CN101956399B - 砼预制构件塔桅式结构基础的水平连接系统构造 - Google Patents
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Abstract
砼预制构件塔桅式结构基础的水平连接系统构造为满足周期移动使用的塔桅式机械设备的反复拆装和重复使用的技术要求，采用钢和混凝土等不同材料，以机加工和焊接或铸造，或以模具成型的混凝土制作的包括固定端、张拉端和钢绞线孔道的预应力水平连接构造系统。该系统具有节约钢材、减少工艺程序进而大幅降低生产成本的效果，为塔桅式机械设备装配式砼预制构件基础的产业化提供了技术条件。
Description
技术领域 本发明涉及周期移动使用或固定使用的塔桅式机械设备砼预制构件装配式基础的后张法预应力水平连接构造。
背景技术 目前，建筑、电力、石油、信息、地矿、军事各领域的周期移动使用的如建筑固定式塔机、风力发电机、采油机、信号塔架、钻探机及大型陆基雷达等塔桅式结构基础，大都采用整体现浇砼基础，其明显弊端在于，资源利用率极低、施工周期长，寒冷地区制作周期更长，干旱地区施工困难，不能重复使用，同时造成大量资源浪费和环境污染。近年来已有砼预制构件组合式塔机基础问世，开辟了塔桅式机械设备基础组合式、重复使用、基础砼预制构件轻量化的方向和道路。但针对塔桅式机械设备组合基础重复使用和轻量化两大技术经济目标，存在砼预制构件水平连接系统构造复杂、制作工艺程序多、系统封闭性差等因素造成制作成本大、周期长、系统锈蚀严重造成重复使用次数少等产业化的不利因素。彻底突破这一技术瓶颈，大幅度减少占基础制作成本四分之一的预应力水平连接系统的工艺程序、降低制作成本同时延长系统的使用寿命对塔桅式机械设备砼预制构件装配式基础的产业化具有重要意义。
发明内容 本发明的目的和任务是提供一种较现有后张法预应力技术构造节约钢材、减少工艺程序、系统封闭性和抗锈蚀性能提高进而提高钢绞线重复使用次数而大幅降低生产及使用成本的预应力水平连接构造系统，为塔桅式机械设备砼预制构件装配式基础的产业化创造技术条件。
技术方案 本发明包括塔桅式机械设备砼预制构件装配式基础的预应力水平连接构造系统的固定端的3种构造形式、张拉端的2种构造形式和贯穿其间的钢绞线水平孔道的构造形式。
钢绞线孔道构造(301)由水平设置于组成基础砼结构整体的各砼预制构件内的空间交叉的剖面为圆形的n条钢绞线水平孔道(2)构成，该n为大于等于2的整数，每条钢绞线水平孔道(2)的纵向轴心相互连通使每条孔道的任意横向剖切位置的两侧的圆形剖面的圆心重合；钢绞线孔道构造(301)的 外壁为设置于砼内的钢或塑料管的管壁或预制构件的砼(1)；各条钢绞线孔道构造(301)的垂直投影交会于基础砼结构的平面中心；钢绞线(4)贯穿于钢绞线水平孔道(2)内，每道钢绞线水平孔道(2)的两个端头分别与钢绞线(4)的固定端构造1号(101)或固定端构造2号(102)或固定端构造3号(103)和张拉端构造1号(201)或张拉端构造2号(202)连通；如图1、2、3、4、5、6、7所示。
固定端构造1号(101)的构造：固定端钢封口套管(25)为内径外向端大内向端小的水平管，管内空腔部分为平截头圆锥体，固定端钢封口套管(25)的内径较大的圆环形底面与基础砼预制构件(22)的砼(1)的外立面相平，固定端钢封口套管(25)的内径较小的圆环形底面与固定端钢水平套管(24)的圆环形剖面的内径相同且与固定端钢水平套管(24)的水平外向端面连接，承压圈2号(23)的外径大于或等于固定端钢水平套管(24)的外径，承压圈2号(23)的中心的圆孔直径大于或等于钢绞线水平孔道(2)或