CN102913028B - 一种可轻携就地预应力组装的砼电线杆及其他预制砼构件 - Google Patents

Abstract

一种可轻携就地预应力组装的砼电线杆及其他预制砼构件(梁、柱、管桩、管道)，是采用依靠自然时效养护达到设计强度的预制砼个个分体式的块体一个个叠加后(每个块体为环状形、块体沿周边有预应力钢筋定位凹槽、特别是钢筋没有砼保护层)，用预应力钢筋采用后张法实施连接，从而形成整体的预制砼电线杆；由于采用了分体的预制砼块和后张法预应力就地组装的方式，其各种材料可分开轻装送达现场，对于在偏远山区及车辆无法通行地带的施工会很方便，同时如此装配化的方法可极大避免过去生产类似构件在模具、制造、吊装、运输、安装等各环节上的许多复杂及不利因素，创造性地把复杂拆分成简单劳动，对提供就业构建和谐减少污染有深远的积极意义。

Description

一种可轻携就地预应力组装的砼电线杆及其他预制砼构件

技术领域：本发明是关于预应力预制混凝土(砼)电线杆的制作方法，同时相似的构造也涉及工程建设中常见所使用的有关预应力预制砼等其他构件(如预应力预制砼梁、砼柱、砼管桩、砼管道等)。

为了容易解释说明，本案名称“一种可轻携就地预应力组装的砼电线杆及其他预制砼构件”是为了以实例突出发明主体，可以容易理解，其实本发明可以有这样的名称“一种取消了钢筋砼保护层的后张法预应力的可现场组装的工程建设中有关预制砼的构件”，如此名称可能会比较全面本质地体现此发明案的基本核心内容。

所谓预应力预制砼电线杆是用于在空中架设电路电线或通讯导线在地面埋设的支撑立杆，一般多见的预制砼电线杆是采用先张法在定型模具中浇筑砼，尔后通过离心工艺成型及蒸汽高温养护脱模等工艺而形成的。大多比较高的电线杆是由两节或三节分段制作的预应力预制砼电线杆再通过焊接(或螺栓)连接以后而形成的，低矮的是一根一整节，大多数电线杆的整体一般都是一根空心的圆锥形长柱体。

所谓预制砼电线杆，是指其在使用时受力状况可简单描述为悬臂杆类型的构件，对于工程建设中所使用的所谓预制砼梁、柱、管桩、管道等等，有些必须对其具体的受力环境和状态进行分析，而后加以区分，如建筑工程中的处理地基加固的预制砼管桩，其外形及构造均与电线杆相仿，但其施工及使用环境下的受力状况却有很大的不同，这类构件在外形构造上相似，但在结构配筋上会有比较大的区别。

背景技术：目前在工厂用定型模具采用先张法预应力采用拌合砼通过离心工艺成型经高温高压蒸汽养护脱模等工艺生产出的电线杆(或管桩)，其每一分节长度一般都在六米至十米之间，如果是一根一整节的电线杆其高度(或长度)往往都达十米以上，所以在生产、吊装、运输、安装等各个环节上，都会因长度及重量的原因产生很多导致生产成本加大的不利因素，其中有些不利因素是可以用创新方法完全避免。

由于目前用先张法预应力生产的预制砼电线杆每一节的分体重量都很大，尤其对于还需要通过焊接(或螺栓)工艺连接的更高更长的电线杆，其重量就更大(对运输车辆有限制要求)，这给现场搬运及安装都造成了很多的不便因素(有时在现场需要众多的人力配合)，尤其在偏远山区及车辆无法通行的地带，依靠人力运输的地点就更是困难重重。

由于先张法的工艺特性，砼强度的提高必须采用消耗高能量的蒸压釜(养护池、隧道窑)等设施的高温高压蒸汽养护才能迅速达到要求，或者就必须通过很长时间的自然养护才能脱模搬运(此外由于定型模具也要一起经受养护过程，其损耗及锈蚀也很严重)。由于定型模具的有周转性的生产要求，所以先张法构件往往都是在生产过程中采用高温高压蒸汽养护等措施，如此就不得不消耗了大量的能源(此能源本身可以节省不用)。如果按每立方砼蒸汽养护所消耗的燃煤为100kg计算，那么100kg的燃煤就产生约为150kg的温室效应气体，如果全国仅按500家规模为年产10万立方米的有关先张法预应力砼的构件厂计算，那么蒸汽养护所消耗的燃煤就约为500万吨，如此可以清楚这对环境的迫害程度不轻(约排放750万吨的温室气体)，同时浪费了巨量的有限资源。

