CN102162209B - 时速350km高速道岔岔枕及其制造工法 - Google Patents

Abstract

一种时速350km高速道岔岔枕及其制造工法，有以下步骤：步骤1，安装模板；步骤2，放钢丝；步骤3，放端板；步骤4，安装套管、放分隔器；步骤5，放配件；步骤6，计算机自动控制张拉钢丝；步骤7，终张拉；步骤8，紧固分隔器，绑扎配件；步骤9，放入灰斗及混凝土入模；步骤10，振动；步骤11，卸分隔器，分隔板；步骤12，清理生产线；步骤13，养护；步骤14，混凝土脱模；步骤15，放张；步骤16，断丝，脱模；步骤17，喷号、处理套管，切割外露筋；步骤18，清模及隔离剂；步骤19，入库。实现了精确控制布料量、布料均匀、速度快，自动布料实现了拌合均匀性和混凝土密实度，保证了岔枕强度。

Description

时速350km高速道岔岔枕及其制造工法

技术领域

本发明涉及预应力混凝土岔枕及其制造方法的领域。

背景技术

时速350km高速道岔岔枕技术复杂、标准高、要求严。为减小客运专线列车运行时的冲击力及摩擦力，提高列车运行的平稳性，适应列车高速运行的需要，高速道岔岔枕外形尺寸要求精度高，承载力及抗疲劳能力强。不同尺寸规格的高速道岔岔枕的适用范围有很大区别。而现有岔枕的结构设计较为简单，混凝土的后期强度、承载力和疲劳强度不足。岔枕的外形尺寸、预应力钢铰线和预埋件的设计均需进一步改进，以适应时速350km高速列车运行时对岔枕承载力的要求。目前国内岔枕生产过程中，整体张拉制造会造成预应力钢丝受力不均匀，人工养护无法直接测量岔枕枕芯温度，人工布料的均匀性不好、布料量控制不合理，套管在混凝土振动过程中易发生位置偏移，底模板钉孔距误差较大，桁架筋焊接不牢固、精度误差大。因此，需要一种能够长线台座法生产并且张拉、混凝土布料、蒸汽养护、放张等关键工序采用工控机控制的时速350km高速道岔岔枕的工法。在岔枕预制完成后要实现铁垫板下承轨面平整度允许偏差值1mm、保持轨距的两承轨面之间的相对扭曲允许偏差值1mm。如果沿用常规长模生产方法，上述标准对于反复承受预应力荷载、反复改孔的钢模来说是很难实现的。

发明内容

本发明的目的是提供一种时速350km高速道岔岔枕及其制造工法，要解决传统道岔岔枕承载能力不足、稳定性低，使用寿命短的技术问题，还要解决普通预应力混凝土岔枕不能适应时速350km高速轨道的问题，还要解决预应力混凝土岔枕在制造中容易受力不均匀，精度误差大，质量急需提高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种时速350km高速道岔岔枕，包括混凝土板体，以及预埋在混凝土板体内部的预应力钢铰线、套管和调整螺栓，混凝土板体下部连接有两排桁架，其特征在于：所述混凝土岔枕为通长整体式，横截面形状为上小下大的梯形；所述预应力钢铰线沿混凝土岔枕通长预埋有6根，且在混凝土岔枕中轴线左右两侧呈三角形对称分布；

