CN103950100A - 高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺及电杆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺及电杆。发明要解决的技术问题是提供一种高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺及利用该后张拉工艺生产的电杆。解决该问题的技术方案是：1、编制钢筋笼，并确保其中各预应力钢棒相对于拟制电杆轴线的锥度相同；2、将钢筋笼吊装入电杆钢模底座内，倒入混凝土浆料，合模，经离心成型后吊离并平衡放置，经3天自然养护后脱模，再自然养护21天；3、对预应力钢棒张拉端进行张拉，达到设计值后锁紧螺母，并锯除预应力钢棒的多余部分即可。本发明用于输配电线路中的电杆。

Description

高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺及电杆
技术领域
本发明涉及一种混凝土电杆的生产工艺及利用该工艺得到的电杆，特别是一种高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺及利用该工艺生产得到的电杆，主要适用于输配电线路中。
背景技术
    钢筋混凝土电杆应用于变电所构架，以及输配电线路中的支撑作用，按用途分为直线杆、分支杆、转角杆、耐张杆和终端杆，目前在配电线路中依然大量应用。近年在混凝土电杆创新发明主要是对结构进行的改进，以及提高混凝土强度等级，但对预应力筋施加的力都是在混凝土经离心成型前施加，也就是先张法生产工艺，所以在原理是一样的。由于先张法工艺有其局限，如上世纪民用建筑应用很广的预应力多孔板，就是采用先张法施工，现在的钢筋水泥桥梁中桥梁板则是采用后张法工艺生产更能承重。当前中、小城市土地资源紧缺，配电线路廊道越来越紧张，电缆线路又因造价高普及困难，而送电线路应用混凝土电杆都在18m以上需配四方拉线较占地，故送电线路已很少采用混凝土电杆，配电线路要节约造价，减少占地唯有向多回路方向发展，如同杆架设四回路线路，这样电杆就必须要提高其抗弯强度，而混凝土电杆与钢管杆、铁塔比具有经济性以及后期维护简单，在配电线路中应用有着显著优势。
    申请号200710027089.0、专利名称为“预应力混凝土电杆及其生产工艺”（公告号CN101029540A）的中国发明专利申请，公开了一种预应力混凝土电杆，在钢筋笼内由等长的主筋、非预应力筋、在纵向上分布架立圈，外缠螺旋筋的钢筋编网成笼，装配入钢模，灌入混凝土浆料，合模，对主筋拉伸，经离心成型后进行蒸汽养护，脱模。上述文献申请的发明，在于主筋中预应力筋采用PC钢棒，Fptk＝1420Mpa，钢结构以及混凝土强度有了创新，但仍然是当前传统的先张法工艺，受先张法生产工艺先天的缺陷，以及混凝土握裹力的限制，电杆强度弯矩提高有限。
申请号200610116733.7、专利名称为“一种用于大弯矩高强度钢筋混凝土电杆的混凝土”（公告号CN1958262A）的中国发明专利申请，公开了一种将混凝土由C50提高到C60，采用预应力主钢筋和非预应力主钢筋及钢箍与螺旋筋组成的结构，按照常规的混凝土电杆生产工艺生产。其中24米混凝土电杆的弯矩为240kn.m，27米混凝土电杆的弯矩为270 kn.m，30米混凝土电杆的弯矩为300 kn.m。上述文献申请的发明与前述申请200710027089.0都属于传统的常规的预应力先张法生产工艺，两者所用预应力主筋材料相同为PC钢棒，抗拉强度均为1420n/mm2。当前混凝土电杆应用普遍在配电线路，而配电线路应用主要是18米以下电杆，上述文献所述24米混凝土电杆的弯矩为240kn.m，27米混凝土电杆的弯矩为270 kn.m，30米混凝土电杆的弯矩为300 kn.m。折算到18米电杆，再根据《环型混凝土电杆标准》GB/4623-2006国标中附表4组装预应力、部分预应力混凝土锥型杆开裂检验弯矩所列对应级别，18米电杆标准检验弯矩L2=2.5米时折算，其标准检验弯矩为155kn..m。而此值相当于GB/4623-2006国标中附表4所列18米电杆梢径350mm标准检验弯矩Q级值为152.5kn.m，I级值为176.75kn.m，离国标中的最强等级的Q级228.75kn.m尚有三级之差，并无达到超越国标已有最强等级检验弯矩值。24米、27米、30米混凝土电杆应用于110kV以上送电线路须有四方拉线，带四方拉线电杆最大缺点就是占地，土地资源紧缺至下，送电线路当前普遍改用相对占地较少的铁塔、钢管杆。而配电线路应用主要在18米以下，直线杆可以通过深埋解决电杆稳定性问题。所以至今配电线路使用混凝土电杆依然普遍。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：突破现有预应力电杆采用先张法传统生产工艺，提供一种高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺及利用该后张拉工艺生产的电杆，以提高电杆的强度、预应力性能、弹性恢复能力、瞬时承载力和运行寿命，进一步保证电杆的安全性和可靠性。