钢管(3)的内径，承压圈2号(23)的外向面与固定端钢水平套管(24)的内向面连接；固定端过渡管1号(9)的横剖面为圆环形，固定端过渡管1号(9)的外向端的内径大于或等于承压圈2号(23)的内向面孔径，固定端过渡管1号(9)的外向端与承压圈2号(23)的内向面连接；钢管(3)的横剖面为圆环形，钢管(3)的外向端与固定端过渡管1号(9)的内向端连接；组合后的固定端钢封口套管(25)与固定端钢水平套管(24)、和承压圈2号(23)和固定端过渡管1号(9)和钢绞线水平孔道(2)或钢管(3)的纵向轴心重合为同一水平直线；钢绞线定位板(5)为圆柱体，其外径略小于固定端钢水平套管(24)的内径、钢绞线定位板(5)的厚度与钢绞线锚头(8)的长度之和小于固定端钢水平套管(24)的长度，钢绞线定位板(5)上设有与该圆柱体纵向轴心同方向的圆孔1号(28)m个，该m为大于等于1的整数，圆孔1号(28)的内径略大于钢绞线(4)的外径同时小于钢绞线锚头(8)的外径；固定端封闭件(10)为橡胶或塑料或木质的平截头圆锥体，该平截头圆锥体的上、下底面的内径与固定端钢封口套管(25)的外向端和内向端的内径对应相等；
固定端钢封口套管(25)、固定端钢水平套管(24)、承压圈2号(23)和固定端过渡管1号(9)的组合体为钢质，其制作工艺为机加工成零件后经组装焊接为一个组合体，或以铸造工艺一次成型为该组合体；如图3所示。
固定端构造2号(102)与固定端构造1号(101)的区别在于：固定端钢封口套管(25)的材料是与基础砼预制构件相同并融为一体的砼(1)；如图4所示。
固定端构造3号(103)与固定端构造1号(101)的区别在于：以固定端砼水平套管(27)替代固定端钢水平套管(24)，固定端钢封口套管(25)和固定端钢水平套管(24)的材料为与基础砼预制构件相同并融为一体的砼(1)；如图5所示。
张拉端构造1号(201)的构造：张拉端封口圈1号(11)的正立面为圆形环，在张拉端封口圈1号(11)的外向面上设有剖面为矩形且内径与张拉端封口圈1号(11)的孔径相同的圆环形凹槽1号(6)，张拉端封口圈1号(11)的外向垂直面与基础砼预制构件(22)的外立面砼(1)相平；张拉端过渡管1号(29)的横剖面为圆环形，张拉端过渡管1号(29)的外向端的内径大于或等于张拉端封口圈1号(11)的内径，张拉端过渡管1号(29)的外向端与张拉端封口圈1号(11)的内向面连接，张拉端过渡管1号(29)的内向端内径与钢绞线水平孔道(2)相同，张拉端过渡管1号(29)的内向端与钢管(3)的外向端连接，在张拉端封口圈1号(11)的外侧设有承压圈1号(12)，承压圈1号(12)的内径与张拉端封口圈1号(11)的内径相同，在承压圈1号(12)的外向面上设有剖面为矩形且其内径与承压圈1号(12)内径相同的圆环形凹槽3号(30)，在承压圈1号(12)的内向面上设有与圆环形凹槽1号(6)的矩形剖面相同且与圆环形凹槽1号(6)无间隙配合的圆环形凸键(31)，在承压圈1号(12)的外径面上设有外螺纹2号(21)；在承压圈1号(12)的外侧设有锚环(13)，锚环(13)为圆柱体，锚环(13)的外径与圆环形凹槽3号(30)的外径相同并相互配合，锚环(13)上设有纵轴与锚环(13)纵轴方向相同的内径内小外大的圆锥形孔(32)m个，该m为与钢绞线定位板(5)的圆孔1号(28)数量相同的大于等于1的整数； 