CN115162820A - 一种高性能环形混凝土通信杆塔的单管结构及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能环形混凝土通信杆塔的单管结构及制备方法，包括混凝土和钢筋骨架浇筑而成的杆体，所述杆体的两端设有与所述钢筋骨架固定连接的法兰组件，所述钢筋骨架包括若干个预应力钢筋、若干个架立圈以及螺旋筋，若干个预应力钢筋沿着所述杆体环形设置且固定于两端的法兰组件上，所述架立圈固定于所述预应力钢筋的内侧且与所述预应力钢筋垂直，若干个所述架立圈沿着所述杆体的长度方向设置，所述螺旋筋沿螺旋盘绕在预应力钢筋的外，本发明通过架立圈对预应力钢筋进行支撑，防止钢筋骨架发生变形，利用螺旋筋缠绕在钢筋骨架的外侧抗扭性能以及杆塔混凝土抗裂性能，能够提高单管的弯曲应力，提升单管的性能。
Description
技术领域
本发明涉及通信杆塔技术领域，特别地，涉及一种高性能环形混凝土通信杆塔的单管结构及制备方法。
背景技术
随着通信领域的发展，5G走入了人们的生活，为了实现通信线缆等基础设施的铺设，需要搭建大量的通信杆塔。
现有的5G通信线缆所采用的通信杆塔为钢结构，以便达到通信杆塔的强度要求。大量钢结构的使用需要耗费大量的钢材，通信杆塔的制造成本较高，同时加快了钢材资源的消耗。为了寻找能够替代钢结构制备的通信杆塔，将目光逐渐转移至混凝土浇筑成的水泥杆塔。传统的水泥电杆使用混凝土与普通钢筋直接浇筑成型，此种混凝土电杆的强度达不到5G通信杆塔的使用标准。现有的通信杆塔架设的高度比现有的混凝土电杆的长度高出很多，如果直接加长混凝土电杆的长度，会造成电杆的弯曲应力达不到使用的标准，为了解决通信杆塔高度的要求，需要对现有的水泥电杆进行改进，以便能够实现混凝土电杆对钢结构通信杆塔的替换，同时需要降低混凝土电杆的生产成本，以实现利益的最大化。因此，如何设计一种可以替代钢结构通信杆塔的混凝土电杆成为本领域人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种混凝土通信杆塔及该杆塔的制备方法，以便能够解决普通混凝土电杆强度及弯曲应力不足的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高性能环形混凝土通信杆塔单管结构，包括混凝土和钢筋骨架浇筑而成的杆体，所述杆体的两端设有与所述钢筋骨架固定连接的法兰组件，所述钢筋骨架包括若干个预应力钢筋、若干个架立圈以及螺旋筋，若干个预应力钢筋沿着所述杆体环形设置且固定于两端的法兰组件上，所述架立圈固定于所述预应力钢筋的内侧且与所述预应力钢筋垂直，若干个所述架立圈沿着所述杆体的长度方向设置，所述螺旋筋沿着所述杆体的长度方向螺旋盘绕在所述预应力钢筋的外侧且与所述预应力钢筋固定连接。
进一步的，所述法兰组件包括法兰套筒，所述法兰套筒的内壁固定连接有挂筋板，所述挂筋板上贯穿设有定位孔，所述预应力钢筋的端部穿过所述定位孔并在所述挂筋板的外侧形成墩头。
进一步的，所述法兰组件还包括法兰盘以及若干个筋板，所述法兰盘焊接在所述法兰套筒的外圆面上，所述筋板的相邻的两侧端分别与所述法兰套筒和法兰盘焊接。
进一步的，所述钢筋骨架还包括若干个普通钢筋，所述普通钢筋沿所述杆体的长度方向固定在所述架立圈上，若干个所述普通钢筋沿着所述杆体周向分布。
进一步的，所述杆体的纵切面为等腰梯形，所述架立圈的直径由杆体的底端至顶端依次减小。
进一步的，所述普通钢筋的的底端焊接于所述法兰套筒的内壁，所述普通钢筋的顶端低于所述预应力钢筋的顶端且位于杆体顶端法兰套筒的下侧。
一种高性能环形混凝土通信杆塔单管的制备方法，包括如下步骤：
S1：制备钢筋骨架；
S2：将钢筋骨架放置在浇筑模具内；
S3：调整钢筋骨架在浇筑模具内的位置，使钢筋骨架居中在浇筑模具中间；
S4：制备混凝土；
S5：向浇筑模具内喂入步骤S4中制备完成的混凝土；
