鋼模具長度對預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕的影響分析

王世蘭

（中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司，北京102400）

1 引言

目前，我國軌枕生產(chǎn)多采用流水形式。生產(chǎn)用的模具長度長短不一，如何選擇既能滿足技術(shù)、質(zhì)量要求，又能滿足經(jīng)濟(jì)合理的需求，成為人們研究的熱點(diǎn)。在張拉盒及張拉掛板等配件一定的情況下，論文選用了不同長度的模型進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

2 張拉的受力分析

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕中因張拉力不均勻，張拉及放張過程中的預(yù)應(yīng)力損失，產(chǎn)生的軌枕結(jié)構(gòu)受力變化是影響軌枕受力的主要因素之一。預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕加工過程可以分為3 個階段；第1 階段為預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉，同時安裝箍筋螺旋筋及橡膠隔板；第2 階段為混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)，在此階段，由于混凝土的硬化，與鋼筋產(chǎn)生握裹力，為混凝土提供了壓應(yīng)力；第3 階段為放張及脫模，在放張過程中鋼筋的預(yù)應(yīng)力將引起混凝土軌枕的變形，從而使混凝土軌枕與鋼模之間在沿著預(yù)應(yīng)力鋼筋的方向出現(xiàn)位移，引起承軌槽和鋼模之間的作用力增大，這對軌枕擋肩極為不利，在實(shí)際中經(jīng)常引起擋肩裂縫或掉塊[1]。

3 錨具變形及鋼筋回縮造成的預(yù)應(yīng)力損失

因錨具變形及鋼筋回縮造成的預(yù)應(yīng)力損失采用下式進(jìn)行計算[1]：

式中，a 為錨具變形及鋼筋回縮，一般取2mm；l′為張拉端至錨固端的距離，mm；Es為鋼筋彈性模量。

由式（1）可知，因錨具變形及鋼筋回縮造成的預(yù)應(yīng)力損失與張拉端至錨固端的距離成反比。因此，使用模具越長越有利于減少錨具變形及鋼筋回縮造成的預(yù)應(yīng)力損失。

假設(shè)放張過程中，各鋼絲的受力是均勻的。不同預(yù)應(yīng)力鋼筋長度在放張過程中對軌枕受力的影響，單根鋼筋與混凝土的接觸面積為A=2πrl，σ=F/A=F/2πrl（式中，r 為鋼筋半徑；F為張拉力；l 為鋼筋長度），F(xiàn) 一定，應(yīng)力與鋼筋長度成反比。應(yīng)力越小，則產(chǎn)生的應(yīng)變越小，越不易產(chǎn)生裂紋，有利于質(zhì)量控制。

4 斷筋時對軌枕的影響分析

模具越長，斷筋次數(shù)會相應(yīng)的增加，對軌枕的傷害增加。另外，模具越長，剛度不足其變形越大，易產(chǎn)生上拱，不利于軌枕的整體受力。

本文通過試驗(yàn)，研究不通長度的鋼模在同種工藝（根據(jù)混凝土及模具的總質(zhì)量對施工過程中振動時間及振動頻率進(jìn)行了調(diào)整，保證混凝土的密實(shí)度），對相同原材料及環(huán)境下的不同外觀質(zhì)量、靜載試驗(yàn)及疲勞試驗(yàn)情況進(jìn)行對比分析。

4.1 試驗(yàn)產(chǎn)品選擇

目前，國內(nèi)普遍使用的有砟軌枕ⅢA 型軌枕,對比試驗(yàn)產(chǎn)品為有砟軌枕新Ⅱ型軌枕，分組如表1 所示。

枕型 殼體長度/mm第一組 第二組 第三組ⅢA（試驗(yàn)組）新Ⅱ（對比組）5210（4×2）5010（4×2）10430（2×4）10030（2×4）13040（2×5）12540（2×5）

4.2 試驗(yàn)結(jié)果對比及分析

4.2.1 外觀質(zhì)量

檢查方法及標(biāo)準(zhǔn)要求如表2 所示。

表2 軌枕外觀質(zhì)量檢驗(yàn)要求

檢驗(yàn)結(jié)果及分析如表3 和表4 所示，分析可知，不同長度的鋼模對外觀質(zhì)量影響不明顯。

4.2.2 靜載試驗(yàn)情況

靜載試驗(yàn)情況如表5 所示，分析可知，采用模具越短越不利于軌枕的靜載試驗(yàn)。

4.2.3 疲勞試驗(yàn)情況

在不同長度模型生產(chǎn)的的軌枕中選擇靜載和外觀質(zhì)量均合格的產(chǎn)品各1 根進(jìn)行疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均合格。

表3 ⅢA檢驗(yàn)結(jié)果

表4 新Ⅱ檢驗(yàn)結(jié)果

表5 靜載試驗(yàn)結(jié)果

5 經(jīng)濟(jì)合理性分析

2×4 或是2×5 的鋼模生產(chǎn)流水線輥輪間距小，生產(chǎn)車間跨度要求較4×2 模型小，經(jīng)濟(jì)上更穩(wěn)合理。

6 結(jié)論

不同長度的鋼模對軌枕的外觀質(zhì)量及疲勞試驗(yàn)影響較小，但鋼模較短是不利于靜載試驗(yàn)，綜合經(jīng)濟(jì)因素，推薦使用2×4 或2×5 的鋼模。