所述混凝土岔枕在左右两侧各预埋有一根上弦杆，并在混凝土岔枕下方与上弦杆呈三角形对应设置有两根下弦杆，上弦杆与两根下弦杆之间分别由S形连接筋连接构成一排桁架；

所述套管沿混凝土板体中轴线竖向间隔分布，套管外周环绕设置有螺旋筋，并在螺旋筋外周设置有箍筋；

所述调整螺栓在混凝土岔枕两端部各竖向预埋有一个，调整螺栓外周环绕设置有螺旋筋，并在螺旋筋外周设置有箍筋；

所述上弦杆预埋于位于外侧的预应力钢铰线下方，箍筋横向设置于二者之间；

所述套管为上细下粗的圆柱形结构；

所述混凝土板体的顶边带有倒角1.10；

所述混凝土板体的长度为0.8m～4.7m；

所述混凝土板体的高度为135mm。

一种时速350km高速道岔岔枕的制造工法，有以下步骤：

步骤1，安装模板。

步骤2，放钢丝。

步骤3，放端板。

步骤4，放分隔器。

步骤5，安装套管、放配件。

步骤6，计算机自动控制张拉钢丝。

步骤7，终张拉。

步骤8，紧固分隔器，绑扎配件。

步骤9，放入灰斗及混凝土入模。

步骤10，振动。

步骤11，卸分隔器，分隔板。

步骤12，清理生产线。

步骤13，养护。

步骤14，混凝土脱模。

步骤15，放张。

步骤16，断丝，脱模。

步骤17，喷号、处理套管，切割外露筋。

步骤18，清模及隔离剂。

步骤19，入库。

所述步骤1中，选择双钢模长线模具，模具总长度80～130m，模具纵向打磨剖面完全由激光控制设备加工，侧向斜面部分在底模板处通过手工焊接完成；在每个支撑腿上都有一个氯丁橡胶的弹性支座，用来隔离来自地面振动的影响，减弱振动器产生的振动，并对应力进行平衡，对生产线的应力释放；底模板为可抽换式，单块底模板长度由单根岔枕长度确定，模型安装时对模具进行控制和测量，通过合格的校准仪器进行模具的精确校平，模具底部支撑架竖向±1.5 mm，底部支撑架扭曲±0.3 mm，侧向平面度±1.5 mm，在校平测量结果满足要求的偏差之后，将模具单元和支脚铁垫板最终焊接，清除底模板凹槽内的密封胶，再用新的密封胶均匀涂在模型凹槽，按生产计划顺序将底模板插入到卡槽内，更换底模板时，清除底模板上混凝土和预应力钢丝的残留物，底模与侧模涂油均匀、侧模倒角处无积液，端板清灰干净，浇注分隔器、端板刷油均匀，并检查预应力钢丝表面沾油情况，底模板用螺栓紧固，要求底模板安装牢固、无翘曲变形、年号牌正确、铆钉齐全，底模板与侧模间缝隙、安装底模板的螺丝孔均用密封胶填平，底模板与侧模接缝密实，避免漏浆，并检查底模板紧固情况，在模型上喷涂隔离剂，用抹布清除多余的隔离剂，要求隔离剂必须涂抹均匀。

所述步骤4中，用气动铆枪将套筒锚固在模板的定位孔上，必须保证与底模板密贴且牢固，防止漏浆和套管下沉，预先将装有螺母和垫圈的上套管安装在下套管的第一套管上，然后将配套的下套管安装在固定好的套筒上，确保套管安装位置准确、安装牢固、套管型号和数量无误，在预应力钢丝放张时，固定套筒的铆钉可以自动切断，按图进行箍筋的布置，摆放箍筋时每两根箍筋的接头位置要东西错开，满足箍筋、螺旋筋绑扎位置偏差±2mm，将桁架筋按要求置于对应位置，并放置桁架筋限位角钢，用吸尘机清理模型灰尘，保证枕面光滑无污染。

所述步骤6中，计算机自动控制张拉钢丝的方法，应用预应力钢丝张拉放张自动控制装置，该装置由信号采集系统、控制系统和液压执行系统组成。

所述信号采集系统包括力传感器、位移传感器和信号采集模块，力传感器和位移传感器设在千斤顶油缸的活塞张拉杆上，并经信号采集模块与控制系统的信号输入端连接；

所述液压执行系统包括两个千斤顶油缸、两个三位四通换向阀、两个比例调压阀、一个单向阀、一台液压泵和顺序连接的油路，每个三位四通换向阀的两个孔端分别与千斤顶油缸的进油孔和回油孔连接，三位四通换向阀的另一个孔端与比例调压阀的一个液流孔连接，两个比例调压阀的另一个液流孔均经单向阀与液压泵连接，油路中连接有油压表、节流阀和溢流阀；

所述控制系统包括工控机和电源，工控机的信号输入端与信号采集模块连接，工控机的微处理器内存有采集的信号与设计拉力值比较模块，工控机的两个控制端与两个三位四通换向阀控制孔孔和回油孔通断的电磁线圈控制连接，工控机的另外两个控制端与控制液压流量的控制比例调压阀的电磁线圈控制连接，所述控制系统的主板与可显示荷载力值、荷载—时间曲线、油压参数和张拉全过程的显示器连接，控制系统的主板还与存储器和打印机连接；

预应力钢丝张拉放张自动控制的方法是：通过两套液压泵分别控制预应力钢丝的单根张拉和整体放张，采用力传感器串接在张拉杆上，消除了千斤顶及各油路泄漏程度、千斤顶的摩擦系数和其动作的快慢等对张拉力的影响，由工控机控制液压执行系统，直接测量作用于张拉杆上的压力值，即钢丝的张拉力，并由控制程序控制千斤顶油缸的进退；压力传感器将测量所得的拉力值反馈给工控机，命令的力值进行比较后再调整液压油缸的压力，油缸压力由工控机控制比例调压阀来调节。张拉时自动控制单根张拉，先施加总张拉力的60%进行初张拉，静停3分钟后，施加100％张拉力，张拉完成后在两端头用夹片锚固定预应力钢丝；放张时，工控机控制液压系统，自动控制整体缓慢放张预应力；系统以荷载力值、荷载—时间曲线和油压参考参数显示张拉全过程，并具有数据自动记录、存储、打印及工艺参数修改的功能。