本发明所采用的技术方案是：高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于，对于整根单杆，包括以下步骤：
1.1、根据拟制电杆的尺寸和锥度布置一组绕其轴线分布的非预应力筋，然后在各非预应力筋所围成的笼体内侧、沿其轴向焊接一组间隔均匀的内钢箍，并在笼体两端各同轴安装一块预应力锚固钢板；所述预应力锚固钢板外侧加工有肩夹，并且预应力锚固钢板上、以其中心为圆心均布一圈环形布置的洞孔，且两块预应力锚固钢板上的洞孔一一对应布置；
1.2、在两块预应力锚固钢板上、对应的两个洞孔内插入一根混凝土用预应力钢棒，并将该预应力钢棒锚固端锚固于其中一块预应力锚固钢板的外侧面上，张拉端螺纹连接有紧压另一预应力锚固钢板外侧面的螺母，实现预应力锚固钢板、预应力钢棒和笼体的锁紧成型，同时保证各预应力钢棒相对于拟制电杆轴线的锥度相同；所述预应力钢棒外同轴套有塑料外套，且两者之间填充有防腐润滑脂；所述预应力钢棒和非预应力筋的根数根据拟制电杆梢径不同进行配置；
1.3、在所述笼体外侧缠绕螺旋钢筋，形成钢筋笼；
1.4、将步骤1.3得到的钢筋笼吊装入电杆钢模底座内，使两块预应力锚固钢板的肩夹落槽卡紧，并调紧螺母，倒入混凝土浆料，合模，再次调紧螺母，经离心成型后吊离并平衡放置，经3天自然养护后脱模，再自然养护21天；
1.5、对预应力钢棒张拉端进行张拉，达到设计值后锁紧螺母，并锯除预应力钢棒的多余部分即可。
所述混凝土浆料的原料包括水泥、沙、碎石、水、粉煤灰、硅灰、减水剂、混凝土纤维，且各成分的重量比为1：1.28~1.30：2.35~2.5：0.18~0.24：0.08~0.1：0.19~0.21：0.04~0.06：0.0018~0.002；其强度为C100级。
所述水泥为≥52.5级的普通硅酸盐水泥；沙的细度模数为2.3~2.7,含泥量0.25%；碎石采用5~20连续级配，针片状≯5%，抗压强度不少于120Mpa；粉煤灰为一级标准粉煤灰，硅灰粒径为0.15~0.2μm；减水剂为浓度40%的聚羧酸盐pure SH；混凝土纤维采用型号为UF500纤维素科纤维，单丝纤维2.1 mm。
所述预应力钢棒采用抗拉强度值为1570N/mm2、1000h松弛率≤2.5%、直径9-12mm的无粘接光面混凝土用预应力钢棒；所述非预应力筋由非预应力主筋和短筋组成，其中非预应力主筋绕拟制电杆轴线均匀布置，且与预应力钢棒相间，短筋分级对称布置，每级短筋根数均为偶根，长度相同，且以拟制电杆轴线为中心轴对称布置，相邻两级短筋之间的长度差为2.5m。
按照上述任意一项所述工艺生产的高强度后张拉钢筋混凝土电杆。
一种高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于，对于分段式电杆，包括以下步骤：
1.1、根据拟制电杆段的尺寸和锥度布置一组绕其轴线分布的非预应力筋，然后在各非预应力筋所围成的笼体内侧、沿其轴向焊接一组间隔均匀的内钢箍，并在笼体两端各同轴安装一块预应力锚固钢板；所述预应力锚固钢板外侧加工有肩夹，并且预应力锚固钢板上、以其中心为圆心均布一圈环形布置的洞孔，且两块预应力锚固钢板上的洞孔一一对应布置；
1.2、在两块预应力锚固钢板上、对应的两个洞孔内插入一根混凝土用预应力钢棒，并将该预应力钢棒锚固端锚固于其中一块预应力锚固钢板的外侧面上，张拉端螺纹连接有紧压另一预应力锚固钢板外侧面的螺母，实现预应力锚固钢板、预应力钢棒和笼体的锁紧成型，同时保证各预应力钢棒相对于拟制电杆段轴线的锥度相同；所述预应力钢棒外同轴套有塑料外套，且两者之间填充有防腐润滑脂；
1.3、在所述笼体外侧缠绕螺旋钢筋，形成钢筋笼；
1.4、将步骤1.3得到的钢筋笼吊装入电杆钢模底座内，使两块预应力锚固钢板的肩夹落槽卡紧，并调紧螺母，倒入混凝土浆料，合模，再次调紧螺母，经离心成型后吊离并平衡放置，经3天自然养护后脱模，再自然养护21天；
1.5、对预应力钢棒张拉端进行张拉，达到设计值后锁紧螺母，并锯除预应力钢棒的多余部分；
1.6、在电杆段的对接端同轴安装内法兰，最后通过内法兰将各电杆段对接连成整体即可。