其实有些传统的构造认识和习惯性做法，可能会制约我们产生创造性思维的创想，比如延续了上百年的关于钢筋砼保护层的做法，其实由于过去技术工艺上的落后(钢筋制造及砼工艺)，所有钢筋砼构件的钢筋习惯性地必须考虑设置一定厚度的钢筋砼保护层，其主要的目的是为了保证构件的一体性以及防止钢筋的锈蚀(保护层的加大会增加砼的用量或者就缩减了构件的结构性能)，其实目前只是没有人注意或发现当今技术已经有条件可以制作出具有防锈功能的钢筋(或预应力钢筋)。

如果钢筋没有了可能被锈蚀问题，那么就可以恰当地取消或减少砼保护层，如此这对于工程设计和施工等的各个环节将会产生相当多的可喜变化(仁者见仁智者见智，角度不同见解很多)。关于不锈蚀的钢筋(或预应力钢筋)属于专业生产厂家的问题，这里此发明只是先假设采用的是有了这种防锈性能的钢筋(或预应力钢筋)。

发明内容：在科学合理地能很好完成电线杆使用功能的前提下，在工程综合成本能有效降低的控制下，在有目标性地避免或减少电线杆在制作、吊装、运输、安装等各环节上的不便之处，以及尽可能取消施工过程中复杂工序内容的考虑上，其后张法预应力和取消钢筋砼保护层以及制造预制砼构件用装配化的方法就是完成实现本发明“一种可轻携就地预应力组装的砼电线杆及其他预制砼构件”或“一种取消了钢筋砼保护层的后张法预应力的可现场组装的工程建设中有关预制砼的构件”的实质性内容。

为了便于更深入地解析本发明宗旨内涵，首先这里有必要先介绍或阐明本案发明是应用一种创新的发明手段“等同使用功能拆分制造工序创造分包效应的法则”(为了纪念以下简称为‘于士分包效应’)，其定理定义是对于某一种功能性的构件，在同等使用功能的前提下，对制造构件的各个环节上的工艺进行分解或拆分，最终使构件可以拆分出多个可独立完成的任务，就是把过去制造构件的一个任务分解后可分包给多个独立的工序去完成。这种要实现分包的目的就是期望要达到化复杂为简单，更为期待是从简单中寄渴望实现达到更多更高尚更可人性化等的一些其它功效(比如便于施工、便于回收二次利用、便于运输、便于提高质量、便于耐久、便于安全、便于分包、便于拓宽用途、便于产生潜在效益、便于更多人文内容等，有关解释后文有具体说明)。

由于当代高强砼及低松弛预应力钢筋等技术的飞跃发展，以及模具制造业的跨越式进步，目前的技术已经具备了彻底改变或颠覆以往制造预应力预制砼电线杆的传统工艺的必要条件。

对于本发明电线杆，其实质性内容简单地描述就是通过采用已制作好的依靠自然时效养护达到设计强度的预制砼个个分体式的块体(个个块体为圆环形、块体沿周边外皮设有预应力钢丝定位的凹槽、特别是定位于在外皮凹槽上的预应力钢筋没有了砼保护层)，通过叠加一个个块体后形成了构件主体(块体叠加后其两端设有用于张拉和锚固预应力钢丝的面板)，在现场用不锈的低松弛钢丝采用后张法实施预应力连接，从而形成整体的圆环形柱体的电线杆。

预制砼个个分体式的个个环状形的砼块体，可以选用压力机模压半干砼成型或定型模具拌合砼浇筑成型等多种方法。对于如何更经济高效和能确保块体厚度差异不大，以及块体相互接触面的平整及严密等等，这些都取决于制造设备本身的功能性以及制造砼块体工艺的制定，这并不是本发明案要求的实质内容。