圆锥形孔(32)的内向端内径略大于钢绞线(4)的直径，在圆锥形孔(32)与钢绞线(4)之间设有夹片(14)，配合后的锚环(13)与承压圈1号(12)与张拉端封口圈1号(11)与张拉端过渡管1号(29)与钢绞线水平孔道(2)纵向轴心重合为同一水平直线，剖面为矩形的封闭套筒端头圈1号(15)的内径面上设有内螺纹与承压圈1号(12)的外螺纹2号(21)配合，封闭套筒(17)的长度大于钢绞线(4)水平凸出于封闭套筒端头圈1号(15)外向面的长度，封闭套筒(17)的内径大于封闭套筒端头圈1号(15)的内径且小于或等于封闭套筒端头圈1号(15)的外径，封闭套筒(17)的内向端与封闭套筒端头圈1号(15)的外向面连接，且封闭套筒端头圈1号(15)与封闭套筒(17)的纵向轴心重合；在封闭套筒端头圈1号(15)的内向面与张拉端封口圈1号(11)或砼(1)的外向面之间有封闭胶圈(16)；如图6所示。
张拉端构造2号(202)的构造：张拉端过渡管2号(18)的正立面为圆形环，张拉端过渡管2号(18)的外向端内径大于或等于张拉端封口圈2号(33)的内径并与张拉端封口圈2号(33)的内向面连接，张拉端过渡管2号(18)的内向端内径与钢绞线水平孔道(2)或钢管(3)的内径相同；在张拉端封口圈2号(33)的外向面上设有剖面为矩形且内径与张拉端封口圈2号(33)内孔径相同的圆环形凹槽2号(7)，张拉端封口圈2号(33)的外向垂直面与基础砼预制构件(22)的砼(1)的外立面相平；锚环(13)为圆柱体，其外径与圆环形凹槽2号(7)的外径相同且配合，锚环(13)的内向垂直底面与圆环形凹槽2号(7)的垂直底面无间隙配合，锚环(13)的外径面上设有外螺纹1号(19)，锚环(13)上设有与锚环(13)纵轴同方向的直径外向端大、内向端小且内向端的内径略大于钢绞线(4)的外径的圆锥形孔(32)，圆锥形孔(32)的数量为m个，该m与钢绞线定位板(5)的圆孔1号(28)数量相同，为大于等于1的整数；组合装配合后的钢绞线水平孔道(2)或钢管(3)和张拉端过渡管2号(18)和张拉端封口圈2号(33)和锚环(13)的纵向轴心重合为同一水平直线，在圆锥形孔(32)的钢绞线(4)的外径面与圆锥形孔(32)的内径面之间有夹片(14)；封闭套筒端头圈2号 (20)的剖面为矩形，封闭套筒端头圈2号(20)的内孔径面上设有内螺纹与锚环(13)的外螺纹1号(19)配合，封闭套筒(17)的长度大于钢绞线(4)水平凸出于封闭套筒端头圈2号(20)的外向面的长度，封闭套筒(17)的内径大于封闭套筒端头圈2号(20)的内径且小于或等于封闭套筒端头圈2号(20)的外径，封闭套筒(17)的内向端与封闭套筒端头圈2号(20)的外向面连接，且封闭套筒端头圈2号(20)与封闭套筒(17)的纵向轴心重合；在封闭套筒端头圈2号(20)的内向面与张拉端封口圈2号(33)的或砼(1)的外向面之间有封闭胶圈(16)；张拉端构造1号(201)的张拉端过渡管1号(29)和张拉端封口圈1号(11)，以钢材经机加工后焊接组合为一体，或铸造成型；张拉端构造2号(202)的张拉端过渡管2号(18)和张拉端封口圈2号(33)，以钢材经机加工焊接组合为一体，或铸造成型；如图7所示。
有益效果 由于实现了塔桅式机械设备砼预制构件装配式基础的预应力水平组合连接系统的多种材料和不同的制作工艺，更以砼替代钢材，从而大幅度减少了工艺程序；固定端、张拉端的构造封闭性能同时提升，延长了构造的使用寿命，最终实现了大幅节约钢材，减少工艺程序，降低生产和使用成本。
附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图1——砼预制构件塔桅式结构基础的水平连接系统构造的总平面图
附图2——砼预制构件塔桅式结构基础的水平连接系统构造的总平面的A-A剖面图
附图3——固定端构造1号(101)的纵向剖面图
附图4——固定端构造2号(102)的纵向剖面图
