CN102528924A - 一种高强度环形部分预应力混凝土电杆及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，所述电杆整体长度为10m、13m或15m，所述架立圈(1)之间间距在30～60cm之间，所述架立圈(1)间距之间的偏差在(-20mm，20mm)范围内，所述螺旋筋(5)之间间距在40～70cm之间，所述螺旋筋(5)间距之间偏差在(-10mm，10mm)范围内，所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)之间的净距大于或者等于30mm，所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)之间的净距的偏差在(-5mm，5mm)范围内。同时，本发明还提供所述电杆的生产方法。本发明的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，具有高抗裂性和高抗拉强度，且制造、运输便捷。

Description

一种高强度环形部分预应力混凝土电杆及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种电杆，具体地，涉及一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，主要适用于架空配电线路用10m、13m、15m高强度环形部分预应力混凝土电杆。同时，本发明还提供所述电杆的生产方法。所述部分预应力混凝土电杆是相对于全预应力混凝土电杆而言的，部分预应力混凝土电杆允许电杆产生拉应力或允许构件出现有限制的细小裂缝。

背景技术

近年来，随着我国电力工业的快速发展，城乡工农业发展对输配电线路的要求也越来越高，由于电压等级和通量的不断提高，对混凝土电杆产品提出了新的更高的技术要求。在架空输配电线路设计中对杆型的选择一般分为三种：铁塔、钢管杆和混凝土电杆。然而，由于铁塔和钢管杆的耐腐蚀性较差、造价高、使用寿命短、占地面积大、安装流程繁琐、施工工期长，导致类似钢结构电杆逐步被市场所淘汰，混凝土电杆逐步受到用户青睐。

近几年来，随着我国农村电网改造和移动通讯建设的进行，环形混凝土电杆的生产和应用得到了迅猛的发展，各地都新办了许多电杆生产企业。然而，这些生产企业中，绝大多数生产规模较小，设备简陋，工艺不完善，生产出的混凝土电杆所存在的质量问题经常可见。

为了推动混凝土与水泥制品行业的技术进步，鼓励技术创新，我国发布了由中国混凝土与水泥制品协会制定的《混凝土与水泥制品行业技术进步指南(2009)》。其中强调要以市场为导向，重点发展高(高强、高工压、高耐久性)、大(大口径、大规格、大弯矩)、新(新型建材及制品)、特(特殊功能、特殊用途、特殊规格)的水泥制品，如预应力高强混凝土管桩，例如高强度环形部分预应力混凝土电杆。

部分预应力混凝土电杆是相对于全预应力混凝土电杆而言的。全预应力混凝土电杆施加预应力的程度，是以结构在标准荷载下，电杆受拉区边缘不出现拉应力；部分预应力混凝土电杆则允许电杆产生拉应力或允许构件出现有限制的细小裂缝。

其中，检验预应力混凝土电杆强度的一个重要标准为开裂弯矩。所述开裂检验弯矩，又称裂缝弯矩，即当构件在消压状态下继续加载，载面下缘出现拉应力且混凝土未开裂，此状态为部分预应力混凝土A类构件。然后，使受拉区混凝土应力达到极限抗拉强度使得应力状态，即为抗裂极限状态，此时的荷载弯矩就成为开裂(裂缝)弯矩。综上，在消压状态出现后，手拉去混凝土的应力状态，就如同普通钢筋混凝土一样，但是由于预应力混凝土的开裂弯矩，要不同截面、同材料的普通钢筋混凝土的开裂弯矩大一个消压弯矩，这说明了预应力混凝土电杆的优越性，即在外荷载作用下，可大大推迟混凝土电杆裂缝的出现。其中，A类构件，即对构件控制界面受拉边缘的拉应力加以限制的混凝土电杆。因此，混凝土电杆的开裂检验弯矩越高，表明混凝土电杆的强度越高，出现裂缝的几率越小。

此外，经过相关理论计算，选用同样锥度和混凝土强度的电杆，其梢径增加一倍，则电杆的抗弯矩荷载将增大4.8倍。所以在确定了杆段标准弯矩数据后，需对原有的电杆梢径进行相应的变动，但是在设计时梢径也不能过多地增加，因为电杆除了满足功能和结构强度外，还需要受生产制造、运输等各方面条件的限制，如电杆需要离心成型，过大的梢径需要较大功率的离心机及大规格的钢模，需要调整运输用的起吊设备等等。因此，在生产预应力混凝土电杆是，要综合结构受力、生产制造、运输等多方面因素考虑，并进行反复计算，从而确定高强度环形部分预应力混凝土结构和长度的最佳方案。