所述预应力钢丝张拉放张自动控制方法的步骤是：

工控机发送加载命令，启动液压泵站，液压泵开始向张拉预应力钢丝的油缸输送液压油，通过溢流阀控制液压速度保证张拉压力平稳、匀速，液压通过单向阀到比例调压阀的B点，工控机通过控制比例调压阀来调节A点的液压压力，通过输入比例调压阀线圈电压的大小控制液压流量大小，多余的液压由Y点通过热交换器和过滤器进入泄油箱；工控机发出加载命令，换向阀TDA得电，TDB失电，液压通过比例调压阀A点进入三位四通换向阀A点，能过T点进入油缸，开始张拉过程，并持恒；

工控机发送卸载命令，换向阀TDB得电，TDA失电，液压油由三位四通换向阀A点至P点，送到油缸出油口，油缸进油孔压力由三位四通换向阀T点至B点进入泄油箱，张拉结束。力加载速度由张拉程序控制调压阀，加载力到达设定值后，张拉程序通过控制比例调压阀保证加载力值的恒定。

所述步骤9中，在钢丝及配件安装就位并检查合格后，即可开始浇注混凝土，采用高性能混凝土，高性能混凝土具体配合比和搅拌工艺由试验确定，混凝土浇注前需测定模型温度，低于25℃时需提前供气加热模板使模型温度达到25℃，材料计量误差：水泥、水、减水剂≤1%；碎石、砂≤2%，为确保混凝土在模型内塌落均匀、密实度好、误差小，混凝土定量给料系统采用全自动智能混凝土布料车，根据生产需要自动切换给料速度和给料量，精确控制下料量，布料均匀，布料速度快，全程采用计算机远程控制，分三层浇注以增加混凝土稠度，浇注到指定高度，浇注时保护层偏差0～+5mm，采用高频振动器，振动台操作人员根据混凝土干湿程度控制振动时间，防止振动时间不够或过振，浇注后清理生产线上、桁架筋上的残余混凝土；拉出浇注分隔器、塑料分隔板，拉出时要避免对枕端混凝土的干扰。

所述步骤13中，浇注完成后用防水篷布盖住生产线，并盖住立方试块，以防止新拌混凝土水分的快速蒸发，养护制度为：静停3h以上，静停的环境温度不宜高于30℃，混凝土升温速率不大于15℃/h，降温速率不大于15℃/h，养护结束时岔枕表面与坑外环境温差不大于15℃，采用岔枕自动养护控制系统，由温度测量、计算机控制、加热驱动和执行机构等部分组成，同时对岔枕多条生产线分别进行控制。采用PT100铂电阻温度传感器为一次仪表，温度巡回仪为二次仪表进行温度数据的采集和运输，一次仪表采用三线接地方式，二次仪表采用数据通讯传送到计算机，对试块芯部温度进行同步跟踪控制，测量精度达到±0.5℃，以实际测量的岔枕枕芯温度为基准，通过对电磁阀门的控制来分别控制岔枕生产线的环境温度以及试块的养护温度，以温度－时间曲线显示温度变化情况，并具有数据记录、数据查询、报表打印等功能。

所述步骤16中，放张后采用高效、节能、无噪音的等离子切割器切割预应力钢丝，由放张端向张拉端逐根进行，以避免产生人身伤害。断丝后由桁车使用柔性吊带吊住桁架筋两端，将枕从模型中吊至成品临时存放架，放置适当高度后再将临时存放架吊至轨道运输小车。起枕时要求号牌方向一直，起枕的过程中要注意观察底模板上的号牌是否有丢失和铆钉脱落现象。轨道运输小车将新脱模的岔枕拉至成品检验场地摊铺开并将枕翻转90度，摊铺时保持岔枕的号牌方向一致，在岔枕侧面喷上枕型和枕号，喷号完成后将枕摊平，处理套管，用钩子打掉套管的上端盖，再将螺丝拧入套管内，将流入套管内的混凝土清除避免混凝土硬化。用角磨机把岔枕上伸出来的预应力钢丝切掉，伸出预应力钢丝不大于5mm。

所述步骤8中，终张拉完成后紧固浇注分隔器，并在端板与预应力钢丝、端板与模型接触的缝隙处涂抹玻璃胶，防止漏浆，终张拉完成后，按照图纸要求连接箍筋、螺旋筋、桁架筋。箍筋、螺旋筋绑扎牢固，保护层均在允许偏差内，桁架筋绑扎牢固、限位安装到位，绑扎桁架筋时要使同一岔枕的两根桁架筋的端头对齐，满足保护层厚度要求，桁架筋中两根纵向钢筋不在同一水平面上，其中较高的一根放在中间，绑扎桁架筋时要保证中间两根纵向筋和两侧两根纵向筋等高，在分隔器上覆盖塑料布防止浇注混凝土时混凝土落入。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

1、本发明的时速350km高速道岔岔枕是用于稳定轨道的整体预应力混凝土岔枕。岔枕不是单独受力，而是全部嵌入轨道混凝土层内，成为一个整体的轨道，从而增加了岔枕的承载力。