附图5——固定端构造3号(103)的纵向剖面图
附图6——张拉端构造1号(201)的纵向剖面图
附图7——张拉端构造2号(202)的纵向剖面图
具体实施方式 砼预制构件塔桅式结构基础的水平连接系统构造的构造如图1、2、3、4、5、6、7所示。
在钢绞线4的一端安装钢绞线锚头8，在已吊装就位的预应力水平连接系 统的固定端构造1号101或固定端构造2号102或固定端构造3号103的固定端钢水平套管24内安装钢绞线定位板5使其内向面与承压圈2号23的外向面之间配合无间隙，穿入钢绞线4使各钢绞线锚头8的内向端与钢绞线定位板5的外向面之间无间隙，使钢绞线4的另一端穿过钢绞线水平孔道2从张拉端构造1号201或张拉端构造2号202凸出；安装固定端封闭件10于固定端钢封口套管25或固定端砼封口套筒26的内空腔部位使固定端构造1号101或固定端构造2号102或固定端构造3号103封闭；如图1、2、3、4、5所示。
在张拉端构造1号201的张拉端封口圈1号11的外侧安装承压圈1号12使承压圈1号12的圆环形凸键31与圆环形凹槽1号6配合且使承压圈1号12的内向面与张拉端封口圈1号11的外向面无间隙配合；将锚环13的外径面和内向垂直面与圆环形凹槽3号30的外径面和槽底面无间隙配合；将钢绞线4向外穿过承压圈1号12和锚环13的圆锥形孔32，安装夹片14于圆锥形孔32；以张拉机对钢绞线4进行张拉且使夹片14定位；在承压圈1号12的外径面上套装封闭胶圈16；安装封闭套筒17使封闭套筒端头圈1号15的内螺纹与承压圈1号12的外螺纹2号21配合，旋转封闭套筒端头圈1号15，使封闭套筒端头圈1号15的内向面和封闭胶圈16的外向面之间、封闭胶圈16的内向面与张拉端封口圈1号11的外向面之间无间隙，使张拉端构造1号201封闭；如图6所示。
或在张拉端构造2号202的张拉端封口圈2号33的外侧安装锚环13，使锚环13的外径面和内向垂直底面与圆环形凹槽2号7的外径面和底面配合无间隙；将钢绞线4穿过锚环13的圆锥形孔32，安装夹片14于圆锥形孔32；以张拉机对钢绞线4进行张拉并使夹片14定位；套装封闭胶圈16于承压圈1号12的外径面上；安装封闭套筒17，使封闭套筒端头圈2号20的内螺纹与锚环13的外螺纹1号19配合，旋合封闭套筒端头圈2号20使封闭套筒端头圈2号20的内向面和张拉端封口圈2号33的外向面之间并与封闭胶圈16的外向面和内向面之间均无间隙，使张拉端构造2号202封闭；如图7所示。
上述操作程序的逆向操作可将张拉端构造1号201或张拉端构造2号202和固定端构造1号101或固定端构造2号102或固定端构造3号103分解，从固定端抽出钢绞线4后，起吊并分解基础砼预制构件22。
Claims (2)
1.砼预制构件塔桅式结构基础的水平连接系统构造，包括塔桅式机械设备砼预制构件装配式基础的预应力水平连接构造系统的固定端的3种构造形式、张拉端的2种构造形式，其特征在于：
固定端构造1号(101)的构造：固定端钢封口套管(25)为内径外向端大内向端小的水平管，管内空腔部分为平截头圆锥体，固定端钢封口套管(25)的内径较大的圆环形底面与基础砼预制构件(22)的砼(1)的外立面相平，固定端钢封口套管(25)的内径较小的圆环形底面与固定端钢水平套管(24)的圆环形剖面的内径相同且与固定端钢水平套管(24)的水平外向端面连接，承压圈2号(23)的外径大于或等于固定端钢水平套管(24)的外径，承压圈2号(23)的中心的圆孔直径大于或等于钢绞线水平孔道(2)或钢管(3)的内径，承压圈2号(23)的外向面与固定端钢水平套管(24)的内向面连接；固定端过渡管1号(9)的横剖面为圆环形，固定端过渡管1号(