为得出上述的最佳方案，国内存在如下技术文献：

申请号：200710027089.0，名称：预应力混凝土电杆及其生产工艺，主要适用于如下尺寸的电杆：Φ190×18m，Φ230×18m，Φ310×18m，Φ350×18m，Φ230×15m，Φ190×12m，Φ190×15m，Φ350×12m，使所述电杆的最高弯矩值较国家标准有较大提高。然而其在15m以下长度的电杆中，梢径最大值仅为Φ350mm，且主要适用于12～18m长的混凝土电杆。虽然其提供的电杆具有较高的弯矩值，但还是不能符合高强度电杆对抗裂、裂缝宽度、承载力检验弯矩和挠度检验等力学性能的要求。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种高强度环形部分预应力混凝土电杆及其生产方法，所述电杆具有高抗裂性和高抗拉强度，且制造、运输便捷。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，所述电杆整体长度为10m、13m或15m，所述电杆的混凝土内部设置有纵向受力钢筋，所述纵向受力钢筋包括预应力钢筋和非预应力钢筋，所述预应力钢筋和非预应力钢筋间隔交替布置，所述纵向受力钢筋内侧设置有架立圈，所述纵向受力钢筋外侧设置有螺旋筋，其特征在于：

所述架立圈之间间距在30～60cm之间，所述架立圈间距之间的偏差在(-20mm，20mm)范围内，所述螺旋筋之间间距在40～70cm之间，所述螺旋筋间距之间偏差在(-10mm，10mm)范围内，所述预应力钢筋和非预应力钢筋之间的净距大于或者等于30mm，所述预应力钢筋和非预应力钢筋之间的净距的偏差在(-5mm，5mm)范围内。

根据本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，采用的是，所述纵向受力钢筋的直径小于或者等于壁厚的2/5，所述非预应力钢筋的根数为6根以上。

根据本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，采用的是，所述电杆整体为锥形杆，锥度为1∶75，所述电杆采用分段制造，每段电杆之间通过钢板圈进行连接，所述钢板圈通过电弧焊与非预应力钢筋端部连接。

根据本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，采用的是，所述纵向受力钢筋具有净保护层，所述净保护层的厚度大于或者等于15mm。

根据本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，采用的是，所述预应力钢筋为预应力混凝土用钢丝。

根据本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，采用的是，所述非预应力钢筋为热轧带肋钢筋或热轧光圆钢筋。

根据本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，采用的是，所述架立圈为热轧光圆钢筋或冷拔低碳钢丝，所述架立圈的垂直偏差度小于或者等于架立圈直径的1/40。

根据本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，采用的是，所述螺旋筋的直径为4～6mm，所述螺旋筋为冷拔低碳钢丝，所述螺旋筋在电杆两端部位置分别紧密缠绕3～5圈。

根据本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，采用的是，所述长度为10m的电杆的梢径为Φ265～275mm；所述长度为13m的电杆的梢径为Φ225～235mm；所述长度为15m的电杆的梢径为Φ300～305mm或Φ400～405mm。

同时，本发明还提供一种高强度环形部分预应力混凝土电杆的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)、将所述预应力钢筋和非预应力钢筋调直定长，然后，将所述预应力钢筋和非预应力钢筋间隔、成环形布置，将架立圈内接于所述预应力钢筋和非预应力钢筋内侧，在纵向上每30～60cm设置一架立圈1，在所述预应力钢筋和非预应力钢筋外侧缠绕螺旋筋，在纵向上每40～70cm设置一螺旋筋，编网成笼，制得骨架；

(B)、混凝土搅拌工序：砂石应按工艺规定进行筛选清理，高强水泥进行电子称量，并按要求将水泥用量的掺量和高效减水剂进入混凝土搅拌工序，制得所述混凝土；

(C)、将步骤(A)中成型的骨架装入钢模里，而后灌入步骤(B)中制得的混凝土，经离心成型，蒸汽养护，继而制成一段所述高强度环形部分预应力混凝土电杆；

(D)、将步骤(C)中制得的一段混凝土电杆与另一段混凝土电杆用钢板圈通过电弧焊与非预应力钢筋端部焊接，如此，将3～4段步骤(C)中制得的混凝土电杆依次顺序连接，一段混凝土电杆长度3～5m，从而制得一根高强度环形部分预应力混凝土电杆。

本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆的有益效果在于：

一、通过预应力钢筋和非预应力钢筋的混合配筋，预应力钢筋为预应力混凝土用钢丝，非预应力钢筋为热轧带肋钢筋或热轧光圆钢筋，以及对预应力钢筋和非预应力钢筋间净距的限制、以及净距间偏差的精确控制，使所述电杆具有良好的抗裂性和韧性，同时达到节省材料、降低生产成本的目的；