2、混凝土板体内部预埋有6 根呈三角形对称分布的预应力钢铰线，提高了混凝土板体本身的强度，提升了结构承载力。

3、岔枕沿通长装有伸出的桁架钢筋，在轨枕和结构混凝土之间具有的连续的混合作用力效应，保证了在轨道混凝土层内的固定，从而使轨距得到保证。

4、岔枕预埋有套管，具有同其它类型的扣件固定的高度灵活性。

5、混凝土板体的高度可降低至135mm，提高了列车行驶的安全性。

6、在套管和调整螺栓的外周设置的螺旋筋和箍筋，提高了套管和调整螺栓的安装强度。

本发明的高速道岔岔枕外形尺寸设计合理、结构承载力增强、使用寿命长，能够满足列车350km高时速行驶的要求。

本发明的时速350km高速道岔岔枕由于在轨枕和结构混凝土之间具有经改进的连续的的混合作用效应，系统或得高的持久性； 精确的几何形位，桁架钢筋必须保证在轨道混凝土层内的固定，桁架钢筋必须使轨距得到保证。具有同其它类型的扣件和固定装置相接口的高度灵活性；施工高度降低，减少岔枕的横截面高度 = 135 mm。岔枕的长度从0.8米到4.7米；每根岔枕为通长整体式，不铰接。桁架钢筋功能：上弦杆 Ø 8～14 mm，下弦杆 Ø 6～8 mm，保证轨距，安装辅助，轨道混凝土板内的固定。6 根预应力钢铰线，Ø 7.5mm，抗拉强度1670 N/mm²，屈服强度1470 N/mm²，加了预应力； 岔枕两端的调整螺栓用于精确调整就位。

本发明的工法采用预应力钢丝张拉放张自动控制装置进行钢筋的调直和定长切断、波纹筋的制作、桁架筋的焊接，制作精度高、焊接牢固；进行预应力钢丝单根张拉、整体放张，实现荷载值的精确控制和钢丝受力均匀，自动控制时误差仅为±0.5%，保证岔枕承载力；进行岔枕的自动蒸汽养护，由温度测量、工控机控制、加热驱动和执行机构等部分组成，同时对岔枕多条生产线分别进行控制。对试块芯部温度进行同步跟踪控制，测量精度达到±0.5℃。以温度－时间曲线显示温度变化情况，并具有数据记录、数据查询、报表打印等功能；优选混凝土定量布料工艺，实现了精确控制布料量、布料均匀、速度快，自动布料实现了拌合均匀性和混凝土密实度，保证了岔枕强度。

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是时速350km高速道岔岔枕的结构示意图。

图2是本发明的平面结构示意图。

图3是本发明A-A剖面的结构示意图。

图4是本发明端面的结构示意图。

图5是本发明时速350km高速道岔岔枕制造工法的流程图。

图6是本发明的工作原理图。

图7是本发明的加载过程框图。

图8是本发明的卸载过程框图。

附图标记：1－时速350km高速道岔岔枕、1.1－混凝土板体、1.2－预应力钢铰线、1.3－套管、1.4－调整螺栓、1.5－螺旋筋、1.6－箍筋、1.7－上弦杆、1.8－下弦杆、1.9－S形连接筋、1.10-倒角、2－力传感器、3－位移传感器、6－电源、7－比例调压阀、8－三位四通换向阀、9－千斤顶油缸、10－油压表、11－节流阀、12－溢流阀、13－单向阀、14－进油孔、15－回油孔、16－泄油箱、17－液压泵、18－热交换器、19－过滤器、20－油箱。

具体实施方式

实施例参见图1-图4所示，一种时速350km高速道岔岔枕，包括混凝土板体1.1，以及预埋在混凝土板体1.1内部的预应力钢铰线1.2、套管1.3和调整螺栓1.4，混凝土板体1.1下部连接有两排桁架，其特征在于：所述混凝土岔枕1.1为通长整体式，横截面形状为上小下大的梯形；所述预应力钢铰线1.2沿混凝土岔枕1.1通长预埋有6根，且在混凝土岔枕1.1中轴线左右两侧呈三角形对称分布；

所述混凝土岔枕1.1在左右两侧各预埋有一根上弦杆1.7，并在混凝土岔枕1.1下方与上弦杆1.7呈三角形对应设置有两根下弦杆1.8，上弦杆1.7与两根下弦杆1.8之间分别由S形连接筋1.9连接构成一排桁架；