S6：对浇筑模具进行合模，在钢模一侧对预应力钢筋进行张拉至设计的张拉值，再将浇筑模具放置离心机上离心；
S7：将离心后的浇筑模具吊入蒸养池中进行养护；
S8：拆开浇筑模具并取出杆体；
S9：在法兰套筒的外侧焊接法兰盘以及筋板，完成单管的制备。
进一步的，所述钢筋骨架的制备方法如下：
S11：在预应力钢筋上套设防护层卡扣；
S12：在法兰套筒的端部焊接挂筋板，并在挂筋板上开设若干个环形分布的定位孔；
S13：将预应力钢筋的端部穿过两端挂筋板上的定位孔并利用墩头机对预应力钢筋进行墩头处理；
S14：在预应力钢筋的内侧固定若干个沿杆体长度方向设置的架立圈；
S15：在架立圈上固定若干个沿着杆体周向分布的普通钢筋，并将普通钢筋的一端固定在杆体底端的法兰套筒的内壁上；
S16：在预应力钢筋的外侧沿着杆体的长度方向螺旋缠绕螺旋筋并利用滚焊机将螺旋筋焊接在预应力钢筋上，此时，钢筋骨架制备完成。
进一步的，所述浇筑模具包括上侧浇筑模以及下侧浇筑模，其中上侧浇筑模与所述下侧浇筑模通过螺栓进行固定；上侧浇筑模与下侧浇筑膜固定后，在钢模一侧对预应力筋钢进行张拉至设计张拉值。
进一步的，通信杆塔单管在蒸养池内部的养护步骤如下：
S71：将带有浇筑模具的通信杆塔单管放置在蒸养池的同时，制备同批次混凝土试块放置在模具中并放置在蒸养池内；
S72：在1.5h-2.0h范围内，将蒸养池温度由室温升至80℃-90℃的区间范围，然后保持蒸养池恒定温度2h-2.5h，经0.5h-1.0h将蒸养池降至室温；
S73：取出混凝土试块在万能试验机上检测其强度并对其数据进行记录，然后将浇筑模具吊出蒸养池进行拆模处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在杆体的两端安装法兰组件，利用法兰组件实现杆体与杆体之间的连接，进而加长通信杆塔的长度，使其满足通信杆塔的高度要求，在预应力钢筋的内部固定设有沿着杆体长度方向设置的架立圈，能够对预应力钢筋进行支撑，使预应力钢筋在杆体内部均匀分布，同时架立圈的设置能够加强电杆的横向受力强度，在预应力钢筋外侧螺旋缠绕螺旋筋，此时能够提高杆体的抗弯能力、抗扭性能以及杆塔混凝土得抗裂强度，使水泥电杆满足通信杆塔的要求。
附图说明
图1为本发明的单管结构示意图；
图2为本发明的钢筋骨架示意图；
图3为本发明钢筋骨架的爆炸图；
图4为本发明单管离心制备局部剖视图；
图5为图4的爆炸图；
图6为图4的主视图；
图7为单管结构的局部爆炸图；
图8为单管结构端部的局部剖视图；
图9为预应力钢筋墩头的结构示意图;
图10为钢筋排布展开示意图。
图中：1、杆体；11、钢筋骨架；111、预应力钢筋；1111、墩头；112、架立圈；113、普通钢筋；114、螺旋筋；115、防护层卡扣；21、法兰钢圈；22、法兰盘；23、筋板；3、挂筋板；31、定位孔；32、螺纹孔；4、浇筑模具；41、上侧浇筑模；42、下层浇筑模；5、离心辊；61、传动轴；62、滚轮；7、钢模挡板；71、定位螺栓。
具体实施方式
下面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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图10，本实施例提供一种高性能环形混凝土通信杆塔的单管结构及制备方法，主要用于5G通信杆塔，替代传统的钢结构通信杆塔，解决现有的混凝土电杆存在的缺陷，降低电杆的生产成本。