预制砼个个分体式的环状形块体，可在工厂内实现标准化系列化大批量规模化的予前式的制造(如此不再需要使用那些要周转使用的定型模具，也不再需要蒸压釜迅速提高砼强度的养护程序)，由于块体是利用砼自然养护就可以达到设计强度的本性，如此创造性地变换了工艺方法，这将会很有利于构件在生产和施工等的各个方面。

关于高强预制砼、低松弛预应力钢丝(或钢绞线)、预应力后(先)张法施工工艺，这些对于工程建设领域的技术人员都很熟知其技术已相当普遍和成熟。把预制砼的分体式的块体叠合在一起后，用预应力钢丝采用后张法对砼块体实施预应力连接，从而形成整体的电线杆，这对工程建设领域的技术人员而言，说明道理大都会容易实施实现。

对于本发明其所具有的新颖性和创造性，就是让电线杆由很多的一个个圆环形的预制砼块体个个叠加一起后，用后张法预应力连接形成。这种新型的组装式的可装配化的由拆分出的多道独立工序完成制作的电线杆，其相对目前的先张法预应力的电线杆而言，能够显而易见的创新或优越性，大体可归纳如下：

(1)由于电线杆本体改为预制块体叠加组合而成，在工厂制作时，取消了对大型的周转性的定型模具的使用，从而免除了对庞大定型模具的维护脱模以及其他等许多的繁琐工序，降低了制造的成本；

(2)由于预制砼构件都是通过后张法的组装产品，其各种性能及要求都可以随时依据不同的生产加工的指标要求而随时改变，比较过去先张法生产的产品(性能固定、针对性强、积压产品、报废值高)，其在对产品的功能及型号等上创造出了足够宽泛的灵活性；

(3)由于是预制砼通过后张法可以即时组装的产品，这相对过去按要求针对性地提前准备加工的生产模式，从而改变成为可自由式分散型的预前加工的生产方式，如此工厂在制造过程中减少了很多对堆放场地等的一些苛刻性的要求，极大地方便了生产的各个环节；

(4)由于对许多工程建设的内容可以由过去的受时间、地理、环境、季节、人员等诸多条件限制的状况，改变为可工厂化的完成绝大多数工程建设内容的予前生产方式，如此可操作性的具有颠覆性的工程建设方法，将会节约大量财富，将会对现有工程建设模式产生超越性挑战，可为促进社会产业进步提供创新途径；

(5)由于电线杆整体均采用后张法预应力连接，从而减免了以往焊接或螺栓等连接工序，减少了工序就是对成本降低对质量提高；

(6)由于电线杆的最大受力点是在地面处的根基部位，由于采用了预制砼、后张法、连锁组装的方式，可以做到更高效率地发挥预应力钢筋和砼各自的使用价值，相对以往减少许多不必要的浪费，同时在荷载级别上可更为提高，在拓宽产品的使用范围上会更为广阔；

(7)由于预应力钢丝被设置于电线杆的最外皮，对于预应力钢丝相对以往取消或减少了钢筋砼保护层的厚度，所以相对扩大了预应力钢丝在结构上的作用范围，从而就是相对提高了电线杆的承载能力或安全度；如此采用不锈的钢筋，取消对砼保护层的顾虑，这将会对今后的钢筋砼构件的设计及制作等具有重大积极意义；

(8)由于新型后张法组装的电线杆的预应力钢丝与预制砼之间其实已经没有了以往的所谓一体性的粘结性质，如此在抵抗时效及风化上，其使用寿命会比以往先张法的构件有大幅度地提高；

(9)由于予前生产的用于组装电线杆的圆环形预制砼的块体其体积很小而且坚固，在遭遇地震等严重外力破坏后，仍还会有可回收可再利用的功能价值，如此可避免弃用或破坏后成为建筑垃圾对环境产生破坏，从而另一角度讲可再利用就是降低了工程的综合成本；

(10)由于后张法组装的砼电线杆较钢结构的电线杆，其制造成本低工艺简单，可替代节约很多钢材，另外后张法组装的砼电线杆具有达到极高主体结构的性能，可应用于电力输送用的特大刚架，如此对目前全部使用型钢钢材制作的电力电缆架空用的刚架会是一种很经济的替代；