二、通过采用分段制造，每段电杆之间通过钢板圈进行连接，所述钢板圈通过电弧焊与非预应力钢筋端部连接，预应力钢筋露出每段电杆外的端部位置进行镦头处理，且对镦头处理后的部位进行防腐处理，使得所述混凝土电杆易于制造、组装拼接以及运输；

三、通过采用强度为C70的混凝土，提高了所述电杆的有效压应力，配筋率和预应力钢筋的握裹力，从而解决电杆的开裂缺陷，提高其耐腐蚀、抗冲击能力；

四、通过采用螺旋筋缠绕纵向受力钢筋，并对螺旋筋之间间距偏差进行控制，使得所述电杆内部结构更加紧凑、坚固，材料更加节省，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆的结构示意图。

图中，1、架立圈 2、预应力钢筋 3、非预应力钢筋 4、混凝土 5、螺旋筋。

具体实施方式

下面结合附图对为本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆作进一步的解释说明。

所述高强度环形部分预应力混凝土电杆的生产流程如下：

(A)、将所述预应力钢筋2和非预应力钢筋3调直定长后，进入骨架成型工序：将所述预应力钢筋2和非预应力钢筋3间隔、成环形布置，架立圈1内接于所述预应力钢筋2和非预应力钢筋3内侧，在纵向上每30～60cm设置一架立圈1，所述预应力钢筋2和非预应力钢筋3外侧缠绕螺旋筋5，在纵向上每40～70cm设置一螺旋筋5，编网成笼；

其中，所述纵向受力钢筋(包括预应力钢筋2和非预应力钢筋3)的直径小于或者等于壁厚的2/5，纵向受力钢筋具有净保护层，所述净保护层的厚度大于或者等于15mm，所述非预应力钢筋3的根数为6根以上；预应力钢筋2下料后，其下料长度相对误差应不大于下料钢筋长度的1.5/10000；所述预应力钢筋2不得有接头；预应力钢筋2和非预应力钢筋3之间净距应大于或者等于30mm；所述螺旋筋5直径为4～6mm，且所述螺旋筋5在电杆两端部位置分别紧密缠绕3～5圈。

所述预应力钢筋2为预应力混凝土用钢丝；所述非预应力钢筋3为热轧带肋钢筋或热轧光圆钢筋；所述架立圈1为热轧光圆钢筋或冷拔低碳钢丝；所述螺旋筋5为冷拔低碳钢丝。

而且待骨架成型后，各构件尺寸应符合如下要求：

a)、所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)之间的净距的偏差在(-5mm，5mm)范围内；

b)、所述架立圈1之间间距偏差在(-20mm，20mm)范围内；

c)、所述螺旋筋5之间间距偏差在(-10mm，10mm)范围内，所述架立圈1的垂直偏差度小于或者等于架立圈1直径的1/40。

(B)、混凝土搅拌工序：砂石应按工艺规定进行筛选清理，高强水泥进行电子称量，并按要求将水泥用量的掺量和高效减水剂进入混凝土搅拌工序。

其中，所述水泥应采用大于52.5MPa的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，不得使用火山灰质硅酸盐水泥；拌制混凝土的水宜用饮用水；混凝土4的强度等级为C70，混凝土4脱模强度不低于设计标号的70％。

(C)、将成型的骨架装入钢模里，而后灌入混凝土4，经离心成型，蒸汽养护，继而制成一段所述高强度环形部分预应力混凝土电杆(横截面如图1所示)。其中，一段高强度环形部分预应力混凝土电杆的长度为3～5m。

(D)、将3～5段电杆之间通过钢板圈(未图示，下同)进行连接，所述钢板圈通过电弧焊与非预应力钢筋3端部焊接，从而制得一根高强度环形部分预应力混凝土电杆。

其中，预应力钢筋2露出整根电杆外的端部位置进行镦头处理，镦头的承力面应在同一平面内，外露的纵向受力钢筋镦头应采取有效防腐措施处理。

其中，镦头，即将钢筋端部镦粗，作为预应力钢筋或冷拉时钢筋的锚固头的机械。通常采用镦头机完成上述工作。镦头机有机械和液压两种。液压镦头机的工作原理为：液压缸推动夹具将钢筋夹紧时，其镦头压模向前移动，将钢筋头挤压镦粗，而后弹簧将压模推回，放松夹具，即完成一次镦头。