如图1和图2所示，包括混凝土和钢筋骨架11浇筑而成的杆体1，所述杆体1的两端设有与所述钢筋骨架11固定连接的法兰组件，如图3所示，所述钢筋骨架11包括若干个预应力钢筋111、若干个架立圈112以及螺旋筋114，若干个预应力钢筋111沿着所述杆体1环形设置且固定于两端的法兰组件上，在本实施例中，所述架立圈112固定于所述预应力钢筋111的内侧且与所述预应力钢筋111垂直，所述架立圈112与所述预应力钢筋11通过扎丝进行固定，其中若干个所述架立圈112沿着所述杆体1的长度方向设置，此种固定方式便于对架立圈112的位置进行调整，将架立圈112安装在预应力钢筋111的内侧，能够利用架立圈112对预应力钢筋111进行支撑，加强钢筋骨架11的强度，所述螺旋筋114沿着所述杆体1的长度方向螺旋盘绕在所述预应力钢筋111的外侧且与所述预应力钢筋111固定连接，此处的螺旋筋114为一体成型的钢筋，由于螺旋筋114螺旋缠绕至预应力钢筋111的外侧能够加强钢筋骨架11的抗弯曲力矩，进而能够提高通信杆塔单管的抗弯曲强度。
为了实现预应力钢筋111与法兰组件的固定，在本实施例中，如图5和图9所示，所述法兰组件包括法兰套筒21，所述法兰套筒21的内壁固定连接有挂筋板3，此处的挂筋板3与法兰套筒21的内壁焊接，所述挂筋板3上贯穿设有定位孔31，所述预应力钢筋111的端部穿过所述定位孔31并在所述挂筋板3的外侧形成墩头1111，墩头1111的直径大于其定位孔31的孔径，进而能够防止预应力钢筋111能够从挂筋板3上脱离，此处的墩头1111由墩头机制成。
带有法兰套筒21的杆体制备完成后，为了能够实现两个杆体1之间的连接，在本实施例中，如图7和图8所示，所述法兰组件还包括法兰盘22以及若干个筋板23，所述法兰盘22焊接在所述法兰套筒21的外圆面上，所述筋板23的相邻的两侧端分别与所述法兰套筒21和法兰盘22焊接，此时利用螺栓便能够将两个杆体1进行连接，同时方便杆体1之间的拆卸，能够加长通信杆塔的长度。
当完全使用预应力钢筋111进行生产混凝土通信杆塔的单管时，由于预应力钢筋的价格较高，进而加大了单管的制造成本，倘若采用普通钢筋进行生产单管时，需要加大普通钢筋的数量或者直径，从而才能提高单管的强度，但是会导致单管重量过大且成本过高，为了平衡通信杆塔单管成本与重量的问题，在本实施例中，所述钢筋骨架11还包括若干根普通钢筋113，其中，普通钢筋113的型号为HRB400螺纹钢，所述普通钢筋113沿所述杆体1的长度方向固定在所述架立圈112上，若干个所述普通钢筋113沿着所述杆体1周向分布，通过预应力钢筋111与普通钢筋113的混合使用，进而能够降低单管的生产成本且提高了杆塔抗弯强度。
为了加强单管端部的受力强度，在本实施例中，如图1所示，所述杆体1的纵切面为等腰梯形，将杆体1分为底端和顶端两个部分，所述架立圈112的直径由杆体1的底端至顶端依次减小，在钢筋布置数量相同的情况下，杆体1底端的直径大于杆体1顶端的直径，进而杆体1顶端的钢筋布置更加密集，进而能够加强杆体1顶端的受力强度。
由于杆体1顶端的钢筋较为密集，为了便于杆体顶端混凝土的浇筑，在本实施例中，如图3所示，所述普通钢筋的113的底端焊接于所述法兰套筒21的内壁，所述普通钢筋113的顶端低于所述预应力钢筋111的顶端且位于杆体1顶端法兰套筒21的下侧，此时普通钢筋113分成若干个普通钢筋组，在同一个普通钢筋组中普通钢筋113的长度逐层递减，如图10所示，进而能够便于混凝土掉落至钢筋骨架11内。
为了实现通信杆体单管的制备：在本实施例中，所述单管的制备步骤如下：
S1：制备钢筋骨架11；
其中钢筋骨架11的制备步骤如下：
S11：在预应力钢筋111上套设防护层卡扣115；
S12：在法兰套筒21的端部焊接挂筋板3，并在挂筋板3上开设若干个环形分布的定位孔31以及螺纹孔32；
S13：将预应力钢筋111的端部穿过两端挂筋板3上的定位孔31并利用墩头机对预应力钢筋111进行墩头处理；
S14：在预应力钢筋111的内侧固定若干个沿杆体1长度方向设置的架立圈112；
S15：在架立圈112上固定若干个沿着杆体1周向分布的普通钢筋113，并将普通钢筋113的一端固定在杆体1底端的法兰套筒21的内壁上；
S16：在预应力钢筋111的外侧沿着杆体1的长度方向螺旋缠绕螺旋筋114并利用滚焊机将螺旋筋114焊接在预应力钢筋111上，此时，钢筋骨架11制备完成；
