的结构示意图；

图7为在第二种实施方式中，连接套的一种实施方式的结构示意图；

图8为在第二种实施方式中，连接套的另一种实施方式的结构示意图；

图9为在第二种实施方式中，连接套贯穿两层所述板体单元且安装到位后，再加工所述贯通孔的结构示意图；

图10为在第二种实施方式中，连接套装入两层所述板体单元的结构示意图；

图11为板体单元上的第一折弯带和第二折弯带采用冲压成型工艺一次冲压制成的示意图；

图12为在第二种实施方式中，两层板体单元相对设置的过程示意图；

图13为在第二种实施方式中，加强结构装入第二凹陷的结构示意图；

图14为连接板在第三种实施方式中的结构示意图。

附图标记：100、连接板；1、板体单元；11、平板基体；111、第一折弯带；111a、第一凸起侧；111b、第一凹陷侧；111c、加强空间；112、第二折弯带；121a、第二凸起侧；121b、第二凹陷侧；113、贯通孔；2、加强结构；21、带状结构；3、连接件；4、连接套；41、凸沿；42、连接段；

01、节段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至13所示：一种钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段钢结构冲压连接板，包括：

至少一层板体单元1及加强结构2；

板体单元1包括平板基体11，以及在平板基体11上平行间隔并列设置的若干条第一折弯带111，并列方向为两节段01的对接方向，第一折弯带111沿垂直于两节段01对接的方向设置，第一折弯带111包括相对于平板基体11一侧的第一凸起侧111a，以及相对于平板基体11另一侧的第一凹陷侧111b；第一折弯带111起到缓冲作用，有助于吸收或减轻因相邻两节段01的热胀冷缩等形状变化而受到的作用力，通过自身形状的变化而降低对于连接相邻两节段01和连接板100的高强螺栓所受到的剪切力，从而使得连接更加稳定可靠；

加强结构2包括若干平行间隔并列设置的带状结构21，并列方向垂直于第一折弯带111的并列方向，带状结构21沿两节段01的对接方向设置，且与平板基体11贴合使用；带状结构21的设置作为连接板的支撑加强结构2，使得连接板100实现缓冲作用的同时，保证足够的强度，提高了连接板100的整体刚性和稳定性，带状结构21与第一折弯带111垂直设置，可以有效增强连接板100在对接方向上的抗弯能力；

在平板基体11上，位于第一折弯带111及带状结构21之间的平板区域内设置贯通孔113，供连接件3安装。具体的，贯通孔113的大小需要略大于连接件3的直径，从而方便连接件3顺利通过贯通孔113，贯通孔113同时也可配合第一折弯带111的形变，而共同适应温度变化使材料产生的膨胀或收缩，具体贯通孔113的尺寸，可以根据材料的热膨胀系数计算得到和计算预期的温度范围得到可能产生的尺寸变化，通过适当增加贯通孔113的尺寸，以提供必要的空间来适应这些变化，可减少因温度变化导致的应力集中的影响，增加了连接板100的稳定性，这对应桥梁结构的连接是有益的。

安装时，连接板100设于两节段01的侧壁，使得第一折弯带111与两节段01的对接方向垂直设置，沿平行两节段01对接的方向插入若干带状结构21，在贯通孔113内安装连接件3而连接至两节段01内部即可，带状结构21无需与桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段01和板体单元1建立连接，在桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段01和板体单元1相对靠近的过程中可自然的实现带状结构21的挤压固定，此种贴合而不连接的方式可允许板体单元1相变的产生，从而保证上述缓冲作用的顺利实现。当然，为了保证带状结构21的安装稳定性，可在板体单元1上额外安装固定环结构以供带状结构21贯穿，从而在允许带状结构21和板体单元1发生相对位移的同时，使得带状结构21获得更加稳定的安装状态，或者可提前完成带状结构21与板体单元1的预装。基于上述预装的需求，除安装固定环结构外，也可通过合理分布的若干焊点结构而首先完成带状结构21相对于板体单元1的局部焊接，从而保证安装过程中二者相对位置的稳定性，而在安装完成后的实际使用过程中，当二者的形变量不同时，焊点可在二者之间因不同形变而产生的作用力下自然破坏，从而保证板体单元1技术效果的实现。连接件3进入桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段01的深度可根据实际的需要具体选择，以保证稳定的连接要求，上述连接板100结构简单，安装方便，安装效率高，缩短主拱圈节段01吊装工期。

连接板100的安装数量和两节段01的截面外形有关，两节段01的截面外形可以为发明附图中的四边形，可以是其他形状，可以是部分侧面安装，也可以是全部侧面安装，根据结构承受的力而合理设置安装板的位置和数量。

作为带状结构21的一种实施方式，带状结构21可以为钢筋切断而成的圆柱体结构，此种方式可以简化施工过程，降低制造成本，提高施工效率，带状结构21也可以是其他形状的钢性结构。

作为连接板100的第一种实施方式：如图2所示，连接板100包括一层板体单元1和若干加强结构2，安装时，将连接板100放置于两节段01的侧壁上，使得第一折弯带111沿垂直于两节段01对接的方向设置，沿两节段01对接的方向插入若干加强结构2，使得连接板100具有抗弯曲的能力，在贯通孔113装入连接件3，增加了连接的稳定性，依此类推，完成两节段01多个侧壁的安装。