所述混凝土浆料的原料包括水泥、沙、碎石、水、粉煤灰、硅灰、减水剂、混凝土纤维，且各成分的重量比为1：1.28~1.30：2.35~2.5：0.18~0.24：0.08~0.1：0.19~0.21：0.04~0.06：0.0018~0.002；其强度为C100级。
所述水泥为≥52.5级的普通硅酸盐水泥；沙的细度模数为2.3~2.7,含泥量0.25%；碎石采用5~20连续级配，针片状≯5%，抗压强度不少于120Mpa；粉煤灰为一级标准粉煤灰，硅灰粒径为0.15~0.2μm；减水剂为浓度40%的聚羧酸盐pure SH；混凝土纤维采用型号为UF500纤维素科纤维，单丝纤维2.1 mm。
所述预应力钢棒采用抗拉强度值为1570N/mm2、1000h松弛率≤2.5%、直径9-12mm的无粘接光面混凝土用预应力钢棒；所述非预应力筋由非预应力主筋和短筋组成，其中非预应力主筋绕拟制电杆段轴线均匀布置，且与预应力钢棒相间，短筋分级对称布置，每级短筋根数均为偶根，长度相同，且以拟制电杆段轴线为中心轴对称布置，相邻两级短筋之间的长度差为2.5m。
按照上述任意一项所述工艺生产的高强度后张拉钢筋混凝土电杆。
本发明的有益效果是：1、本发明采用后张拉工艺生产电杆，强度更高，可应用在高强度的配电线路同杆四回路中，减小梢径使电杆更适合于施工，替代大梢径电杆以及直线钢管杆、铁塔，同时可节约钢材。2、采用后张拉工艺生产的电杆具有更好的弹性恢复能力，经试验，当电杆承载力达到该杆允许弯矩值的200%，失去承载力后可恢复，缝隙闭合，而对于先张拉电杆，当电杆承载力达到该杆允许弯矩值的200%时，御去承载力后缝隙难以闭合，先张拉电杆靠混凝土握力，伸张后回缩能力有限，因此对于先张拉电杆，其承载力达到该杆允许弯矩值的200%就相当于做了破坏性试验。3、通过套设在预应力钢棒外地塑料外套，在离心成型时形成孔道，预应力钢棒能够在该孔道内自由伸缩滑动，当预应力钢棒回弹后电杆整体跟着回缩，大大提高了电杆的瞬时承载力，确保过载后不会造成电杆的破坏性损伤，因此后张拉电杆具有更佳的安全性和可靠性，而且后张拉电杆强度得到全系列提高，随着惯性矩的提高强度值超越现有国标值就越大。4、采用新的混凝土配方，使得混凝土强度达到C100级，渗入混凝土纤维改善了锚固钢板下局部混凝土受力复杂的问题，提高了抗压能力，充分发挥了后张拉张拉力大的作用，而且高强度混凝土具有比一般混凝土寿命长的特点，提高了电杆运行寿命。5、电杆在混凝土成型后的养护全程自然养护，没有经蒸汽池养护环节，节约原材料，降低了成本。6、预应力主筋采用抗拉强度值为1570N/mm2、1000h松弛率≤2.5%、直径9-12mm的无粘接光面混凝土用预应力钢棒，充分发挥了高强度预应力钢棒的抗拉作用，提高了预应力性能。7、采用本发明方法制造的∮270mm×15m、∮270mm×18m规格电杆，适用四回路配电线路LGJ-240/30导线同杆架设，平均档距50m以上的大弯矩直线电杆的要求，可替代直线钢管杆、窄基铁塔的作用，而且便于运行维护，经济可靠，适于在多回配电线路中推广应用。
附图说明
图1是张拉端杆梢与封帽的组合图。
图2是杆根与封脚的组合图（钢棒螺母式结构）。
图3是杆根与封脚的组合图（钢棒墩头式结构）。
图4是钢筋笼的横截面图。
图5是整根单杆组立图。
图6是分段式电杆对接端（采用螺母限位）与内法兰的连接结构图。
图7是分段式电杆对接端（采用墩头限位）与内法兰的连接结构图。
图8是图7的A-A向视图。
图9是图7的B-B向视图。
图10是分段式电杆对接剖面图。
图11是实施例1∮190mm×12m电杆配筋图。
图12是实施例2∮270mm×15m分段式电杆6m上段配筋图。
图13是实施例2∮270mm×15m分段式电杆9m下段配筋图。
具体实施方式
本发明电杆的梢径沿用国标从∮190mm至∮350mm的各种规格。电杆的长度6m~15m、15m及以上可分段制造，便于运输，以适应输配电线路、变电所构架等不同需求。有如图5所示整根杆式，分别有∮190mm×10m、∮190mm×12m、∮190mm×13m、∮230mm×13m、∮270mm×13m、∮310mm×13m、∮350mm×13m等多种规格的电杆；有分上、下段的两段式杆如∮190mm×15m、∮230mm×15m、∮270mm×15m、∮270mm×18m、∮270mm×24m、∮270mm×27m、∮310mm×15m、∮350mm×15m。对于15m电杆，可以分为上段6m加下段9m，∮270mm×18m可以分为上段9m加下段9m，∮350mm×18m可以分为上段9m加下段9m，如图10所示，上、下段之间通过内法兰螺栓对接。
实施例1：如图1-图5所示，本实施例工艺主要用于生产整根单杆，具体步骤如下，