所述套管1.3沿混凝土板体1.1中轴线竖向间隔分布，套管1.3外周环绕设置有螺旋筋1.5，并在螺旋筋1.5外周设置有箍筋1.6；

所述调整螺栓1.4在混凝土岔枕1.1两端部各竖向预埋有一个，调整螺栓1.4外周环绕设置有螺旋筋1.5，并在螺旋筋1.5外周设置有箍筋1.6；

所述上弦杆1.7预埋于位于外侧的预应力钢铰线1.2下方，箍筋1.6横向设置于二者之间；

所述套管1.3为上细下粗的圆柱形结构；

所述混凝土板体1.1的顶边带有倒角1.10；

所述混凝土板体1.1的长度为0.8m～4.7m；

所述混凝土板体1.1的高度为135mm。

如图5所示，一种时速350km高速道岔岔枕的制造工法，其特征在于有以下步骤：

步骤1，安装模板：模型安装时对模具进行控制和测量，通过合格的校准仪器进行模具的精确校平。模具底部支撑架竖向±1.5 mm，底部支撑架扭曲±0.3 mm，侧向平面度±1.5 mm。在校平测量结果满足要求的偏差之后，将模具单元和支脚铁垫板最终焊接。清除底模板凹槽内的密封胶，再用新的密封胶均匀涂在模型凹槽，按生产计划顺序将底模板插入到卡槽内。更换底模板时，清除底模板上混凝土和预应力钢丝的残留物，底模与侧模涂油均匀、侧模倒角处无积液。端板清灰干净，浇注分隔器、端板刷油均匀，并检查预应力钢丝表面沾油情况。底模板用螺栓紧固，要求底模板安装牢固、无翘曲变形、年号牌正确、铆钉齐全，底模板与侧模间缝隙、安装底模板的螺丝孔均用密封胶填平，底模板与侧模接缝密实，避免漏浆，并检查底模板紧固情况。在模型上喷涂隔离剂，用抹布清除多余的隔离剂，要求隔离剂必须涂抹均匀。

步骤2，放钢丝：放丝采用卷轴装置，钢丝拉到所需长度后通过机械切割成需要的长度。将端板按对应丝位穿入钢丝，将端板放置于枕端位置；用自动回缩式夹片锚将钢丝在模具两端锚住；插入浇注分隔器。

步骤3，放端板；

步骤4，放分隔器；

步骤5，安装套管、放配件：用气动铆枪将套筒锚固在模板的定位孔上，必须保证与底模板密贴且牢固，防止漏浆和套管下沉，预先将装有螺母和垫圈的上套管安装在下套管的第一套管上，然后将配套的下套管安装在固定好的套筒上，确保套管安装位置准确、安装牢固、套管型号和数量无误。在预应力钢丝放张时，固定套筒的铆钉可以自动切断。按图进行箍筋的布置，摆放箍筋时要每两根箍筋的接头位置要东西错开，满足箍筋、螺旋筋绑扎位置偏差±2mm。将桁架筋按要求置于对应位置，并放置桁架筋限位角钢。用吸尘机清理模型灰尘，保证枕面光滑无污染。

步骤6请参阅图6-8，计算机自动控制张拉钢丝应用预应力钢丝张拉放张自动控制装置，该装置由信号采集系统、控制系统和液压执行系统组成；

所述信号采集系统包括力传感器2、位移传感器3和信号采集模块，力传感器和位移传感器设在千斤顶油缸9的活塞张拉杆上，并经信号采集模块与控制系统的信号输入端连接；

所述液压执行系统包括两个千斤顶油缸9、两个三位四通换向阀8、两个比例调压阀7、一个单向阀、一台液压泵10和顺序连接的油路，每个三位四通换向阀8的两个孔端分别与千斤顶油缸9的进油孔14和回油孔15连接，三位四通换向阀8的另一个孔端与比例调压阀7的一个液流孔连接，两个比例调压阀的另一个液流孔均经单向阀13与液压泵连接，油路中连接有油压表10、节流阀11和溢流阀12；

所述控制系统包括工控机和电源6，工控机的信号输入端与信号采集模块4连接，工控机5的微处理器内存有采集的信号与设计拉力值比较模块，工控机的两个控制端与两个三位四通换向阀8控制进油孔和回油孔通断的电磁线圈控制连接，工控机的另外两个控制端与控制液压流量的控制比例调压阀的电磁线圈控制连接，所述控制系统的主板与可显示荷载力值、荷载—时间曲线、油压参数和张拉全过程的显示器连接，控制系统的主板还与存储器和打印机连接。

预应力钢丝张拉放张自动控制的方法是：通过两套液压泵分别控制预应力钢丝的单根张拉和整体放张，采用力传感器串接在张拉杆上，消除了千斤顶及各油路泄漏程度、千斤顶的摩擦系数和其动作的快慢等对张拉力的影响，由工控机控制液压执行系统，直接测量作用于张拉杆上的压力值，即钢丝的张拉力，并由控制程序控制千斤顶油缸的进退；压力传感器将测量所得的拉力值反馈给工控机，命令的力值进行比较后再调整液压油缸的压力，油缸压力由工控机控制比例调压阀来调节。张拉时自动控制单根张拉，先施加总张拉力的60%进行初张拉，静停3分钟后，施加100％张拉力，张拉完成后在两端头用夹片锚固定预应力钢丝；放张时工控机控制液压系统，自动控制整体缓慢放张预应力；系统以荷载力值、荷载—时间曲线和油压参考参数显示张拉全过程，并具有数据自动记录、存储、打印及工艺参数修改的功能。