S2：将钢筋骨架11放置在浇筑模具4内，钢筋骨架11上的防护层卡扣115与浇筑模具4的内壁相抵，在浇筑模具4的内壁与预应力钢筋111之间预留一间隙，进而能够防止预应力钢筋111裸露在浇筑完成后的杆体外侧，实现对预应力钢筋111的保护，此时浇筑模具4包括上侧浇筑模41以及下侧浇筑模42，上侧浇筑模41和下侧浇筑模42通过螺栓进行固定，在上侧浇筑模41以及下侧浇筑模42上固定设有用于浇筑模具离心的离心辊5，所述离心辊5成环状合拢在浇筑模具4的外侧，如图5和图7所示；
位于杆体1底端的浇筑模具4一端设有钢模挡板7，所述钢模挡板7通过定位螺栓71与挂筋板3上的螺纹孔32配合用以固定钢模挡板7；
S3：调整钢筋骨架11在浇筑模具4内的位置，使钢筋骨架11居中在浇筑模具4中间；
此时钢模骨架的调整方法为，在杆体1顶端一侧设有张拉机，利用张拉机对预应力钢筋111进行张拉，进而能够拉动浇筑模具4内部的钢筋骨架11发生移动，进而能够调整钢筋骨架11在浇筑模具4中的位置。
S4：混凝土的制备；
S5：向浇筑模具4内喂入步骤S4中制备完成的混凝土；
S6：对浇筑模具4进行合模，并拧紧定位螺栓以及浇筑模具4上自带的螺栓，将上侧浇筑模41与下侧浇筑模42进行固定，并将浇筑模具4放置离心机上离心；如图6所示，此处的离心机包括两根平行的传动轴61，所述传动轴61上固定设有滚轮62，两根传动轴61分别位于浇筑模具4的两侧，并将离心辊5放置在滚轮62上，通过驱动传动轴61转动，进而带动滚轮62转动，进而能够带动浇筑模具4高速转动，此时能够对浇筑模具4内部的混凝土进行离心，便于混凝土在浇筑模具4内均匀分布；
S7：将离心后的浇筑模具4吊入蒸养池中进行养护；
其中在本实施例中，蒸养池中的环境变化如下：
S71：将带有浇筑模具4的通信杆塔单管放置在蒸养池的同时，制备同批次混凝土试块放置在模具中并放置在蒸养池内；
S72：经过1.5小时将蒸养池有室温升高至85℃，然后保持蒸养池85℃条件进行蒸养2小时，经0.5小时将蒸养池降至室温；
S73：取出混凝土试块在万能试验机上检测其强度并对其数据进行记录，然后将浇筑模具4吊出蒸养池进行拆模处理；
S8：拆开浇筑模具4并取出杆体1；
S9：在法兰套筒21的外侧焊接法兰盘22以及筋板23，完成单管的制备，倘若先将法兰盘22和筋板23固定在法兰套筒21上，然后进行混凝土的浇筑，此时会因为法兰板22和筋板23导致浇筑模具4的复杂程度升高，进而在最后阶段将法兰盘22以及筋板23焊接在法兰套筒21上，以此实现通信杆塔单管的制备。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (10)
1.一种高性能环形混凝土通信杆塔单管结构，包括混凝土和钢筋骨架(11)浇筑而成的杆体(1)，其特征在于：所述杆体(1)的两端设有与所述钢筋骨架(11)固定连接的法兰组件，所述钢筋骨架(11)包括若干个预应力钢筋(111)、若干个架立圈(112)以及螺旋筋(114)，若干个预应力钢筋(111)沿着所述杆体(1)环形设置且固定于两端的法兰组件上，所述架立圈(112)固定于所述预应力钢筋(111)的内侧且与所述预应力钢筋(111)垂直，若干个所述架立圈(112)沿着所述杆体(1)的长度方向设置，所述螺旋筋(114)沿着所述杆体(1)的长度方向螺旋盘绕在所述预应力钢筋(111)的外侧且与所述预应力钢筋(111)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种高性能环形混凝土通信杆塔单管结构，其特征在于：所述法兰组件包括法兰套筒(21)，所述法兰套筒(21)的内壁固定连接有挂筋板(3)，所述挂筋板(3)上贯穿设有定位孔(31)，所述预应力钢筋(111)的端部穿过所述定位孔(31)并在所述挂筋板(3)的外侧形成墩头(1111)。