9)的外向端的内径大于或等于承压圈2号(23)的内向面孔径，固定端过渡管1号(9)的外向端与承压圈2号(23)的内向面连接；钢管(3)的横剖面为圆环形，钢管(3)的外向端与固定端过渡管1号(9)的内向端连接；组合后的固定端钢封口套管(25)与固定端钢水平套管(24)、和承压圈2号(23)和固定端过渡管1号(9)和钢绞线水平孔道(2)或钢管(3)的纵向轴心重合为同一水平直线；钢绞线定位板(5)为圆柱体，其外径略小于固定端钢水平套管(24)的内径、钢绞线定位板(5)的厚度与钢绞线锚头(8)的长度之和小于固定端钢水平套管(24)的长度，钢绞线定位板(5)上设有与该圆柱体纵向轴心同方向的圆孔1号(28)m个，该m为大于等于1的整数，圆孔1号(28)的内径略大于钢绞线(4)的外径同时小于钢绞线锚头(8)的外径；固定端封闭件(10)为橡胶或塑料或木质的平截头圆锥体，该平截头圆锥体的上、下底面的内径与固定端钢封口套管(25)的外向端和内向端的内径对应相等；
固定端钢封口套管(25)、固定端钢水平套管(24)、承压圈2号(23)和固定端过渡管1号(9)的组合体为钢质，其制作工艺为机加工成零件后经组装焊接为一个组合体，或以铸造工艺一次成型为该组合体；
固定端构造2号(102)与固定端构造1号(101)的区别在于：固定端钢封口套管(25)的材料是与基础砼预制构件相同并融为一体的砼(1)；
固定端构造3号(103)与固定端构造1号(101)的区别在于：以固定端砼水平套管(27)替代固定端钢水平套管(24)，固定端钢封口套管(25)和固定端钢水平套管(24)的材料为与基础砼预制构件相同并融为一体的砼(1)；
张拉端构造1号(201)的构造：张拉端封口圈1号(11)的正立面为圆形环，在张拉端封口圈1号(11)的外向面上设有剖面为矩形且内径与张拉端封口圈1号(11)的孔径相同的圆环形凹槽1号(6)，张拉端封口圈1号(11)的外向垂直面与基础砼预制构件(22)的外立面砼(1)相平；张拉端过渡管1号(29)的横剖面为圆环形，张拉端过渡管1号(29)的外向端的内径大于或等于张拉端封口圈1号(11)的内径，张拉端过渡管1号(29)的外向端与张拉端封口圈1号(11)的内向面连接，张拉端过渡管1号(29)的内向端内径与钢绞线水平孔道(2)相同，张拉端过渡管1号(29)的内向端与钢管(3)的外向端连接，在张拉端封口圈1号(11)的外侧设有承压圈1号(12)，承压圈1号(12)的内径与张拉端封口圈1号(11)的内径相同，在承压圈1号(12)的外向面上设有剖面为矩形且其内径与承压圈1号(12)内径相同的圆环形凹槽3号(30)，在承压圈1号(12)的内向面上设有与圆环形凹槽1号(6)的矩形剖面相同且与圆环形凹槽1号(6)无间隙配合的圆环形凸键(31)，在承压圈1号(12)的外径面上设有外螺纹2号(21)；在承压圈1号(12)的外侧设有锚环(13)，锚环(13)为圆柱体，锚环(13)的外径与圆环形凹槽3号(30)的外径相同并相互配合，锚环(13)上设有纵轴与锚环(13)纵轴方向相同的内径内小外大的圆锥形孔(32)m个，该m为与钢绞线定位板(5)的圆孔1号(28)数量相同的大于等于1的整数；圆锥形孔(32)的内向端内径略大于钢绞线(4)的直径，在圆锥形孔(32)与钢绞线(4)之间设有夹片(14)，配合后的锚环(13)与承压圈1号(12)与张拉端封口圈1号(11)与张拉端过渡管1号(29)与钢绞线水平孔道(2)纵向轴心重合为同一水平直线，剖面为矩形的封闭套筒端头圈1号(15)的内径面上设有内螺纹与承压圈1号(12)的外螺纹2号(21)配合，封闭套 筒(17)的长度大于钢绞线(4)水平凸出于封闭套筒端头圈1号(15)外向面的长度，封闭套筒(17)的内径大于封闭套筒端头圈1号(15)的内径且小于或等于封闭套筒端头圈1号(15)的外径，封闭套筒(17)的内向端与封闭套筒端头圈1号(15)的外向面连接，且封闭套筒端头圈1号(15)与封闭套筒(17)的纵向轴心重合；在封闭套筒端头圈1号(15)的内向面与张拉端封口圈1号(11)或砼(1)的外向面之间有封闭胶圈(16)；