液压泵是靠液压传动提供加压液体的一种液压元件，功能是把动力和机械能转换成液压能；溢流阀通过自动调节阀门来稳定油压；节流阀是在更换油表时关闭节流阀；油压表显示液压压力的大小；单向阀防止反向逆冲液压油；比例调压阀控制液压油流量大小和加压压力，通过工控机控制程序启动控制台电源箱输出电压的大小来控制，电压范围0～10V；三位四通换向阀用来控制油路的开关，当TDA打开时，油路AT、BT通，当TDB打开时，油路AP、BP通；油缸通过液压油控制千斤顶活塞；力传感器和位移传感器设在千斤顶活塞的张拉杆上。热交换器是风冷装置排出系统的热量；过滤器用来过滤液压油。

工作过程：启动泵站，液压泵开始输送液压油，通过溢流阀控制液压速度保证压力平稳、匀速。液压通过单向阀到比例阀的B点，工控机通过控制比例调压阀来调节A点的液压压力，通过输入比例调压阀线圈电压的大小控制液压流量大小。多余的液压由Y点通过热交换器和过滤器进入泄油箱。工控机发出加载命令，换向阀TDA得电，TDB失电。液压通过比例调压阀A点进入三位四通换向阀A点，能过T点进入油缸，开始张拉过程，并持恒。工控机发送卸载命令，换向阀TDB得电，TDA失电，液压油由三位四通换向阀A点至P点，送到油缸出油口，油缸进油孔压力由三位四通换向阀T点至B点进入泄油箱，张拉结束。力加载速度由张拉程序控制调压阀，加载力到达设定值后，张拉程序通过控制比例调压阀保证加载力值的恒定。

采用高精度传感器测量技术和现代工控机控制技术，通过两套液压泵分别控制钢丝的单根张拉及整体放张，按预先确定的张拉和放张工艺要求实现预应力钢丝张拉和放张的自动控制。

采用预应力钢丝张拉自动控制系统，采用高精度传感器测量技术和工控机控制技术，通过两套液压泵分别控制钢丝的张拉和放张，采用高精度力传感器串接在张拉杆上，由工控机控制液压系统，直接测量作用于张拉杆上的拉力值即钢丝的张拉力)，并由控制程序控制千斤顶的进退。然后将测量所得力值反馈给工控机，和命令的力值进行比较后再调整液压油缸的压力。油缸压力由工控机控制比例调压阀来调节，确保张拉和放张过程平稳、准确、可靠，荷载精度误差小于总张拉力的±0.5%。

步骤7，终张拉。

步骤8，紧固分隔器，绑扎配件；终张完成后紧固浇注分隔器，并在端板与预应力钢丝、端板与模型接触的缝隙处涂抹玻璃胶，防止漏浆。终张拉完成后，按照图纸要求连接箍筋、螺旋筋、桁架筋。箍筋、螺旋筋绑扎牢固，保护层均在允许偏差内。桁架筋绑扎牢固、限位安装到位，绑扎桁架筋时要使同一岔枕的两根桁架筋的端头对齐，满足保护层厚度要求，桁架筋中两根纵向钢筋不在同一水平面上，其中较高的一根放在中间。绑扎桁架筋时要保证中间两根纵向筋和两侧两根纵向筋等高。在分隔器上覆盖塑料布防止浇注混凝土时混凝土落入。

步骤9，放入灰斗及混凝土入模：在钢丝及配件安装就位并检查合格后，即可开始浇注混凝土。采用高性能混凝土，高性能混凝土具体配合比和搅拌工艺由试验确定。混凝土浇注前需测定模型温度，低于25℃时需提前供气加热模板使模型温度达到25℃。材料计量误差：水泥、水、减水剂≤1%；碎石、砂≤2%。为确保混凝土在模型内塌落均匀、密实度好、误差小，混凝土定量给料系统采用全自动智能混凝土布料车，根据生产需要自动切换给料速度和给料量，精确控制下料量，布料均匀，布料速度快。全程采用工控机远程控制，分三层浇注以增加混凝土稠度，浇注到指定高度，浇注时保护层偏差0～+5mm。

采用高频振动器，振动台操作人员根据混凝土干湿程度控制振动时间，防止振动时间不够或过振。浇注后清理生产线上、桁架筋上的残余混凝土；拉出浇注分隔器、塑料分隔板，拉出时要避免对枕端混凝土的干扰。

步骤10，振动。

步骤11，卸分隔器，分隔板。

步骤12，清理生产线。

步骤13，养护：浇注完成后用防水篷布盖住生产线，并盖住立方试块，以防止新拌混凝土水分的快速蒸发。养护制度为：静停3h以上，静停的环境温度不宜高于30℃，混凝土升温速率不大于15℃/h，降温速率不大于15℃/h，养护结束时岔枕表面与坑外环境温差不大于15℃。

