一种预应力混凝土塔柱结构及其施工方法与流程

本发明涉及一种预应力混凝土塔柱结构及其施工方法。

背景技术

预制拼装的预应力混凝土塔柱结构，由于预制工艺和塔柱结构预制分块规则的限制，预制块之间总是存在各种预制误差，为了顺利完成拼装过程，往往需要设置各种构造拼接缝。这些拼接缝需要在拼装施工过程中现浇一部分混凝土或者现浇一部分灌浆料；然而现浇混凝土需要较长的养护时间，现浇灌浆料则会花费较多的成本，并且这两种施工过程都需要一定的养护时间，造成施工工期延长；另外，现有预制塔柱均为内外整体模板，工厂预制过程的模板投入量大，造成预制成本上升，从而也抬高了预制拼装预应力混凝土塔柱结构的整体成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种预应力混凝土塔柱结构及其施工方法，要解决传统的预制拼装预应力混凝土塔柱结构的成本较高和施工工期较长的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种预应力混凝土塔柱结构，包括有塔柱节段；所述塔柱节段有一组、沿竖向依次连接；其中每个塔柱节段的水平切面均呈圆环状；所述塔柱节段由下至上依次包括有下连接环段、中间环段和上连接环段；所述下连接环段的内侧面上、靠近底面位置处设有下部预埋件，下连接环段的顶面上预留有顶部连接钢筋，且顶部连接钢筋的上端超出下连接环段的顶面；所述上连接环段的内侧面上、靠近顶面位置处设有上部预埋件，上连接环段的底面上预留有底部连接钢筋，且底部连接钢筋的下端超出上连接环段的底面；所述顶部连接钢筋超出下连接环段顶面的部分被浇筑在中间环段中；所述底部连接钢筋超出上连接环段底面的部分被浇筑在中间环段中；

所述预应力混凝土塔柱结构中，相邻塔柱节段之间通过上方的下连接环段的下部预埋件与下方的上连接环段的上部预埋件连接。

优选的，所述塔柱节段的高度为1000mm~15000mm；其中，下连接环段的高度不小于100mm，上连接环段的高度与下连接环段的高度相适应，不小于100mm。

一种预应力混凝土塔柱结构的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，将整个预应力混凝土塔柱结构根据运输条件要求沿高度方向划分为多个塔柱节段。

步骤二，将每一个塔柱节段沿高度方向由下至上依次划分为下连接环段、中间环段和上连接环段三部分。

步骤三，在同一个环形模板中预制相邻塔柱节段的上连接环段和塔柱节段的下连接环段，形成连接环端模；并且，在下方塔柱节段的上连接环段的内侧面上、靠近顶面位置处预设上部预埋件，在上方塔柱节段的下连接环段的内侧面上、靠近底面位置处预设下部预埋件，然后浇筑混凝土，并将上部预埋件与下部预埋件连接。

步骤四，在预制场地施工预应力混凝土塔柱结构的二次预制台座。

步骤五，步骤三中预制好的一组连接环端模按节段划分次序，依次水平吊装到二次预制台座上对应的位置处，调整位置并进行固定。

步骤六，绑扎或吊装相邻连接环端模之间的待施工中间环段的钢筋。

步骤七，在相邻连接环端模之间、对应待施工的中间环段内侧面位置处支护内侧二次模板；同时在相邻连接环端模之间、对应待施工的中间环段外侧面位置处支护外侧二次模板。

步骤八，浇筑中间环段的混凝土。

步骤九，待所有中间环段的混凝土养护达到设计要求后，拆除内侧二次模板、外侧二次模板以及对应连接的上部预埋件与下部预埋件，然后分别将塔柱节段按顺序运输至预应力混凝土塔柱结构的施工机位，按顺序依次吊装；至此施工完毕。

优选的，步骤二中，塔柱节段划分后的下连接环段的高度尺寸不小于100mm，上连接环段的高度尺寸不小于100mm。

优选的，步骤三中，相邻塔柱节段的上连接环段和塔柱节段的下连接环段为一体浇筑，并且在浇筑上连接环段和下连接环段的混凝土之前，在对应上连接环段与下连接环段的界面位置处设置界面预埋件，保证上连接环段与下连接环段预制完成后能够分离；其中，所述界面预埋件为环形钢板或者为槽型形钢板。