作为上述实施例的优选，平板基体11上还平行间隔并列设置若干第二折弯带112，并列方向垂直于第一折弯带111的并列方向，第二折弯带112沿两节段01对接的方向设置，与第一折弯带111交叉设置，第二折弯带112包括相对于平板基体11一侧的第二凸起侧121a，以及相对于平板基体11另一侧的第二凹陷侧121b，第二凹陷侧121b与第一凹陷侧111b位于同侧，第二凹陷侧121b用于容纳带状结构21，一方面，第二凹陷侧121b为带状结构21提供安装空间，便于带状结构21的安装，使得带状结构21的安装更为方便和有效，有助于提高施工效率；另一方面，第二折弯带112可以增加平板基体11的刚度，从而可在同等的强度要求下降低平板基体11的用料，降低成本；另外，带状结构21设于第二凹陷侧121b的内部，保证平板基体11与两节段01的侧壁接触，增加了平板基体11连接的稳定性。

在本实施例中，第一折弯带111和第二折弯带112采用冲压成型工艺一次冲压制成，第一折弯带111的凹陷深度大于第二折弯带112的凹陷深度。保证第一折弯带111形状的完整性，起到更好的缓冲的效果，冲头的形状为多个十字型结构排列而成，可以一次冲压出第一折弯带111和第二折弯带112，提高成产效率，减少废料的产生，且一体成型，保证每个第一折弯带111尺寸的一致性，保证缓冲结构的稳定性。为了保证第一折弯带111能够通过相变而实现缓冲，其凹陷深度大于第二折弯带112的凹陷深度，其凹陷侧底部与带状结构21之间的间隙则为允许形变的空间。

作为连接板100的第二种实施方式，如图3所示，包括两层板体单元1和加强结构2，加强结构2设置于两层板体单元1之间，并与两层板体单元1贴合设置，两层板体单元1上第一折弯带111的第一凹陷侧111b相对设置。

作为上述实施例的优选，两层板体单元1之间还设有连接套4，连接套4在平板区域位置处贯穿两层板体单元1，且分别与两层板体单元1连接，并提供供连接件3安装的贯通孔113。具体的，将连接套4装入两层板体单元1的贯通孔113内，对两层板体单元1进行对扣组合定位，在本优选方案中，当设置了上述实施例中的第二折弯带112时，两板体单元1上的第二折弯带112也同样会在定位后对扣设置，而形成通腔，通腔可方便带状结构21的安装，两层板体单元1、连接套4和带状结构21组成了一个模块，可在车间内批量生产组装后运到现场，简化现场的组装工作，提高施工效率。

在本实施例中，连接套4通过过盈配合的方式与两层板体单元1连接。具体的，如图7所示，连接套4的一种实施方式，连接套4可采用筒状结构，先制作整根的条状套筒结构，再将整根的条状套筒切断成筒状结构的连接套4，此种方式，连接套4加工方便，效率高，成本低，上述过盈配合的方式可有效降低产品零部件的使用。

作为连接套4的另一种实施方式，参考图8、9，连接套4包括连接设置的凸沿41和连接段42，连接段42贯穿两层板体单元1的贯通孔113，用于连接两层板体单元1，凸沿41与平板区域表面贴合，且凸沿41的高度与第一凸起侧111a的高度相等。安装时，带有凸沿41的一侧朝向双节段01的侧壁，一方面，凸沿41增加板体单元1与两节段01侧壁的支撑点，支撑点的增加有助于分散荷载，减轻局部压力，提高整体结构的稳定性；另一方面，安装时，凸沿41提供较大的受力面积，便于将连接套4敲入板体单元1上的孔位贯通孔113内，防止连接段42的变形，保护了连接套4的连接段42；还有，凸沿41可以防止连接套4向外部窜动掉落的风险，增加了连接板100结构的稳定性。

作为连接套4内贯通孔113加工的一种方式：继续参考图9，连接套4贯穿两层板体单元1且安装到位后，再加工贯通孔113。由于连接套4在敲入两板体单元1上的孔位时内部是实心的，该种加工方式，防止敲入连接套4的过程中连接套4的变形，连接套4敲入板体单元1后再加工贯通孔113，保证贯通孔113的尺寸的精度，贯通孔113的尺寸比连接件3的尺寸大，以提供必要的空间来适应热膨胀系数的变化，保持连接的稳定性。

作为连接套4内贯通孔113加工的另一种方式，如图8所示，连接套4内的贯通孔113加工完成后，再完成连接套4相对于两层板体单元1的安装。简化现场安装过程，连接套4在安装时不再需要现场进行加工，这有助于减少施工时间和人力成本。

作为连接板的第三种实施方式，如图14所示，一种钢桁腹杆-混凝土组合拱桥主拱圈节段01钢结构冲压连接板100，包括：两层板体单元1；

板体单元1包括平板基体11，以及在平板基体11上平行间隔并列设置的若干条第一折弯带111，并列方向为两节段01的对接方向，第一折弯带111沿垂直于两节段01对接的方向设置，第一折弯带111包括相对于平板基体11一侧的第一凸起侧111a，以及相对于平板基体11另一侧的第一凹陷侧111b；

两层板体单元1上第一折弯带111的第一凹陷侧111b相对设置形成加强空间111c；

在平板基体11上，位于第一折弯带111平板区域内设置贯通孔113，供连接件3安装。此种方式，两个第一折弯带111对扣设置形成加强空间111c，加强空间111c即可以防止板体单元1沿两节段01对接方向的弯曲向的沿双节段01对接方向的弯曲变形，加强空间111c又可以沿双节段01对接方向起到缓冲作用，有助于吸收或减轻因相邻两节段01的热胀冷缩等形状变化而受到的作用力，通过自身形状的变化而降低对于连接相邻两节段01和连接板100的高强螺栓所受到的剪切力，从而使得连接更加稳定可靠，该方式省去了带状结构21如钢筋的使用，安装方便，安装成本低。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。