本发明所提供的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆的力学性能如下：

抗裂、裂缝宽度、承载力检验弯矩和挠度检验，符合下列要求：

A、部分预应力混凝土电杆加荷至开裂检验弯矩的80％时，不得出现裂缝；加荷至开裂检验演剧时，裂缝宽度小于0.10mm。电杆长度小于或者等于10m、13m或15m时，杆顶挠度小于(L1+L3)/35；

B、电杆在加荷至承载力检验弯矩时，未出现如下情况：

a)、受拉区裂缝宽度达1.5mm，或受拉钢筋被拉断；

b)、受压区混凝土破坏；

c)、挠度大于或等于(L1+L3)/10。

其中，上述L1为荷重点高度；L3为梢端至荷重点距离。

其中，所述10m、13m或15m高强度环形部分预应力混凝土电杆开裂检验弯矩和开裂检验荷载如下表所示：

所述所述10m、13m或15m高强度环形部分预应力混凝土电杆外观质量要求入下表所示：

所述保护层厚度允许偏差如下表所示：(表中单位为mm)

以上描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，前述具体的描述不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，所述电杆整体长度为10m、13m或15m，所述电杆的混凝土(4)内部设置有纵向受力钢筋，所述纵向受力钢筋包括预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)，所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)间隔交替布置，所述纵向受力钢筋内侧设置有架立圈(1)，所述纵向受力钢筋外侧设置有螺旋筋(5)，其特征在于：

所述架立圈(1)之间间距在30～60cm之间，所述架立圈(1)间距之间的偏差在(-20mm，20mm)范围内，所述螺旋筋(5)之间间距在40～70cm之间，所述螺旋筋(5)间距之间偏差在(-10mm，10mm)范围内，所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)之间的净距大于或者等于30mm，所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)之间的净距的偏差在(-5mm，5mm)范围内。

2.根据权利要求1所述的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，其特征在于：所述纵向受力钢筋的直径小于或者等于壁厚的2/5，所述非预应力钢筋(3)的根数为6根以上。

3.根据权利要求1所述的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，其特征在于：所述电杆整体为锥形杆，锥度为1∶75，所述电杆采用分段制造，每段电杆之间通过钢板圈进行连接，所述钢板圈通过电弧焊与非预应力钢筋(3)端部连接。

4.根据权利要求1所述的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，其特征在于：所述纵向受力钢筋具有净保护层，所述净保护层的厚度大于或者等于15mm。

5.根据权利要求1所述的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，其特征在于：所述预应力钢筋(2)为预应力混凝土用钢丝。

6.根据权利要求1所述的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，其特征在于：所述非预应力钢筋(3)为热轧带肋钢筋或热轧光圆钢筋。

7.根据权利要求1所述的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，其特征在于：所述架立圈(1)为热轧光圆钢筋或冷拔低碳钢丝，所述架立圈(1)的垂直偏差度小于或者等于架立圈(1)直径的1/40。

8.根据权利要求1所述的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，其特征在于：所述螺旋筋(5)的直径为4～6mm，所述螺旋筋(5)为冷拔低碳钢丝，所述螺旋筋(5)在电杆两端部位置分别紧密缠绕3～5圈。

9.根据权利要求1所述的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆，其特征在于：所述长度为10m的电杆的梢径为Φ265～275mm；所述长度为13m的电杆的梢径为Φ225～235mm；所述长度为15m的电杆的梢径为Φ300～305mm或Φ400～405mm。

10.一种如权利要求1所述的一种高强度环形部分预应力混凝土电杆的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)、将所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)调直定长，然后，将所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)间隔、成环形布置，将架立圈(1)内接于所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)内侧，在纵向上每30～60cm设置一架立圈1，在所述预应力钢筋(2)和非预应力钢筋(3)外侧缠绕螺旋筋(5)，在纵向上每40～70cm设置一螺旋筋(5)，编网成笼，制得骨架；

(B)、混凝土搅拌工序：砂石应按工艺规定进行筛选清理，高强水泥进行电子称量，并按要求将水泥用量的掺量和高效减水剂进入混凝土搅拌工序，制得所述混凝土(4)；

(C)、将步骤(A)中成型的骨架装入钢模里，而后灌入步骤(B)中制得的混凝土(4)，经离心成型，蒸汽养护，继而制成一段所述高强度环形部分预应力混凝土电杆；

(D)、将步骤(C)中制得的一段混凝土电杆与另一段混凝土电杆用钢板圈通过电弧焊与非预应力钢筋(3)端部焊接，如此，将3～4段步骤(C)中制得的混凝土电杆依次顺序连接，一段混凝土电杆长度3～5m，从而制得一根高强度环形部分预应力混凝土电杆。

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