优选的，步骤三中，在一体预制相邻塔柱节段的上连接环段和塔柱节段的下连接环段时，浇筑完上连接环段和下连接环段的混凝土之后，在上连接环段和下连接环段的内侧分别设置加强件。

优选的，步骤三中，相邻塔柱节段的上连接环段和塔柱节段的下连接环段分两次浇筑，先浇筑上连接环段或者下连接环段中的一个；利用先浇筑完成的上连接环段或者下连接环段作为模板，并在界面上刷界面剂或者铺上薄膜，然后再浇筑另一个。

优选的，步骤四中，所述二次预制台座的数量与预应力混凝土塔柱结构中塔柱节段划分的拼接缝的数量相适应；其中，每个二次预制台座的纵向轴线与预应力混凝土塔柱结构中塔柱节段划分的拼接缝相对应设置，同一组二次预制台座顶部中轴线的连线与待预制的预应力混凝土塔柱结构的中轴线平行；

步骤五施工完毕后，二次预制台座上的一组连接环端模的中轴线在同一直线上；其中，每个连接环端模中的下连接环段与上连接环段的接缝垂直于该连接环端模的中轴线。

优选的，步骤八中，在浇筑中间环段的混凝土时，沿中间环段的圆环方向上分多次浇筑：先浇筑待施工的中间环段的下部混凝土，再浇筑待施工的中间环段的两侧混凝土，然后浇筑待施工的中间环段的上部混凝土。

优选的，当步骤三中，在上连接环段和下连接环段的内侧分别设置加强件时，待所有中间环段的混凝土养护达到设计要求后，拆除加强件。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。

1、现有预制技术生产的塔柱节段之间即使严格控制模板精度，仍然在塔柱节段之间的水平拼接缝处存在各种尺寸误差，导致拼装完成的塔柱结构在拼接缝位置必须设置一定厚度的灌浆层，以保证拼装完成的塔柱结构具有可靠地传力路径；这种设置灌浆层的做法增加施工时间成本和材料成本，同时一定厚度的灌浆层还担负着调节塔柱拼装过程中垂直度误差的作用；并且由于个各预制节段在高度方向上存在随机分布的预制尺寸误差，因此需要在拼装过程中调节水平灌浆缝的厚度，保证拼装施工过程的结构垂直度；而本发明提出工厂预制顺序和分块方法，使工厂预制的塔柱结构分块，并且相邻塔柱节段的下连接环段和上连接环段在同一个环形模板中预制，使得预制塔柱节段之间具有天然的高度吻合特征；这样取消塔柱结构中预制塔柱节段之间的拼接缝内的灌浆层，保证了各预制塔柱节段之间在不需要灌浆的情况下紧密接触，并且形成可靠的传力路径，同时还可以保证拼装完后的塔柱结构具有满足要求的垂直度。

2、本发明技术大幅度缩减预制过程中的模板需求量，目前塔柱结构都是分节段竖向预制，每一节段预制过程多为整体内外模板，以保证预制节段的整体拼装精度；但是预制塔柱需要完整的内外模板，使模板工程在整个塔柱预制生产成本中所占比重很大；而本发明的方法中采用预制分块及预制顺序，大幅度缩减预制过程中的模板需求量，降低预制塔柱的工厂生产成本。

3、本发明的施工方法加快预制塔柱结构的施工拼装速度；现有的预制塔柱技术在施工现场需要先对水平拼接缝调平，然后吊装预制节段，拼接缝灌浆连接，等待养护周期，再进行下一拼接缝调平；如此施工过程导致吊装施工效率低，施工现场大型吊车无效工作时间很多，造成施工成本增加；而本发明的预制塔柱节段间拼接缝具有天然的高度吻合性，不需要再施工过程中再多次进行拼接缝调平，拼接缝灌浆，等施工工序，大幅度提升吊装施工效率，减小大型吊车的无效工作时间，节省施工吊装成本。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明中通信塔柱结构的结构示意图。