(11)由于电线杆采用了分离式的个个预制砼块体、后张法预应力就地现场连锁组装的制作方式，各种材料容易分开送达施工现场(特别是对运输工具没有了以往的定性要求)，如此对于在偏远山区及车辆无法通行的地带的施工，就会给予极大的便利；

(12)由于把过去的先张法预应力生产的工程建设的预制砼构件改为使用后张法工艺的生产方式，如此就还原了砼可自然增长的强度，彻底取消了仅是为加快砼强度的高温高压蒸汽养护的工序，这样不仅减少了对环境破坏的温室气体同时也节约了巨量的有限资源；

(13)成功拆分了构件的制造工序，对于“于士分包效应”的解释就把过去大量集中复杂的工作，分散成为有助于让大众可以参与的简单劳动，这对于构建和谐社会开办开放工厂以及提供义工岗位上等都会具有相当的深远的积极意义(扶贫救困也许是一时的授人以鱼，提供就业可能才是长久的授之以渔，让工程建设构件的制作工作变成为一种人人都可参与的简单劳作，可在全国大范围地提供一种彻底解决就业问题的有效渠道。其实工程建设中很多构件对国家都具有备用备战的属性，其需求应用领域具有无穷庞大的市场可供开发，如此创立这种开放式的义工岗位的方法可以颠覆以往传统工厂都是私有属性的狭隘认识)。

以上所述的创新及优越性只是针对了电线杆而言，对于工程建设中所使用的很多预应力预制砼构件(梁、柱、管桩、管道等)，如果采用了上述的构造方法，同样会有许多相似的效果。如此这种创新的对工程建设中有关预应力预制砼构件的产生制作方法，可能还会具有其他一些的针对性的有其独特的优越性。

如此一种在预制砼块体叠加后成为工程建设构件的本体，在构件本体的外皮上定位布置发挥结构性的预应力钢筋，经过后张法预应力实施连接成为工程建设的构件，一定会对未来的工程建设发挥巨大的作用。

附图说明：此发明首先基于对预应力预制砼电线杆的内容展开的，对于工程中建设的有关预制砼构件，其实只要利用了本发明的新颖性和创造性，归纳构件相同性区别构件结构性，对于具体的构件设计是可以比较容易实现的，所以也无需大篇幅地过多于此一一赘述。

本案附图1(图1、图2)是给出的一种采用逐渐缩径的圆环形的预制砼块体一个个叠加后成为电线杆的主体(逐渐缩径的圆环形砼块体1，沿其周边外边缘预留用于预应力钢丝定位的凹槽；块体叠加后其两端设有用于张拉和锚固预应力钢丝的承载作用力的面板2；靠底部约三分之一处设有中间过渡面板3)，而后用不锈低松弛预应力钢丝(或钢绞线)采用后张法实施预应力连接，从而形成整体为圆环形电线杆的长柱体。

附图3(图3、图4)是给出的采用外圈长方形内芯为椭圆空心的环状形的预制砼块体一个个叠加后成为建筑工程所使用的预制砼梁的主体(长方环状形的砼块体11，沿其上下和两侧的外表面上的外边缘均预留有用于预应力钢丝定位的凹槽；块体叠加后其两端都设有用于张拉和锚固预应力钢丝的承载作用力的面板12；靠梁两端约五分之一处分别设有中间过渡面板13)，而后用不锈低松弛预应力钢丝(或钢绞线)采用后张法实施预应力连接，从而形成整体为长方形的预制砼梁的主体。

附图5(图5、图6)是给出的采用径向尺寸完全相同的圆环形的预制砼块体一个个叠加后成为建筑工程所使用的预制砼管道的主体(尺寸同径的圆环形砼块体17，沿其圆周外表面上的外边缘均预留有用于预应力钢丝定位的凹槽；块体叠加后其两端及中间都设有用于张拉和锚固预应力钢丝的承载作用力的面板16)，而后用不锈低松弛预应力钢丝(或钢绞线)采用后张法分段实施预应力连接，从而形成整体为预制砼管道的主体。

附图1是预制砼电线杆的组装示意图；附图2是A--A和B--B的剖面图；附图3是预制砼梁的组装示意图；附图4是C--C、D--D、E--E的剖面图；附图5是预制砼管道的组装示意图；附图6是F--F的剖面图。

