高速铁路先张法轨道板预应力传递长度研究

预应力传递长度是先张法预应力轨道板结构设计的关键参数。基于直径10mm螺旋肋钢丝与混凝土黏结-滑移本构关系,运用有限元软件ANSYS,分析预应力钢筋端部不设置和设置锚固板时先张预应力轨道板的混凝土压应变、预应力钢筋轴力和滑移区长度,研究预应力钢筋端部设置锚固板对减小预应力传递长度的作用机理。结果表明:锚固板承担了大部分预应力钢筋的张拉力,从而有效减小预应力钢筋和混凝土间的滑移区长度和滑移量,使得轨道板的预应力传递长度也显著减小。在直径为10mm的螺旋肋钢丝端部不设锚固板和分别设置直径为20和40 mm的锚固板,进行轨道板试件传递长度试验,得到的预应力传递长度分别为425,225和225mm,可见设置锚固板后可减小预应力传递长度47.06%;当锚固板的直径达到一定值后,其对轨道板试件预应力传递长度的影响较小;随时间的增加,无锚固板的轨道板试件预应力传递长度呈增大趋势,而设置锚固板的轨道板试件预应力传递长度则相对稳定。     

先张CRTSⅢ轨道板张拉技术研究

双向先张法CRTSⅢ型板是具有我国自主知识产权的高速铁路无砟轨道结构,是在总结了日本Ⅰ型板,德国Ⅱ型板,国产道岔板以及后张法Ⅲ型板的优点上开发出来的一种新的无砟轨道结构。通过优化轨道板中预应力体系,采用双向先张预应力结构,既提高了轨道板整体强度,又克服和改变了由于钢厂或PC钢棒生产中因材质缺陷及加工制造工艺瑕疵造成成品板的钢棒"延时断裂"的问题;通过在预应力钢筋端部设置锚固板,既减小预应力的建立起来的长度,又可长久保持预应力值不损失,提高轨道板耐久性;预应力钢筋定尺下料,专用张拉千斤顶单根初张拉,然后整体终张拉,整体同步放张。     

用先张法解决预应力混凝土轨道板钢筋绝缘的难题

针对钢筋绝缘问题给板式无砟轨道带来的困扰,提出了采用先张法生产预应力轨道板的方法,通过张拉使钢筋之间保持一定的间距,利用混凝土良好的绝缘性能,在不增加其他绝缘措施的条件下,解决轨道板内的钢筋对轨道电路的影响,同时避免了增加涂层钢筋或绝缘卡对轨道板耐久性产生的不利影响,也降低了轨道板的生产成本。在理论分析和室内试验的基础上,铺设试验段进行现场测试,并经过运营考验,验证了先张法轨道板解决钢筋绝缘问题的优越性。     

城市轨道交通先张法预应力混凝土轨道板试验研究

为适应城市轨道交通建设对于道床结构施工速度和精度的要求,便于后期运营维护,研发城市轨道交通用先张法预应力混凝土轨道板。该板采用先张法预应力结构,并针对轨道交通的特点进行优化设计。为了验证该板的疲劳性能和抗裂性能,基于有限元计算方法对轨道板进行受力分析,并对轨道板进行疲劳荷载试验和静载开裂试验,结果表明:双向先张法预应力轨道板静载抗裂理论分析结果和全尺寸模型试验结果吻合度较好,按照设计要求生产的双向先张法预应力轨道板,其静载和疲劳抗裂性能满足工程需要。     

CRTSⅢ型先张预应力轨道板设计及制造技术

为进一步完善板式无砟轨道预应力混凝土轨道板体系和无砟轨道系统技术,开展CRTS Ⅲ型先张法预应力轨道板的系统研究。从CRTS Ⅲ型先张预应力轨道板型式尺寸、预应力体系选择、预应力钢筋选型和结构及接口设计方面进行论述和分析。阐述轨道板"矩阵单元法"生产工艺流程,以及钢筋骨架入模、连接器安装、预应力钢筋张拉、混凝土浇筑及养护和预应力放张及轨道板脱模主要生产工序。为降低建场成本、提高轨道板生产机械化程度和实现关键工装设备的可重复利用,提出应进一步深化轨道板制造技术研究。     