图2是本发明中上下塔柱节段节点结构示意图。

图3是本发明的施工方法中步骤三施工时的状态图。

图4是本发明中步骤三施工后得到的连接环端模结构示意图。

图5是本发明中界面预埋件为水平钢板时设置在下连接环段和上连接环段之间的结构示意图。

图6是本发明中界面预埋件为槽形钢板时设置在下连接环段和上连接环段之间的结构示意图。

图7是本发明的施工方法中步骤五施工时的状态图。

图8是本发明的施工方法中步骤八的待施工的中间环段下部浇筑时侧面结构示意图。

图9是本发明的施工方法中步骤八的待施工的中间环段下部混凝土浇筑时的横截面结构示意图。

图10是本发明的施工方法中步骤八的待施工的中间环段两侧混凝土浇筑时的横截面结构示意图。

图11是本发明的施工方法中步骤八的待施工的中间环段上部混凝土浇筑时的横截面结构示意图。

图12本发明中加强件为星形梁时设置在上连接环段中的结构示意图。

图13本发明中加强件为井字梁时设置在下连接环段中的结构示意图。

附图标记：1—界面预埋件、2—塔柱节段、2.1—下连接环段、2.2—中间环段、2.3—上连接环段、3—下部预埋件、4—顶部连接钢筋、5—上部预埋件、6—底部连接钢筋、7—环形模板、8—二次预制台座、9—连接环端模、10—内侧二次模板、11—外侧二次模板、12—加强件。

具体实施方式

如图所示，这种预应力混凝土塔柱结构，包括有塔柱节段2；所述塔柱节段2有一组、沿竖向依次连接；其中每个塔柱节段2的水平切面均呈圆环状；所述塔柱节段2由下至上依次包括有下连接环段2.1、中间环段2.2和上连接环段2.3；所述下连接环段2.1的内侧面上、靠近底面位置处设有下部预埋件3，下连接环段2.1的顶面上预留有顶部连接钢筋4，且顶部连接钢筋4的上端超出下连接环段2.1的顶面；所述上连接环段2.3的内侧面上、靠近顶面位置处设有上部预埋件5，上连接环段2.3的底面上预留有底部连接钢筋6，且底部连接钢筋6的下端超出上连接环段2.3的底面；所述顶部连接钢筋4超出下连接环段2.1顶面的部分被浇筑在中间环段2.2中；所述底部连接钢筋6超出上连接环段2.3底面的部分被浇筑在中间环段2.2中；

所述预应力混凝土塔柱结构中，相邻塔柱节段2之间通过上方的下连接环段2.1的下部预埋件3与下方的上连接环段2.3的上部预埋件5连接。

本实施例中，所述塔柱节段2的高度为1000mm~15000mm；其中，下连接环段2.1的高度不小于100mm，上连接环段2.3的高度与下连接环段2.1的高度相适应，不小于100mm。

本实施例中，所述底部连接钢筋6超出上连接环段2.3底面部分的长度不小于规范要求的钢筋全断面搭接锚固长度，即不小于底部连接钢筋6直径的30倍；所述顶部连接钢筋4超出下连接环段2.1顶面部分的长度不小于规范要求的钢筋全断面搭接锚固长度，即不小于顶部连接钢筋4直径的30倍。

本实施例中，所述上部预埋件5包括有钢板和锚筋；其中上部预埋件5的锚筋有一组、间隔布置在上部预埋件5的钢板上，并且上部预埋件5的锚筋被浇筑在上连接环段2.3的混凝土中；所述下部预埋件3包括有钢板和锚筋；其中，下部预埋件3的锚筋有一组、间隔布置在下部预埋件3的钢板上，并且下部预埋件3的锚筋被浇筑在下连接环段2.1的混凝土中。

本实施例中，所述下部预埋件3为钢筋制成，下部预埋件3固定连接在下连接环段2.1的内侧面上；所述上部预埋件5为钢筋制成，上部预埋件5固定连接在上连接环段2.3的内侧面上。

当然在其他实施例中，所述下部预埋件3和上部预埋件5还可以为钢板制成。

这种预应力混凝土塔柱结构的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，将整个预应力混凝土塔柱结构根据运输条件要求沿高度方向划分为多个塔柱节段2。

步骤二，将每一个塔柱节段2沿高度方向由下至上依次划分为下连接环段2.1、中间环段2.2和上连接环段2.3三部分，塔柱节段2划分后的下连接环段2.1的高度尺寸不小于100mm，上连接环段2.3的高度尺寸不小于100mm。