1.1、根据拟制电杆的尺寸（梢径∮190mm、长度12m）和锥度（1：75）布置一组绕其轴线分布的非预应力筋，各非预应力筋相对于拟制电杆轴线的锥度均为1：75；然后在各非预应力筋所围成的笼体内侧、沿笼体轴向每间隔500mm焊接一圈内钢箍6（采用直径6mm的钢筋弯曲制成），且各内钢箍6均同轴布置，在距离两端一米以内的范围内采用内钢箍双拼的结构形式进行焊接；再在笼体两端各同轴安装一块预应力锚固钢板1。本例中预应力锚固钢板1采用45号钢，并经调质热处理制成，其厚度为12-20mm，具体根据张拉值确定；所述预应力锚固钢板1外侧加工有肩夹23，其厚度为预应力锚固钢板1厚度的一半，电杆制作完成后肩夹23突出于杆体；所述预应力锚固钢板1上均布六个洞孔15，各洞孔15均以其所在预应力锚固钢板1的中心为圆心呈圆形布置，且两块预应力锚固钢板1上的洞孔15一一对应布置。所述非预应力筋由六根非预应力主筋4和六根短筋5组成，两者均采用HRB500普通钢筋，其抗拉强度设计值435N/mm2、抗压强度设计值410 N/mm2，其钢筋规格可根据电杆强度与所选配钢棒相应选择∮12mm或∮14 mm钢筋，本实施例选用规格为∮12mm；所述非预应力主筋4绕拟制电杆轴线均匀布置，其长度为12m，两端分别顶住两块预应力锚固钢板1；其中两根短筋5长度为9.5m，其短筋顶端距离杆梢2.5m，作为第一级短筋，两根短筋长度为7m，其短筋顶端距离杆梢5m，作为第二级短筋，余下两根短筋5长度为4.5m，其短筋顶端距离杆梢7.5m，作为第三级短筋，各级短筋5均以拟制电杆轴线为中心轴对称布置。布置预应力锚固钢板1时，调整洞孔15，使得对应两洞孔15的连线与各非预应力主筋4相间。
1.2、在两块预应力锚固钢板1上、每对应的两个洞孔15内插入一根混凝土用预应力钢棒3（本实施例共设六根预应力钢棒，且与非预应力主筋4相间布置），并将该预应力钢棒锚固端锚固于其中一块预应力锚固钢板1的外侧面上，张拉端螺纹连接有紧压另一预应力锚固钢板1外侧面的螺母2，实现预应力锚固钢板1、预应力钢棒3和笼体的锁紧成型，同时保证各预应力钢棒3相对于拟制电杆轴线的锥度相同；所述预应力钢棒3外同轴套有塑料外套21，且两者之间填充有防腐润滑脂。所述预应力钢棒3采用抗拉强度值为1570N/mm2、1000h松弛率≤2.5%、直径9-12mm（可根据电杆强度要求选择，本实施例直径为10mm）的无粘接光面混凝土用预应力钢棒；如图3所示，对于一端为墩头20，另一端为螺纹结构的预应力钢棒3，将设有墩头20的一端作为锚固端限位于其中一块预应力锚固钢板1外侧面，然后剪去另一端（张拉端）端部的外套21，并用螺母2拧紧限位与另一块预应力锚固钢板1的外侧面上；对于两端均为螺纹结构的预应力钢棒3，则在其两端均采用螺母2锁紧固定；本实施例两端均通过螺母2实现锁紧固定。
1.3、在所述笼体外侧按照螺旋缠绕的方式一圈接一圈连续密绕直径4mm的螺旋钢筋7，在距离两端一米范围内加密缠绕，形成钢筋笼。
1.4、将步骤1.3得到的钢筋笼吊装入电杆钢模底座内，使两块预应力锚固钢板1的肩夹23落槽卡紧，并调紧螺母2保证各预应力钢棒3相对于拟制电杆的锥度均相同，倒入混凝土浆料，对钢模清边，将钢模上盖合上，闭合模具，再紧固钢模合模螺栓，再次调紧螺母2，将钢模整体吊入离心机，离心机逐步加大转速，从低速至中速最后至每分钟1050转，经离心成型后吊离，平衡放置，经3天自然养护后脱模，再自然养护21天。
1.5、在张拉端实施张拉，通过工具锚锁紧预应力钢棒3张拉端后用油压机展开张拉，张拉值按预应力钢棒3抗拉值的70%设计，上述6根预应力钢棒3张拉值为517.6KN，达到张拉设计值后锁紧螺母2，对因张拉而伸长的预应力钢棒3螺纹余留半个螺母，多余部分锯断。
为了防止电杆运输及施工过程中端部遭到碰撞而损坏，同时保护外露的螺母2和预应力钢棒3等锚具，在杆梢和杆根分别套上预制封帽9和预制封脚11，封帽9和封脚11按杆梢与杆根规格分别预制，由钢筋混凝土制成，混凝土强度为C40，封帽钢筋10直径为8mm，封脚钢筋12直径为12mm，根据所制电杆直径确定内径，围沿厚度50mm，封帽9套入深度需套住杆梢65 mm，封脚11底厚120 mm，封脚11套入电杆根部深度100mm，预制保护帽（封脚和封帽）按对应规格套上相应的电杆，在保护帽内充填环氧砂浆13固化。
所述混凝土浆料的原料包括水泥、沙、碎石、水、粉煤灰、硅灰、减水剂、混凝土纤维，且各成分的重量比为1：1.28~1.30：2.35~2.5：0.18~0.24：0.08~0.1：0.19~0.21：0.04~0.06：0.0018~0.002；其强度为C100级。本例中，所述水泥为≥52.5级的普通硅酸盐水泥；沙的细度模数为2.3~2.7，含泥量0.25%；碎石采用5~20连续级配，针片状不大于5%，抗压强度不少于120Mpa；粉煤灰为一级标准粉煤灰，硅灰粒径为0.15~0.2μm；减水剂为浓度40%的聚羧酸盐pure SH；混凝土纤维采用第三代高性能混凝土纤维，型号为UF500纤维素科纤维，单丝纤维2.1 mm。