国外关于预应力筋锚固长度的研究综述

准确确定预应力筋的锚固长度对于计算预应力构件的抗弯和抗剪承载力意义重大。对国外有关预应力筋锚固长度的研究作一文献综述,结合美国既有规范ACI318和AASHTO以及其它研究成果汇总了锚固长度的计算公式,探讨了预应力筋直径、混凝土强度等对锚固长度的影响。     

CRTS Ⅲ型先张法轨道板生产线预应力筋张拉模具的静力分析

CRTS Ⅲ型双向先张法预应力轨道板是我国自主研发的新型轨道板。其生产制作正在由原有的固定式作业向生产线作业转变。原有的基坑式生产模具依靠模具本身的结构来消除先张法预应力对模具造成的变形。本文提出一种全新的适合生产线生产的模具,在其模具上增加预应力反力张拉杆,通过给模具横向和纵向施加规定的预应力钢筋张拉反力,减小模具自身变形,实现改善轨道板上拱变形的目的,提高轨道板的合格率。全新的轨道板模具承受载荷大,受荷时间长,其结构强度和刚度直接影响成品板的质量。利用ANSYS软件对该轨道板生产线预应力筋张拉模具进行有限元分析,研究模具在各种作业工况下的应力和变形,验证了模具设计的合理性,为模具设计提供可靠依据。     

CRTSⅢ型无砟轨道先张法轨道板预制工艺研究

新建北京至沈阳铁路客运专线设计速度为350 km/h,设计采用先张法CRTSⅢ型板式无砟轨道结构形式。CRTSⅢ型先张法轨道板具有一次性成型、工艺新、精度高等特点,包括预应力体系设计、钢筋、混凝土及封锚材料以及制造等一系列新工艺、新材料和新技术,需要在施工中结合工程实际做进一步的研究,来优化施工工艺,加快施工进度,确保工程质量。本技术采用多套固定台座模具联合整体张拉、养护、放张的施工工艺,通过汲取CRTSⅡ、Ⅲ型轨道板施工工艺经验,创新使用带锚固板的先张预应力体系。该技术通过在京沈客专苏家屯板场CRTSⅢ型无砟轨道先张法轨道板的预制生产中的成功应用,取得显著的经济、社会和环保效益,实现了先张法轨道板在350 km/h客运专线上的首次规模化应用,为同类产品的预制提供了生产经验和技术支持。     

反射隔热涂料对路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力学特性的影响

为研究局部涂刷反射隔热涂料对路基上纵连式无砟轨道纵向力学特性的影响,建立多层叠合梁有限元计算模型,计算涂料局部涂刷产生的无砟轨道纵向附加力,研究无砟轨道纵向附加力的分布规律及其影响因素,针对CA砂浆黏结强度降低时,局部涂刷可能诱发的轨道病害,提出锚固销钉限位方案。研究结果表明:涂料局部涂刷对轨道板纵向力学特性的影响较大,轨道板纵向附加力最大值出现在涂刷区段中心,离涂刷区段中心越远,纵向附加力越小;随着涂刷长度的增加,轨道板纵向附加力的放射范围增加;随着CA砂浆黏结强度的降低,轨道板纵向位移增大;锚固销钉能降低轨道板纵向位移,但随着销钉数量的增加变化趋势逐渐变缓。     