附图中，1为电线杆的圆环形预制砼块体；2为电线杆两端的用于张拉和锚固预应力钢丝承载作用力的面板；3为电线杆靠底部约三分之一处的用于张拉和锚固预应力钢丝承载作用力的中间过渡面板；4为电线杆根部增加的预应力钢丝(钢绞线)；5为电线杆全长范围的预应力钢丝(钢绞线)；6为用于锚固预应力钢丝(钢绞线)的夹具；7为预应力钢丝(或钢绞线)端部的墩头(或端头夹具)；8为建筑工程中的预制砼梁的上部(或中间)构造钢筋(预应力钢筋)；9为建筑工程中的预制砼梁下部右端张拉的受力钢筋(预应力钢筋)；10建筑工程中的预制砼梁下部左端张拉的受力钢筋(预应力钢筋)；11为预制砼梁的内椭圆空心外形长方体的预制砼块体；12为预制砼梁两端的用于张拉和锚固预应力钢丝承载作用力的面板；13为预制砼梁离两端约梁长的五分之一处的用于张拉和锚固预应力钢丝承载作用力的中间过渡面板；14为预制砼管道分段连接张拉的前道工序的预应力钢筋；15为预制砼管道分段连接张拉的后道工序的预应力钢筋；16为预制砼管道两端和中间的用于张拉和锚固预应力钢丝承载作用力的面板；17为预制砼管道的径向尺寸相同的圆环形的预制砼块体；18为预制砼管道内壁的防水或气密性涂层。

具体实施方式：以上所述的构成构件主体的个个预制砼块体1(或11、17)是采用砼通过定型模具预制成型，经养护检验后可用于工程使用。

对于电线杆是按照说明书附图1的组装方式根据电线杆的具体使用上的技术要求，制定出电线杆的长短及有关预应力的指标等，依次完成摆放面板、排列砼块体、定位和穿入预应力钢丝、张拉、锁紧、封锚等工序后，如此就形成了本案的可轻携就地预应力组装的电线杆(对于电线杆这样的典型的悬臂式受力构件，其最大的受力部位在地面根部范围，所以根部增加钢筋会更高地提升构件的使用范围及降低工程造价)。

对于建筑工程中的预制砼梁是按照附图3的组装方式根据梁的具体使用的技术要求，制定出梁的长短及有关预应力的指标等，依次完成摆放面板、排列砼块体、定位和穿入预应力钢丝、张拉、锁紧、封锚等工序后，如此就形成了本案的可轻携就地预应力组装的建筑工程的预制砼梁(对于简支梁体的受力构件，其最大的弯矩受力部位在梁体的中间范围，所以设置中间过渡面板会针对梁体中间的范围提高载荷能力，同时也会扩大构件的使用范围以及减少钢材的不必要浪费等)。

对于工程建设中的预制砼管道是按照附图5的组装方式根据管道的具体技术要求，制定出管道分段连接的长度及有关预应力的指标等，依次完成摆放面板、排列砼块体、定位和穿入预应力钢丝、张拉、锁紧、封锚、以及管道防水防腐保温处理等工序后，如此就形成了本案的可轻携就地预应力组装的工程建设中的预制砼管道。

附图2中可以看出，预应力钢筋没有了砼保护层，如此不仅扩大了构件的承载能力，而且也避免了不同材料在同体内，会加速破坏等不利因素。

附图4是建筑工程中的预制砼梁的断面图，同样可以看出预制砼梁的预应力钢筋同样没有砼保护层，另外这种预制砼梁可以比较容易地做成为空心的梁体，这不仅减少了对高价格砼的用量同时也减轻了自重，这对于科学合理地降低工程成本会起到可观的作用。

附图6是工程建设中的预制砼管道的断面图，同样可以看出预制砼管道的预应力钢筋同样没有砼保护层，另外组成这种预制砼管道的径向尺寸相同的圆环形的预制砼块体长度很短，可以很容易地分小段逐个连接，如此管道在纵向上的曲度可以有较大的变化，这对于管道受力及施工等都会产生有利的一些因素。