采用岔枕自动养护控制系统，由温度测量、工控机控制、加热驱动和执行机构等部分组成，同时对岔枕多条生产线分别进行控制。采用PT100铂电阻温度传感器为一次仪表，温度巡回仪为二次仪表进行温度数据的采集和运输，一次仪表采用三线接地方式，二次仪表采用数据通讯传送到工控机。对试块芯部温度进行同步跟踪控制，测量精度达到±0.5℃，以实际测量的岔枕枕芯温度为基准，通过对电磁阀门的控制来分别控制岔枕生产线的环境温度以及试块的养护温度。以温度－时间曲线显示温度变化情况，并具有数据记录、数据查询、报表打印等功能。

步骤14，混凝土脱模；

步骤15，放张：采用蒸汽养护16小时后从生产线上移走立方试块，在试验室里进行抗压强度试验，混凝土抗压强度达到最小值48MPa时方可揭开生产线上的篷布，释放张拉力。按设定的缓慢放张工艺要求，由工控机控制液压系统自动控制整体放张，荷载精度误差小于设计总放张力的±0.5%，保证枕端受力均匀。

步骤16，断丝，脱模：放张后采用高效、节能、无噪音的等离子切割器切割预应力钢丝，由放张端向张拉端逐根进行，以避免产生人身伤害。断丝后由桁车使用柔性吊带吊住桁架筋两端，将枕从模型中吊至成品临时存放架，放置适当高度后再将临时存放架吊至轨道运输小车。起枕时要求号牌方向一直，起枕的过程中要注意观察底模板上的号牌是否有丢失和铆钉脱落现象。轨道运输小车将新脱模的岔枕拉至成品检验场地摊铺开并将枕翻转90度，摊铺时保持岔枕的号牌方向一致，在岔枕侧面喷上枕型和枕号。喷号完成后将枕摊平，处理套管，用钩子打掉套管的上端盖，再将螺丝拧入套管内，将流入套管内的混凝土清除避免混凝土硬化。用角磨机把岔枕上伸出来的预应力钢丝切掉，伸出预应力钢丝不大于5mm。

步骤17，喷号、处理套管，切割外露筋，同时进行静载试验。

步骤18，清模及隔离剂。

步骤19，入库。

根据本发明方法制出的混凝土岔枕的外形尺寸要求精度高，承载力及抗疲劳能力强。本发明所公开的制造方法尤其可被用于制造时速350km高速道岔岔枕。

Claims (7)

1.一种时速350km高速道岔岔枕的制造工法，其特征在于：所述一种时速350km高速道岔岔枕，包括混凝土板体（1.1），以及预埋在混凝土板体（1.1）内部的预应力钢绞线（1.2）、套管（1.3）和调整螺栓（1.4），混凝土板体（1.1）下部连接有两排桁架，所述混凝土板体（1.1）为通长整体式，横截面形状为上小下大的梯形；所述预应力钢绞线（1.2）沿混凝土板体（1.1）通长预埋有6根，且在混凝土板体（1.1）中轴线左右两侧呈三角形对称分布；

所述混凝土板体（1.1）在左右两侧各预埋有一根上弦杆（1.7），并在混凝土板体（1.1）下方与上弦杆（1.7）呈三角形对应设置有两根下弦杆（1.8），上弦杆（1.7）与两根下弦杆（1.8）之间分别由S形连接筋（1.9）连接构成一排桁架；

所述套管（1.3）沿混凝土板体（1.1）中轴线竖向间隔分布，套管（1.3）外周环绕设置有螺旋筋（1.5），并在螺旋筋（1.5）外周设置有箍筋（1.6）；

所述调整螺栓（1.4）在混凝土板体（1.1）两端部各竖向预埋有一个，调整螺栓（1.4）外周环绕设置有螺旋筋（1.5），并在螺旋筋（1.5）外周设置有箍筋（1.6）；

所述上弦杆（1.7）预埋于位于外侧的预应力钢绞线（1.2）下方，箍筋（1.6）横向设置于二者之间；

所述套管（1.3）为上细下粗的圆柱形结构；

所述混凝土板体（1.1）的顶边带有倒角（1.10）；

所述混凝土板体（1.1）的长度为0.8m～4.7m；

所述混凝土板体（1.1）的高度为135mm；

所述一种时速350km高速道岔岔枕的制造工法有以下步骤：

步骤1，安装模板；

步骤2，放钢绞线；

步骤3，放端板；

步骤4，放分隔器；

步骤5，安装套管、放配件；

步骤6，计算机自动控制张拉钢绞线；

步骤7，终张拉；

步骤8，紧固分隔器，绑扎配件；

步骤9，放入灰斗及混凝土入模；

步骤10，振动；

步骤11，卸分隔器，端板；

步骤12，清理生产线；

步骤13，养护；

步骤14，混凝土脱模；

步骤15，放张；

步骤16，断钢绞线，脱模；

步骤17，喷号、处理套管，切割外露筋；

步骤18，清模及隔离剂；

步骤19，入库；

所述步骤6中，计算机自动控制张拉钢绞线的方法，应用预应力钢绞线张拉放张自动控制装置，该装置由信号采集系统、控制系统和液压执行系统组成；

所述信号采集系统包括力传感器（2）、位移传感器（3）和信号采集模块，力传感器和位移传感器设在千斤顶油缸（9）的活塞张拉杆上，并经信号采集模块与控制系统的信号输入端连接；