3.根据权利要求2所述的一种高性能环形混凝土通信杆塔单管结构，其特征在于：所述法兰组件还包括法兰盘(22)以及若干个筋板(23)，所述法兰盘(22)焊接在所述法兰套筒(21)的外圆面上，所述筋板(23)的相邻的两侧端分别与所述法兰套筒(21)和法兰盘(22)焊接。
4.根据权利要求2所述的一种高性能环形混凝土通信杆塔单管结构，其特征在于：所述钢筋骨架(11)还包括若干个普通钢筋(113)，所述普通钢筋(113)沿所述杆体(1)的长度方向固定在所述架立圈(112)上，若干个所述普通钢筋(113)沿着所述杆体(1)周向分布。
5.根据权利要求4所述的一种高性能环形混凝土通信杆塔单管结构，其特征在于：所述杆体(1)的纵切面为等腰梯形，所述架立圈(112)的直径由杆体(1)的底端至顶端依次减小。
6.根据权利要求5所述的一种高性能环形混凝土通信杆塔单管结构，其特征在于：所述普通钢筋的(113)的底端焊接于所述法兰套筒(21)的内壁，所述普通钢筋(113)的顶端低于所述预应力钢筋(111)的顶端且位于杆体(1)顶端法兰套筒(21)的下侧。
7.一种高性能环形混凝土通信杆塔单管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：制备钢筋骨架(11)；
S2：将钢筋骨架(11)放置在浇筑模具(4)内；
S3：调整钢筋骨架(11)在浇筑模具(4)内的位置，使钢筋骨架(11)居中在浇筑模具(4)中间；
S4：制备混凝土；
S5：向浇筑模具(4)内喂入步骤S4中制备完成的混凝土；
S6：对浇筑模具(4)进行合模，对预应力钢筋(111)进行张拉至设计的张拉值，并将浇筑模具(4)放置离心机上离心；
S7：将离心后的浇筑模具(4)吊入蒸养池中进行养护；
S8：拆开浇筑模具(4)并取出杆体(1)；
S9：在法兰套筒(21)的外侧焊接法兰盘(22)以及筋板(23)，完成单管的制备。
8.根据权利要求7所述的一种高性能环形混凝土通信杆塔单管的制备方法，其特征在于：所述钢筋骨架(11)的制备方法如下：
S11：在预应力钢筋(111)上套设防护层卡扣(115)；
S12：在法兰套筒(21)的端部焊接挂筋板(3)，并在挂筋板(3)上开设若干个环形分布的定位孔(31)；
S13：将预应力钢筋(111)的端部穿过两端挂筋板(3)上的定位孔(31)并利用墩头机对预应力钢筋(111)进行墩头处理；
S14：在预应力钢筋(111)的内侧固定若干个沿杆体(1)长度方向设置的架立圈(112)；
S15：在架立圈(112)上固定若干个沿着杆体(1)周向分布的普通钢筋(113)，并将普通钢筋(113)的一端固定在杆体(1)底端的法兰套筒(21)的内壁上；
S16：在预应力钢筋(111)的外侧沿着杆体(1)的长度方向螺旋缠绕螺旋筋(114)并利用滚焊机将螺旋筋(114)焊接在预应力钢筋(111)上，此时，钢筋骨架(11)制备完成。
9.根据权利要求7所述的一种高性能环形混凝土通信杆塔单管的制备方法，其特征在于：所述浇筑模具(4)包括上侧浇筑模(41)以及下侧浇筑模(42)，其中上侧浇筑模(41)与所述下侧浇筑模(42)通过螺栓进行固定。
10.根据权利要求7所述的一种高性能环形混凝土通信杆塔单管的制备方法，其特征在于：通信杆塔单管在蒸养池内部的养护步骤如下：
S71：将带有浇筑模具(4)的通信杆塔单管放置在蒸养池的同时，制备同批次混凝土试块放置在模具中并放置在蒸养池内；
S72：在1.5h-2.0h范围内，将蒸养池温度由室温升至80℃-90℃的区间范围，然后保持蒸养池恒定温度2h-2.5h，经0.5h-1.0h将蒸养池降至室温；
S73：取出混凝土试块在万能试验机上检测其强度并对其数据进行记录，然后将浇筑模具(4)吊出蒸养池进行拆模处理。
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