采用本实施例方法制得的电杆（横截面呈环形），包括钢筋笼、将钢筋笼完全包覆于内部且整体呈中空圆台形的混凝土体8，以及位于该混凝土体两端且同轴布置的两块预应力锚固钢板1。其配筋图如图11所示。
所述钢筋笼包括六根以混凝土体8轴线为中心轴均匀分布的预应力钢棒3，六根与预应力钢棒3相间布置且同样以混凝土体8轴线为中心轴均匀分布的非预应力主筋4，六根短筋5，在各非预应力主筋4和短筋5所围成的笼体内侧、沿笼体轴向间隔均匀（轴向间隔500mm）焊接的一组内钢箍6，螺旋缠绕于所述笼体外侧的螺旋钢筋7（直径4mm）。其中各预应力钢棒3相对于拟制电杆轴线的锥度均为1：75，其两端分别穿过两块预应力锚固钢板1上对应的洞孔15，且其锚固端通过墩头20或者螺纹连接的螺母2限位于其中一块预应力锚固钢板1的外侧面上，张拉端通过螺纹连接的螺母2限位于另一块预应力锚固钢板1的外侧面上。短筋5共分三级，其中两根短筋5长度为9.5m，其短筋顶端距离杆梢2.5m，作为第一级短筋，两根短筋长度为7m，其短筋顶端距离杆梢5m，作为第二级短筋，余下两根短筋5长度为4.5m，其顶端距离杆梢7.5m，作为第三级短筋，各级短筋5均以拟制电杆轴线为中心轴对称布置。各内钢箍6同轴布置，且在距离两端一米以内的范围内采用内钢箍双拼的结构形式。
所述预应力锚固钢板1外侧加工有肩夹23，其厚度为预应力锚固钢板1厚度的一半，肩夹23突出于杆体，即位于杆梢端的肩夹直径大于杆梢直径，位于杆根端的肩夹直径大于杆根直径。
采用本实施例方法制得的电杆检验弯矩达69.4KN.m，其强度高于国标∮190mm×12m最强M级的电杆检验弯矩58.5KN.m，随着电杆贯性矩的提高后张拉的优秀更加突显出其优势。
实施例2：如图1-4、图6-10所示，本实施例工艺主要用于生产∮270mm×15m电杆，采用上段6m加下段9m的形式拼接，具体步骤如下，
1.1、根据拟制电杆段的尺寸和锥度（1：75）布置一组绕其轴线分布的非预应力筋，各非预应力筋相对于拟制电杆段轴线的锥度均为1：75；然后在各非预应力筋所围成的笼体内侧、沿笼体轴向每间隔500mm焊接一圈内钢箍6（采用直径6mm的钢筋弯曲制成），且各只内钢箍6均同轴布置，在距离两端一米以内的范围内采用内钢箍双拼的结构形式进行焊接；再在笼体两端各同轴安装一块预应力锚固钢板1。本例中预应力锚固钢板1采用45号钢，并经调质热处理制成，其厚度为12-20mm，具体根据张拉值确定；所述预应力锚固钢板1外侧加工有肩夹23，其厚度为预应力锚固钢板1厚度的一半，电杆制作完成后肩夹23突出于杆体；所述预应力锚固钢板1上均布八个洞孔15，各洞孔15均以其所在预应力锚固钢板1的中心为圆心呈圆形布置，且两块预应力锚固钢板1上的洞孔15一一对应布置。所述非预应力筋由八根非预应力主筋4和两根短筋5组成，两者均采用HRB500普通钢筋，其抗拉强度设计值435N/mm2、抗压强度设计值410 N/mm2，其钢筋规格可根据电杆强度与所选配钢棒相应选择∮12mm或∮14 mm钢筋，本实施例选用规格为∮14mm；所述非预应力主筋4绕拟制电杆段轴线均匀布置，其长度为6m，两端分别顶住两块预应力锚固钢板1；两根短筋5长度均为3.5m，即顶端距离杆梢2.5m，底端与杆根的预应力锚固钢板1相接触，且两根短筋5以拟制电杆段轴线为中心轴对称布置。布置预应力锚固钢板1时，调整洞孔15，使得对应两洞孔15的连线与各非预应力主筋4相间。
1.2、在两块预应力锚固钢板1上、每对应的两个洞孔15内插入一根混凝土用预应力钢棒3（本实施例共设八根长度为6m的预应力钢棒，且与非预应力主筋4相间布置），并将该预应力钢棒锚固端锚固于其中一块预应力锚固钢板1的外侧面上，张拉端螺纹连接有紧压另一预应力锚固钢板1外侧面的螺母2，实现预应力锚固钢板1、预应力钢棒3和笼体的锁紧成型，同时保证各预应力钢棒3相对于拟制电杆段轴线的锥度相同；所述预应力钢棒3外同轴套有塑料外套21，且两者之间填充有防腐润滑脂。所述预应力钢棒3采用抗拉强度值为1570N/mm2、1000h松弛率≤2.5%、直径9-12mm（可根据电杆强度要求选择，本实施例直径为11mm）的无粘接光面混凝土用预应力钢棒；如图3所示，对于一端为墩头20，另一端为螺纹结构的预应力钢棒3，将设有墩头20的一端作为锚固端限位于其中一块预应力锚固钢板1外侧面，然后剪去另一端（张拉端）端部的外套21，并用螺母2拧紧限位与另一块预应力锚固钢板1的外侧面上；对于两端均为螺纹结构的预应力钢棒3，则在其两端均采用螺母2锁紧固定。