CRTSⅢ型无砟轨道宽接缝裂缝及修补材料性能分析

通过建立CRTSⅢ型纵连板式无砟轨道有限元计算模型,研究宽接缝处裂缝以及修补材料力学性能。对轨道结构整体降温50℃作用下,不同的裂缝宽度及不同的修补材料弹性模量情况下,板间树脂砂浆、纵向预应力钢筋以及修补材料力学性能进行分析。结果表明:修补材料弹性模量、裂缝宽度和裂缝是否修补均对未开裂板间树脂砂浆影响较小;开裂板间树脂砂浆纵向拉应力随修补材料的弹性模量增大而增大,随着裂缝宽度的增大先增大后减小;修补材料的纵向拉应力先随着其弹性模量的增大逐渐减小直至出现纵向压应力,之后纵向压应力逐渐增加;开裂树脂砂浆处预应力钢筋受裂缝是否修补影响较大。     

中强度预应力HR钢棒在混凝土中的锚固试验及可靠度分析

针对中强度预应力HR钢棒在混凝土中的黏结锚固性能,通过68个锚固构件的拉拔试验,系统研究了混凝土强度、锚固长度、相对保护层厚度、劈裂面配箍率等因素对黏结锚固性能的影响,通过回归分析得出中强度预应力HR钢棒在混凝土中的极限黏结强度计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.基于黏结锚固试验,采用一次二阶矩理论的中心点法进行了锚固极限状态的可靠度分析,提出满足可靠度要求的中强度预应力HR钢棒锚固长度的计算公式.     

高速铁路CRTSⅢ型预制轨道板平面度关键影响参数

针对个别线路CRTSⅢ型轨道板脱模时已存在上拱的问题,建立了轨道板-模板一体化分析模型,研究预应力施加、混凝土收缩等因素对预制轨道板平面度的影响规律。结果表明:预应力及其偏心、轨道板顶面和底面弹性模量差异、养护过程中温度梯度对预制轨道板平面度影响较小,底模承轨槽约束条件下的混凝土收缩是影响预制轨道板平面度的关键因素。轨道板预制过程中混凝土收缩控制试验表明,在保证模板精度条件下,养护过程中补水可显著减小预制轨道板平面度上拱幅值。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道用自密实混凝土粘接性能研究

在CRTSⅢ型板式无砟轨道结构中,现浇的自密实混凝土与预制的轨道板形成复合板结构,共同承受列车荷载。自密实混凝土与轨道板的粘接性能影响着整个轨道结构的平稳性、安全性和使用寿命。本文研究了自密实混凝土坍落扩展度、含气量和胶凝材料用量对自密实混凝土与轨道板粘接性能的影响。结果表明:随着自密实混凝土坍落扩展度的增大,自密实混凝土与轨道板的粘接强度有降低的趋势,坍落扩展度不宜超过690 mm;随着自密实混凝土含气量的增大,自密实混凝土与轨道板的粘接强度有增加的趋势,在满足工作性能和强度的条件下,自密实混凝土的含气量宜取技术条件规定的上限值6.0%;随着自密实混凝土胶凝材料用量的增大,自密实混凝土与轨道板的粘接强度有增加的趋势。     

先张法预制CRTSⅢ型轨道板技术研究

CRTSⅢ型先张法轨道板采用工厂化批量预制,确保质量可靠,精度可控。京沈客专苏家屯板场对制板技术不断研究实践,过程中通过信息化采集绝缘检测、质量预警数据,自动化控制预应力筋张拉、混凝土蒸汽养护,构配件移动、混凝土布料、轨道板码放的机械化操作,定尺定位配筋、工序流水作业的标准化等措施,保证了CRTSⅢ型先张法轨道板的预制质量、安全和进度,可为类似制板生产提供参考。     

先张法预应力混凝土简支梁板制梁场的场地平面布置

通过对 3个现场制梁场的分析、比较和总结 ,详细阐述先张法预应力混凝土简支梁板制梁场的场地平面布置方式     

桥梁拆除过程预应力残余作用效应研究

为研究桥梁拆除过程被切断的预应力束残余作用效应,建立三类不同预应力作用效应计算模型,分别为切断后预应力束剩余部分作用、切断后的预应力束传递长度范围外作用、切断后预应力束不作用,以此三类计算模型在各工况下的梁体变形情况与拆桥过程梁体实测变形进行对比,结果显示:拆桥过程考虑梁体切断后的预应力束残余预应力影响比较接近梁体实际受力状态,残余预应力值可近似按照先张法预应力筋的传递长度计算,即切断后的预应力束传递长度范围外作用。     