步骤三，在同一个环形模板7中预制相邻塔柱节段2的上连接环段2.3和塔柱节段2的下连接环段2.1，形成连接环端模9，保证两个塔柱节段2在拼接缝位置处的连接接触面具有天然贴合高精度；并且，在下方塔柱节段2的上连接环段2.3的内侧面上、靠近顶面位置处预设上部预埋件5，在上方塔柱节段2的下连接环段2.1的内侧面上、靠近底面位置处预设下部预埋件3，然后浇筑混凝土，并将上部预埋件5与下部预埋件3连接形成整体。

步骤四，在预制场地施工预应力混凝土塔柱结构的二次预制台座8，二次预制台座8的数量与预应力混凝土塔柱结构中塔柱节段2划分的拼接缝的数量相适应；其中，每个二次预制台座8的纵向轴线与预应力混凝土塔柱结构中塔柱节段2划分的拼接缝相对应设置，同一组二次预制台座8顶部中轴线的连线与待预制的预应力混凝土塔柱结构的中轴线平行。

步骤五，步骤三中预制好的一组连接环端模9按节段划分次序，依次水平吊装到二次预制台座8上对应的位置处，保证整组二次预制台座8上的连接环端模9的中轴线在同一直线上调整位置；其中，每个连接环端模9中的下连接环段2.1与上连接环段2.3的接缝垂直于该连接环端模9的中轴线，调整好位置后将整组连接环端模9都固定到相应的二次预制台座8上。

步骤六，绑扎或吊装相邻连接环端模9之间的待施工中间环段2.2的钢筋。

步骤七，在相邻连接环端模9之间、对应待施工的中间环段2.2内侧面位置处支护内侧二次模板10；同时在相邻连接环端模9之间、对应待施工的中间环段2.2外侧面位置处支护外侧二次模板11。

步骤八，浇筑中间环段2.2的混凝土。

步骤九，待所有中间环段2.2的混凝土养护达到设计要求后，拆除内侧二次模板10、外侧二次模板11以及对应连接的上部预埋件5与下部预埋件3，然后分别将塔柱节段2按顺序运输至预应力混凝土塔柱结构的施工机位，按顺序依次吊装；至此施工完毕。

本实施例中，步骤三中，相邻塔柱节段2的上连接环段2.3和塔柱节段2的下连接环段2.1为一体浇筑，并且在浇筑上连接环段2.3和下连接环段2.1的混凝土之前，在对应上连接环段2.3与下连接环段2.1的界面位置处设置界面预埋件1，保证上连接环段2.3与下连接环段2.1预制完成后能够分离；其中，所述界面预埋件1为平板钢板或者为槽形钢板，如图5和图6所示。

本实施例中，步骤三中，在一体预制相邻塔柱节段2的上连接环段2.3和塔柱节段2的下连接环段2.1时，浇筑完上连接环段2.3和下连接环段2.1的混凝土之后，为了保证连接环端模的刚度及强度，可

在上连接环段2.3和下连接环段2.1的内侧分别设置加强件12；所述加强件12可以为井字梁或者十字梁或者星形梁，如图12和图13所示。

本实施例中，步骤三中，相邻塔柱节段2的上连接环段2.3和塔柱节段2的下连接环段2.1分两次浇筑，先浇筑上连接环段2.3或者下连接环段2.1中的一个；利用先浇筑完成的上连接环段2.3或者下连接环段2.1作为模板，并在界面上刷界面剂或者铺上薄膜，然后再浇筑另一个。

本实施例中，步骤三中，预制完成的连接环端模9的底面上预留有底部连接钢筋6，且底部连接钢筋6超出上连接环段2.3底面部分的长度不小于规范要求的钢筋全断面搭接锚固长度，即不小于底部连接钢筋6直径的30倍；预制完成的连接环端模9的顶面上预留有顶部连接钢筋4，且顶部连接钢筋4超出下连接环段2.1顶面部分的长度不小于规范要求的钢筋全断面搭接锚固长度，即不小于顶部连接钢筋4直径的30倍。

本实施例中，步骤八中，在浇筑中间环段2.2的混凝土时，沿中间环段2.2的圆环方向上分多次浇筑：先浇筑待施工的中间环段2.2的下部混凝土，再浇筑待施工的中间环段2.2的两侧混凝土，然后浇筑待施工的中间环段2.2的上部混凝土。

本实施例中，当步骤三中，在上连接环段2.3和下连接环段2.1的内侧分别设置加强件12时，待所有中间环段2.2的混凝土养护达到设计要求后，还需拆除加强件12。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。