张拉端构造2号(202)的构造：张拉端过渡管2号(18)的正立面为圆形环，张拉端过渡管2号(18)的外向端内径大于或等于张拉端封口圈2号(33)的内径并与张拉端封口圈2号(33)的内向面连接，张拉端过渡管2号(18)的内向端内径与钢绞线水平孔道(2)或钢管(3)的内径相同；在张拉端封口圈2号(33)的外向面上设有剖面为矩形且内径与张拉端封口圈2号(33)内孔径相同的圆环形凹槽2号(7)，张拉端封口圈2号(33)的外向垂直面与基础砼预制构件(22)的砼(1)的外立面相平；锚环(13)为圆柱体，其外径与圆环形凹槽2号(7)的外径相同且配合，锚环(13)的内向垂直底面与圆环形凹槽2号(7)的垂直底面无间隙配合，锚环(13)的外径面上设有外螺纹1号(19)，锚环(13)上设有与锚环(13)纵轴同方向的直径外向端大、内向端小且内向端的内径略大于钢绞线(4)的外径的圆锥形孔(32)，圆锥形孔(32)的数量为m个，该m与钢绞线定位板(5)的圆孔1号(28)数量相同，为大于等于1的整数；组合装配合后的钢绞线水平孔道(2)或钢管(3)和张拉端过渡管2号(18)和张拉端封口圈2号(33)和锚环(13)的纵向轴心重合为同一水平直线，在圆锥形孔(32)的钢绞线(4)的外径面与圆锥形孔(32)的内径面之间有夹片(14)；封闭套筒端头圈2号(20)的剖面为矩形，封闭套筒端头圈2号(20)的内孔径面上设有内螺纹与锚环(13)的外螺纹1号(19)配合，封闭套筒(17)的长度大于钢绞线(4)水平凸出于封闭套筒端头圈2号(20)的外向面的长度，封闭套筒(17)的内径大于封闭套筒端头圈2号(20)的内径且小于或等于封闭套筒端头圈2号(20)的外径，封闭套筒(17)的内向端与封闭套筒端头圈2号(20)的外向面连接，且封闭套筒端头圈2号(20)与封闭套筒(17)的纵向轴心重 合；在封闭套筒端头圈2号(20)的内向面与张拉端封口圈2号(33)的或砼(1)的外向面之间有封闭胶圈(16)；张拉端构造1号(201)的张拉端过渡管1号(29)和张拉端封口圈1号(11)，以钢材经机加工后焊接组合为一体，或铸造成型；张拉端构造2号(202)的张拉端过渡管2号(18)和张拉端封口圈2号(33)，以钢材经机加工焊接组合为一体，或铸造成型。
2.如权利要求1所述的砼预制构件塔桅式结构基础的水平连接系统构造，其特征在于：
钢绞线孔道构造(301)由水平设置于组成基础砼结构整体的各砼预制构件内的空间交叉的剖面为圆形的n条钢绞线水平孔道(2)构成，该n为大于等于2的整数，每条钢绞线水平孔道(2)的纵向轴心相互连通使每条孔道的任意横向剖切位置的两侧的圆形剖面的圆心重合；钢绞线孔道构造(301)的外壁为设置于砼内的钢或塑料管的管壁或预制构件的砼(1)；各条钢绞线孔道构造(301)的垂直投影交会于基础砼结构的平面中心；钢绞线(4)贯穿于钢绞线水平孔道(2)内，每道钢绞线水平孔道(2)的两个端头分别与钢绞线(4)的固定端构造1号(101)或固定端构造2号(102)或固定端构造3号(103)和张拉端构造1号(201)或张拉端构造2号(202)连通。
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