高速铁路无砟轨道双向先张预应力轨道板研究及实践

高速铁路无砟轨道双向先张预应力轨道板是我国自主研发的新型轨道板预应力体系,通过部分预应力"复合锚固"设计技术和"矩阵单元"生产工艺等系统创新研究,系统形成双向先张预应力轨道板设计和制造技术,研发了轨道板生产配套设备和工装,形成24 h生产工艺,在国际上首次实现双向先张预应力轨道板的规模化生产,并在西宝客运专线CRTSⅢ型先张板式无砟轨道试验段系统验证的基础上,在高速铁路建设中全面推广应用。     

中俄同江铁路桥钢桁梁桥面系结构形式研究

研究目的:通常情况下,钢桁梁长度超过80 m时,桥面系应设置纵梁断缝,以减小桥面系参与结构主体的共同受力作用。同江黑龙江铁路特大桥中108 m钢桁梁桥面系采用纵横梁栓接先张法预应力混凝土套轨道床板的轻型桥面结构。为适应套轨道床板布置、提高轨道的平顺性及减少桥梁结构养护维修工作量,通过建立有限元模型进行对比分析,研究在该桥钢桁梁桥面系中设置连续纵梁的可行性。研究结论:(1)采用连续纵梁时,桥面系参与钢梁整体受力的作用增强,可缓解主桁特别是下弦杆的受力状态;(2)纵梁的轴拉力明显增加,从而引起横梁特别是端横梁的面外弯矩增大,水平挠度增大;(3)端节间撑架的设置,引起纵梁轴拉力小幅增加,但却大幅度减小横梁的面外弯矩及水平挠度,纵梁截面需适当增大,以适应其自身强度的需要;(4)按中、俄两国规范检算的结果表明,桥面系杆件受力满足两国规范要求,在本工程中设置连续纵梁可行;(5)本研究成果对桥面系设置连续纵梁的钢桁梁桥的设计具有一定的参考意义。     

CRTSⅠ型无砟轨道板预应力筋破坏所致附加荷载的影响分析

针对CRTSⅠ型无砟轨道板在运营过程中出现部分预应力筋破坏的现象,本文建立CRTSⅠ型无砟轨道板及其预应力分析模型,对不同位置、不同数量纵横向预应力筋破坏引起的轨道板附加荷载进行计算分析。计算结果表明:纵向预应力筋的破坏会带来轨道板附加弯矩,引起轨道板翘曲变形;预应力筋破坏对纵横向应力峰值影响较小;轨道板整体预压力随着预应力筋破坏数量的增加而减小,其中预压力在端部损失较明显,轨道板中部由于层间黏结约束,预压力损失小于端部。预应力钢筋应力计算结果显示,预应力钢筋受力基本不受相邻预应力筋破坏的影响。     

高强度CFRP板粘结性能试验研究

将CFRP板粘贴于混凝土梁的受拉面,可以有效地提高加固梁的抗弯承载力,而CFRP板与混凝土的枯结性能是影响加固效果的一个重要因素.通过30个高强度CFRP板粘结试件的双面剪切试验,研究混凝土强度、CFRP板宽度、结构胶类型、附加锚固措施等对CFRP板与混凝土之间的粘结强度与粘结应力分布的影响.研究表明,CFRP板与混凝土的粘结强度随混凝土强度的提高而提高,随CFRP板宽度的增加而降低;结构胶类型对其粘结强度有显著影响;合理的附加锚固措施能有效地提高CFRP板与混凝土之间的粘结强度.此外,基于试验结果提出计算高强度CFRP板与混凝土之间的粘结强度的Niedermeier修正模型.