1.3、在所述笼体外侧按照螺旋缠绕的方式一圈接一圈连续密绕直径4mm的螺旋钢筋7，在距离两端一米范围内加密缠绕，形成钢筋笼。
1.4、将步骤1.3得到的钢筋笼吊装入电杆钢模底座内，使两块预应力锚固钢板1的肩夹23落槽卡紧，并调紧螺母2保证各预应力钢棒3相对于拟制电杆段的锥度均相同，倒入混凝土浆料，对钢模清边，将钢模上盖合上，闭合模具，再紧固钢模合模螺栓，再次调紧螺母2，将钢模整体吊入离心机，离心机逐步加大转速，从低速至中速最后至每分钟1050转，经离心成型后吊离，平衡放置，经3天自然养护后脱模，再自然养护21天。
1.5、在张拉端实施张拉，通过工具锚锁紧预应力钢棒3张拉端后用油压机展开张拉，张拉值为835.2KN，达到张拉设计值后锁紧螺母2，对因张拉而伸长的预应力钢棒3螺纹余留半个螺母，多余部分锯断。
1.6、在对接端（即杆根端）安装内法兰，具体为，先在对接端预应力锚固钢板1外侧面上同轴焊接圆柱形的内接钢圈板17，然后在该内接钢圈板周围沿径向均匀焊接一组加强筋板16，再在内接钢圈板17和加强筋板16上焊接与预应力锚固钢板1平行且同轴的对接钢板18，并在加强筋板16外侧、距离预应力锚固钢板1每隔30mm缠绕二道直径5mm的钢筋19，并与加筋板16焊接，最后清渣，充填环氧砂浆13封包，形成对外露螺母2、墩头20的封闭保护，即完成上段6m电杆段的制备。
然后按照上述步骤制备下段9m电杆段，区别在于，配筋不同，钢筋笼共布置十二根预应力钢棒3、十二根长度9m且与预应力钢棒3相间布置的非预应力主筋4、四根短筋5；其中两根短筋长度为6.5m，作为第一级短筋，其余两根短筋长度为4m，作为第二级短筋，两级短筋分别以钢筋笼轴线为中心轴对称布置，第一级短筋顶端距离杆梢2.5m，第二级短筋距离杆梢5m。内法兰安装于下段9m电杆段的杆梢端。张拉值为1252.8KN。
如图10所示，最后通过内法兰将上段和下段螺栓对接成整体即可，避免了现场焊接。
为了防止电杆运输过程中端部遭到碰撞而损坏，同时保护外露的螺母2和预应力钢棒3等锚具，在杆梢和杆根分别套上预制封帽9和预制封脚11，封帽9和封脚11按杆梢与杆根规格分别预制，由钢筋混凝土制成，混凝土强度为C40，封帽钢筋10直径为8mm，封脚钢筋12直径为12mm，根据所制电杆直径确定内径，围沿厚度50mm，封帽9套入深度需套住杆梢65 mm，封脚11底厚120 mm，封脚11套入电杆根部深度100mm，预制保护帽（封脚和封帽）按对应规格套上相应的电杆，在保护帽内充填环氧砂浆13固化。
所述混凝土浆料的原料包括水泥、沙、碎石、水、粉煤灰、硅灰、减水剂、混凝土纤维，且各成分的重量比为1：1.28~1.30：2.35~2.5：0.18~0.24：0.08~0.1：0.19~0.21：0.04~0.06：0.0018~0.002；其强度为C100级。本例中，所述水泥为≥52.5级的普通硅酸盐水泥；沙的细度模数为2.3~2.7，含泥量0.25%；碎石采用5~20连续级配，针片状不大于5%，抗压强度不少于120Mpa；粉煤灰为一级标准粉煤灰，硅灰粒径为0.15~0.2μm；减水剂为浓度40%的聚羧酸盐pure SH；混凝土纤维采用第三代高性能混凝土纤维，型号为UF500纤维素科纤维，单丝纤维2.1 mm。
采用本实施例方法制得的电杆（横截面呈环形），由6m上段电杆段和9m下段电杆段通过内法兰螺栓对接而成。其中上段电杆段包括钢筋笼、将钢筋笼完全包覆于内部且整体呈中空圆台形的混凝土体8（锥度为1：75）、位于该混凝土体两端且同轴布置的两块预应力锚固钢板1，以及安装于对接端（对于上段来说对接端为杆根，对于下段来说对接端为杆梢）的内法兰。其配筋图如图12所示。
所述钢筋笼包括八根以混凝土体8轴线为中心轴均匀分布的预应力钢棒3，八根与预应力钢棒3相间布置且同样以混凝土体8轴线为中心轴均匀分布的非预应力主筋4，两根短筋5，在各非预应力主筋4和短筋5所围成的笼体内侧、沿笼体轴向间隔均匀（轴向间隔500mm）焊接的一组内钢箍6，螺旋缠绕于所述笼体外侧的螺旋钢筋7（直径4mm）。其中各预应力钢棒3相对于拟制电杆轴线的锥度均为1：75，其两端分别穿过两块预应力锚固钢板1上对应的洞孔15，且其锚固端通过墩头20或者螺纹连接的螺母2限位于其中一块预应力锚固钢板1的外侧面上，张拉端通过螺纹连接的螺母2限位于另一块预应力锚固钢板1的外侧面上。两根短筋5长度均为3.5m，即顶端距离杆梢2.5m，底端与杆根的预应力锚固钢板1相接触，且两根短筋5以拟制电杆段轴线为中心轴对称布置。各内钢箍6同轴布置，且在距离两端一米以内的范围内采用内钢箍双拼的结构形式。
