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。     

半卧式钢混台座法CRTSⅢ型先张轨道板制造关键技术

结合郑徐客运专线工程实践,针对CRTSⅢ型先张轨道板结构型式设计及技术难点进行分析,通过对张拉台座、模具、自动张拉控制系统、精调及检测等关键工装及设备的选型研究,总结出张拉台座施工、模具安装及检测、预应力张拉、混凝土浇筑、养护、存放等关键施工流程和关键工艺,从而形成轨道板生产的成套技术,为CRTSⅢ型先张轨道板制造提供借鉴经验。     

CRTSⅢ型双向先张预应力混凝土轨道板张拉台座设计研究

对双向张拉的预应力混凝土轨道板张拉台座进行设计研究与计算,结果表明:所设计的张拉台座抗倾覆性满足要求,按极限承载力对地梁配筋,验算了其抗裂度满足要求。按照型钢混凝土结构设计方法,对张拉墙体进行抗弯抗剪计算,其安全系数较高。对所设计的型钢混凝土张拉台座进行空间有限元分析,得到应力、应变、位移等一系列评价结构安全性的重要信息,计算值小于设计值,进一步验证了结构设计的合理性。     

高速铁路CRTSⅢ型先张轨道板质量控制关键技术探讨

通过对高速铁路CRTSⅢ型双向先张预应力轨道板初张拉和终张拉过程完成后单根预应力筋张拉力的测试分析,提出初张拉控制均匀性、终张拉控制总张拉力的控制理念,并提出初张拉力值偏差应控制在3 k N以内。针对轨道板早期脱模特点,提出胶凝材料粒度匹配和活性激发技术;为减少板底浮浆、实现骨料适量自然外露,提出减小混凝土坍落度、多层连续浇筑的技术措施。     

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。     

CRTSⅢ型轨道板先张流水机组法制造技术

根据高速铁路线路运行平顺度要求,设计并制作了用于CRTSⅢ型无砟轨道板先张流水机组法生产线可控、能自动流转的单体钢模。该生产线由动力电源与机械、计算机控制与电器、电液伺服工作系统和监测检验系统4套主要功能设备组成完整体系。阐述了CRTSⅢ型无砟轨道板先张流水机组法制造关键技术,并对轨道板模型系统,预应力张拉/放张控制系统,混凝土的输送、浇筑与振捣系统,蒸汽养护系统4个环节进行了技术创新。CRTSⅢ型无砟轨道板先张流水机组法生产线以混凝土灌注工序效率为控制指标,合理布置生产工位实现连续生产,具有广阔的应用前景。     

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。     

双向后张预应力混凝土轨道板制造工艺研究

双向后张预应力轨道板是Ⅰ型板式无碴轨道中的重要部件,具有形状复杂、制造精度高的特点,从模型制造、模型组装、钢筋骨架绑扎、预应力钢筋加工及就位、预埋件安装、混凝土浇筑、蒸汽养护、脱模、后期养生、张拉、封端、存放等关键工序进行详细说明。     

先张CRTSⅢ型轨道板模具制造技术研究

双向先张CRTSⅢ型轨道板为有挡肩设计,且轨道板在浇筑后无需打磨承轨槽的程序,承轨槽精度全部靠模具制造精度控制,需要轨道板模具具有很高的刚度和制造精度;先张预应力的施加又需要模具具有较高强度。缓和曲线段的轨道板生产时,还需要调整承轨台模具位置使线路曲线地段轨道板承轨槽空间位置符合超高和加宽要求。本文研究了先张CRTSⅢ型轨道板模具各配件加工制造和组装要点,并结合轨道板预制生产过程中的经验,研究了灌浆孔内模和张拉孔内模的优化改进方法。     

CRTSⅢ型先张预应力轨道板平面度变化规律研究

CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国自主知识产权的新型无砟轨道结构形式,其双向先张预应力轨道板具有精度高、工艺简单、可工厂化生产等特点,已广泛应用于我国高速铁路工程建设。由于轨道板为长薄型混凝土结构,在运输、储存和吊装过程中,因混凝土预应力、温度应力和重力等影响,易产生翘曲变形,影响轨道板的平面度,增加轨道精调成本。针对CRTSⅢ型先张预应力轨道板在不同施工阶段和不同环境状态下平面度的变化,研究其平面度的变形规律,以期为轨道板制造和铺设提供参考。     

CRTSⅢ型先张轨道板台座法生产工艺优化

CRTSⅢ型先张轨道板自郑徐客运专线推广应用以来,台座法生产工艺已经比较成熟,但也存在一些不足,需要进一步优化。介绍CRTSⅢ型先张轨道板台座法生产工艺及特点,并重点针对轨道板翘曲变形控制、蒸养、成品轨道板外形尺寸检测技术3个方面,对相关工艺优化问题进行详细探讨。     

CRTSⅢ型先张轨道板翘曲变形成因分析及控制措施研究

针对郑徐客专CRTSⅢ型先张轨道板翘曲变形现象,利用ABAQUS有限元仿真软件建立轨道板翘曲分析模型,从轨道板的结构设计(轨道板自身上下不对称)和生产工艺(预应力筋偏位、混凝土收缩、温度梯度、弹性模量不同、模具承轨台约束)两个方面进行了分析,研究了轨道板翘曲变形的原因(轨道板自身的上下不对称、预应力筋偏位、混凝土收缩以及弹性模量不同等因素综合导致轨道板翘曲,其中混凝土收缩是主要原因),从而给出了相应的控制措施(优化模具柔性支座质量、设置模具整体上移量、设置预拱度、洒水养护等措施),取得了良好的控制效果,以期为同类工程提供参考和借鉴。     

双向预应力轨道板的研究与设计

结合我国秦沈客运专线狗河特大桥和双何特大桥上铺设板式无碴轨道的工程实例,在车辆轨道耦合动力分析的基础上,建立桥上板式轨道力学模型,总结轨道板在各阶段强度、位移的影响变化规律,提出铁路用双向预应力混凝土轨道板设计方法,并介绍设计实例。     

先张法预制轨道板振捣技术研究

附着式振捣是预制轨道板产品制造的主要工艺形式,生产中发现轨道板4个侧面容易出现气孔、粘皮、局部砂浆堆积等质量问题。研究试验表明:混凝土坍落度、振捣频率、振捣电机位置布局同质量问题有关,通过改进工艺、调整参数、质量评价等措施,改善了产品外观质量,消除了砂浆堆积现象,提高了产品综合品质。     

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。     

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。     

博格式轨道板预制关键技术探讨

结合博格板式轨道板技术的引进、消化、吸收及实现生产线国产化的实践,介绍了博格式轨道板预制技术、设计生产控制方式,并对其关键技术进行了初步探讨,提出了博格式轨道板预制中需加强、改进、掌握的新技术、新理念。     

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。     

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。     

CRTS I型轨道板自动张拉技术研究

根据哈大客运专线CRTS I型轨道板预制和铺设工艺，结合安全、质量、工期等要求，研究轨道板张拉技术；通过比选，确定一套技术可靠、操作简便、施工干扰小的轨道板张拉施工技术方案；经现场测试，采用自动控制张拉设备施工方案，可满足CRTS I型轨道板的生产质量与效率要求，符合铁道部提出的“六位一体”的管理理念。