通过以上说明，基本阐明了本发明案“一种可轻携就地预应力组装的砼电线杆及其他预制砼构件”的实施方法。

最后祝愿有关于取消了钢筋砼保护层的后张法预应力的可现场组装的工程建设中预制砼的构件，能在现代工程技术进步的条件下，突破以往传统的认识，用工厂化、装配化、互换性、简洁性、方便性的制造方法，让我们在未来工程建设中能更高效更便捷更具未来人性化的远虑去担当一些构造社会和谐和解决大量就业问题的重任。

特别说明：本文是基于在说明书所公布的内容及本发明所涉及的有关技术领域及潜在效益(工程建设中所有的有关预应力预制砼构件以及工程建设中有可能为了高效经济人性化等目的改变以往设计为本发明案所涉及的后张法预应力预制砼构件、特别是防锈钢筋和取消钢筋砼保护层理念的应用以及由此可能引发的工程建设结构设计等的颠覆性的巨大变革、可实际有效地减少巨量温室效应气体的排放、此发明高效率的结构做法有可能替代大量的钢结构工程以及节约巨量的钢材对国家利益重大、对许多工程建设的内容可以由过去的受时间、地理、环境、季节、人员等诸多条件限制的状况改变为可工厂化的完成绝大多数工程建设内容的予前生产方式、由复杂的工序转而为简单操作可为大量解决就业提供开放性环境为构筑和谐社会提供方便)的创新内容及规模异常浩大(可诱发工程建设各相关领域的许多知识产权所有)，以及对目前工程建设中很多破坏生态资源严重浪费的建设方法产生巨大变革影响，以及所述发明内容如果率先在国内创新开发尔后在对跨国经营有巨大利益的先机等所提出的。

基于此发明有关于国家诸多重大利益，特别因为工程建设是国家的基础性产业，以及国家之间经济发展的博弈无疑有时更超越尖端武器竞争，有时看似简单的发明，一旦其具有潜在巨大的社会和经济效益，如果拥有创造在先的知识产权，对于国家之间而言可能就具有一定时段的国家保密的巨大价值。

对于发明近些年代对于我们这样文化厚重的大国占先创造的可能很少，随后学习模仿的可能居多，因为此发明创造之灵感来之不易(基于多学科的常识和对实践的深刻体验以及多年潜心从事建筑工业化研究)，但对于付诸实施的有关技术性的创造其实都很容易实现，如果一旦被国外有一般科研能力的机构获得，便可很容易发现理解并付诸实施。如此大量各相关技术领域的诸多知识产权就会占先让别人创造开发让国外所有，特别是当今能解决大量就业问题的发明就是对社会具有革命性的创造，所以发明人源于爱国目的出发，认为此发明对于国家而言是有必要慎重地对待公开公布及国家保密，然而对发明人而言就是想能尽快付诸实施服务于社会发挥其对国家建设及减少破坏生态因素促进人文建设等就是最大的愿望。

有关如上所述，恳请国家知识产权局慎重考虑是否需要国家保密的同时，也同时考虑发明人的愿望，如何尽快落实付诸实施或推荐大企业研发及强制推广等可能性(国家知识产权局专利局在新的市场环境中对待新的事物可能也需要创新的更深入性的更谨慎的更区别过去一贯的工作方法和处理手段)，如此以上这就是发明人处于个体的管中己见所提出的有关此发明的特别说明书(由于为了节省费用及发明人专利知识匮乏所限，冀期望在过程中多给予指教)。

Claims (1)

1.一种可轻携就地预应力组装的砼电线杆，其特征是通过采用己制备好的预制砼个个分体的砼块体一个个叠加后，用预应力钢丝采用后张法施工工艺在现场实施连接，从而形成整体的预制砼电线杆主体；制作电线杆的方法是采用工厂化、装配化手段，减免蒸汽养护程序，减少碳排放，组成构件主体的材料可拆分送达现场完成组装；个个砼块体沿周边外表面有后张法预应力钢丝定位的凹槽，砼块体为空心的环状外形；个个叠加的预制砼块体采用后张法工艺实施连接的在构件体边缘上的预应力钢丝是在电线杆外表面上的定位凹槽内，预应力钢丝没有砼保护层，预应力钢丝选用抗锈蚀功能的，从而做到预应力钢丝与预制砼之间没有以往过去的所谓一体性的粘结性质，同时个个砼块体被后张法预应力成为一体提高了砼的耐久性。