所述内法兰包括同轴焊接于对接端（杆根端）预应力锚固钢板1外侧面上的圆柱形内接钢圈板17，沿径向均匀焊接于该内接钢圈板外围的一组加强筋板16，焊接于内接钢圈板17和加强筋板16上方、与预应力锚固钢板1平行且同轴布置的对接钢板18，以及缠绕于加强筋板16外侧且与之焊接的两道钢筋19。
所述预应力锚固钢板1外侧加工有肩夹23，其厚度为预应力锚固钢板1厚度的一半，肩夹23突出于杆体，即位于杆梢端的肩夹直径大于杆梢直径，位于杆根端的肩夹直径大于杆根直径。
所述下段电杆段的结构与上段电杆段的结构基本相同，区别在于钢筋笼的配筋不同，如图13所示，钢筋笼共布置十二根预应力钢棒3、十二根长度9m且与预应力钢棒3相间布置的非预应力主筋4、四根短筋5；其中两根短筋长度为6.5m，作为第一级短筋，其余两根短筋长度为4m，作为第二级短筋，两级短筋分别以钢筋笼轴线为中心轴对称布置，第一级短筋顶端距离杆梢2.5m，第二级短筋距离杆梢5m。内法兰安装于下段9m电杆段的杆梢端。
采用本实施例方法制得的电杆检验弯矩可达173.83KN.m，比国标中同规格电杆的最强检验弯矩还提高了177.37%，要超过GB/4623-2006标准表4中所列∮350mm×15m电杆的S级159.68KN.m，高出弯矩值17.69KN.m，该后张拉的电杆强度高可替换大梢径∮350mm×15m电杆的S级电杆、直线钢管杆、窄基铁塔，减轻了重量，该杆可适用大截面导线配电线路四回路同杆架设，而且梢径适中，利于施工作业。分段式便于运输，螺栓对接避免了现场焊接。
采用本发明生产工艺制造的∮350mm×15m分段式电杆，预应力主筋混凝土用钢棒3为∮11mm，非预应力筋采用HRB500普通钢筋为∮14mm时，其电杆检验弯矩可提高至252.84KN.m；而∮350mm×18m分段式电杆，预应力主筋混凝土用钢棒3为∮11mm，非预应力筋采用HRB500普通钢筋为∮14mm时，其电杆检验弯矩可提高至302.03KN.m。《环型混凝土电杆标准》GB/4623-2006国标中附表4组装预应力、部分预应力混凝土锥型杆开裂检验弯矩最强∮350mm×18m分段式整杆T级为228.75 KN.m.，后强拉电杆强度提高了132.03%，强度提升明显。该电杆通过分段式，在杆高24m及以上时，可进行三段组合，组合灵活，可适应不同高度的需要，根据不同强度的需要选择不同配筋组合，尤其是后张拉电杆的弹性恢复能力是其它任何已有种类电杆无法可比，有其结构优势，安全性可靠性高。

Claims (10)

1.一种高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于，对于整根单杆，包括以下步骤：
1.1、根据拟制电杆的尺寸和锥度布置一组绕其轴线分布的非预应力筋，然后在各非预应力筋所围成的笼体内侧、沿其轴向焊接一组间隔均匀的内钢箍（6），并在笼体两端各同轴安装一块预应力锚固钢板（1）；所述预应力锚固钢板（1）外侧加工有肩夹（23），并且预应力锚固钢板（1）上、以其中心为圆心均布一圈环形布置的洞孔（15），且两块预应力锚固钢板（1）上的洞孔（15）一一对应布置；
1.2、在两块预应力锚固钢板（1）上、对应的两个洞孔（15）内插入一根混凝土用预应力钢棒（3），并将该预应力钢棒锚固端锚固于其中一块预应力锚固钢板（1）的外侧面上，张拉端螺纹连接有紧压另一预应力锚固钢板（1）外侧面的螺母（2），实现预应力锚固钢板（1）、预应力钢棒（3）和笼体的锁紧成型，同时保证各预应力钢棒（3）相对于拟制电杆轴线的锥度相同；所述预应力钢棒（3）外同轴套有塑料外套（21），且两者之间填充有防腐润滑脂；
1.3、在所述笼体外侧缠绕螺旋钢筋（7），形成钢筋笼；
1.4、将步骤1.3得到的钢筋笼吊装入电杆钢模底座内，使两块预应力锚固钢板（1）的肩夹（23）落槽卡紧，并调紧螺母（2），倒入混凝土浆料，合模，再次调紧螺母（2），经离心成型后吊离并平衡放置，经3天自然养护后脱模，再自然养护21天；
1.5、对预应力钢棒（3）张拉端进行张拉，达到设计值后锁紧螺母（2），并锯除预应力钢棒（3）的多余部分即可。
2.根据权利要求1所述的高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于：所述混凝土浆料的原料包括水泥、沙、碎石、水、粉煤灰、硅灰、减水剂、混凝土纤维，且各成分的重量比为1：1.28~1.30：2.35~2.5：0.18~0.24：0.08~0.1：0.19~0.21：0.04~0.06：0.0018~0.002；其强度为C100级。
3.根据权利要求2所述的高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于：所述水泥为≥52.5级的普通硅酸盐水泥；沙的细度模数为2.3~2.7,含泥量0.25%；碎石采用5~20连续级配，针片状≯5%，抗压强度不少于120Mpa；粉煤灰为一级标准粉煤灰，硅灰粒径为0.15~0.2μm；减水剂为浓度40%的聚羧酸盐pure SH；混凝土纤维采用型号为UF500纤维素科纤维，单丝纤维2.1 mm。
4.根据权利要求1所述的高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于：所述预应力钢棒（3）采用抗拉强度值为1570N/mm2、1000h松弛率≤2.5%、直径9-12mm的无粘接光面混凝土用预应力钢棒；所述非预应力筋由非预应力主筋（4）和短筋（5）组成，其中非预应力主筋（4）绕拟制电杆轴线均匀布置，且与预应力钢棒（3）相间，短筋（5）分级对称布置，每级短筋（5）根数均为偶根，长度相同，且以拟制电杆轴线为中心轴对称布置，相邻两级短筋（5）之间的长度差为2.5m。
5.按照权利要求1-4任意一项权利要求所述工艺生产的高强度后张拉钢筋混凝土电杆。
6.一种高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于，对于分段式电杆，包括以下步骤：
1.1、根据拟制电杆段的尺寸和锥度布置一组绕其轴线分布的非预应力筋，然后在各非预应力筋所围成的笼体内侧、沿其轴向焊接一组间隔均匀的内钢箍（6），并在笼体两端各同轴安装一块预应力锚固钢板（1）；所述预应力锚固钢板（1）外侧加工有肩夹（23），并且预应力锚固钢板（1）上、以其中心为圆心均布一圈环形布置的洞孔（15），且两块预应力锚固钢板（1）上的洞孔（15）一一对应布置；
1.2、在两块预应力锚固钢板（1）上、对应的两个洞孔（15）内插入一根混凝土用预应力钢棒（3），并将该预应力钢棒锚固端锚固于其中一块预应力锚固钢板（1）的外侧面上，张拉端螺纹连接有紧压另一预应力锚固钢板（1）外侧面的螺母（2），实现预应力锚固钢板（1）、预应力钢棒（3）和笼体的锁紧成型，同时保证各预应力钢棒（3）相对于拟制电杆段轴线的锥度相同；所述预应力钢棒（3）外同轴套有塑料外套（21），且两者之间填充有防腐润滑脂；
1.3、在所述笼体外侧缠绕螺旋钢筋（7），形成钢筋笼；
1.4、将步骤1.3得到的钢筋笼吊装入电杆钢模底座内，使两块预应力锚固钢板（1）的肩夹（23）落槽卡紧，并调紧螺母（2），倒入混凝土浆料，合模，再次调紧螺母（2），经离心成型后吊离并平衡放置，经3天自然养护后脱模，再自然养护21天；
1.5、对预应力钢棒（3）张拉端进行张拉，达到设计值后锁紧螺母（2），并锯除预应力钢棒（3）的多余部分；
1.6、在电杆段的对接端同轴安装内法兰，最后通过内法兰将各电杆段对接连成整体即可。
7.根据权利要求6所述的高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于：所述混凝土浆料的原料包括水泥、沙、碎石、水、粉煤灰、硅灰、减水剂、混凝土纤维，且各成分的重量比为1：1.28~1.30：2.35~2.5：0.18~0.24：0.08~0.1：0.19~0.21：0.04~0.06：0.0018~0.002；其强度为C100级。
8.根据权利要求7所述的高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于：所述水泥为≥52.5级的普通硅酸盐水泥；沙的细度模数为2.3~2.7,含泥量0.25%；碎石采用5~20连续级配，针片状≯5%，抗压强度不少于120Mpa；粉煤灰为一级标准粉煤灰，硅灰粒径为0.15~0.2μm；减水剂为浓度40%的聚羧酸盐pure SH；混凝土纤维采用型号为UF500纤维素科纤维，单丝纤维2.1 mm。
9.根据权利要求6所述的高强度后张拉钢筋混凝土电杆的生产工艺，其特征在于：所述预应力钢棒（3）采用抗拉强度值为1570N/mm2、1000h松弛率≤2.5%、直径9-12mm的无粘接光面混凝土用预应力钢棒；所述非预应力筋由非预应力主筋（4）和短筋（5）组成，其中非预应力主筋（4）绕拟制电杆段轴线均匀布置，且与预应力钢棒（3）相间，短筋（5）分级对称布置，每级短筋（5）根数均为偶根，长度相同，且以拟制电杆段轴线为中心轴对称布置，相邻两级短筋（5）之间的长度差为2.5m。
10.按照权利要求6-9任意一项权利要求所述工艺生产的高强度后张拉钢筋混凝土电杆。
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