所述液压执行系统包括两个千斤顶油缸（9）、两个三位四通换向阀（8）、两个比例调压阀（7）、一个单向阀、一台液压泵（10）和顺序连接的油路，每个三位四通换向阀（8）的两个孔端分别与每个千斤顶油缸（9）的进油孔（14）和回油孔（15）连接，每个三位四通换向阀（8）的另一个孔端与每个比例调压阀（7）的一个液流孔连接，两个比例调压阀的另一个液流孔均经单向阀（13）与液压泵连接，油路中连接有油压表（10）、节流阀（11）和溢流阀（12）；

所述控制系统包括工控机和电源（6），工控机的信号输入端与信号采集模块连接，工控机的微处理器内存有采集的信号与设计拉力值比较模块，工控机的两个控制端与两个三位四通换向阀（8）控制进油孔和回油孔通断的电磁线圈控制连接，工控机的另外两个控制端与控制液压流量的控制比例调压阀的电磁线圈控制连接，所述控制系统的主板与可显示荷载力值、荷载—时间曲线、油压参数和张拉全过程的显示器连接，控制系统的主板还与存储器和打印机连接；

预应力钢绞线张拉放张自动控制的方法是：通过两个千斤顶油缸（9）分别控制预应力钢绞线的单根张拉和整体放张，采用力传感器串接在活塞张拉杆上，由工控机控制液压执行系统，直接测量作用于活塞张拉杆上的压力值，即钢绞线的张拉力，并由控制程序控制千斤顶油缸的进退；压力传感器将测量所得的拉力值反馈给工控机，命令的力值进行比较后再调整液压泵的压力，千斤顶油缸压力由工控机控制比例调压阀来调节；

张拉时自动控制单根张拉，先施加总张拉力的60%进行初张拉，静停3分钟后，施加100％张拉力，张拉完成后在两端头用夹片锚固定预应力钢绞线；放张时工控机控制液压系统，自动控制整体缓慢放张预应力；系统以荷载力值、荷载—时间曲线和油压参考参数显示张拉全过程，并具有数据自动记录、存储、打印及工艺参数修改的功能；

所述预应力钢绞线张拉放张自动控制方法的步骤是：

工控机发送加载命令，启动液压泵，液压泵开始向张拉预应力钢绞线的千斤顶油缸输送液压油，通过溢流阀控制液压速度保证张拉压力平稳、匀速，液压通过单向阀到比例调压阀的B点，工控机通过控制比例调压阀来调节比例调压阀的A点的液压压力，通过输入比例调压阀线圈电压的大小控制液压流量大小，多余的液压由比例调压阀的Y点通过热交换器和过滤器进入泄油箱；工控机发出加载命令，换向阀TDA得电，换向阀TDB失电，液压通过比例调压阀A点进入三位四通换向阀A点，通过三位四通换向阀的T点进入千斤顶油缸，开始张拉过程，并持恒；

工控机发送卸载命令，换向阀TDB得电，换向阀TDA失电，液压油由三位四通换向阀A点至三位四通换向阀P点，送到千斤顶油缸出油口，千斤顶油缸进油孔压力由三位四通换向阀T点至三位四通换向阀B点进入泄油箱，张拉结束；

力加载速度由张拉程序控制调压阀，加载力到达设定值后，张拉程序通过控制比例调压阀保证加载力值的恒定。

2.根据权利要求1所述的时速350km高速道岔岔枕的制造工法，其特征在于：所述步骤1中，选择双钢模长线模具，模具总长度80～130m，模具纵向打磨剖面完全由激光控制设备加工，侧向斜面部分在底模板处通过手工焊接完成；在每个支撑腿上都有一个氯丁橡胶的弹性支座，用来隔离来自地面振动的影响，减弱振动器产生的振动，并对应力进行平衡，对生产线的应力释放；底模板为可抽换式，单块底模板长度由单根岔枕长度确定，模具安装时对模具进行控制和测量，通过合格的校准仪器进行模具的精确校平，模具底部支撑架竖向±1.5 mm，底部支撑架扭曲±0.3 mm，侧向平面度±1.5 mm，在校平测量结果满足要求的偏差之后，将模具和支撑腿最终焊接，清除底模板凹槽内的密封胶，再用新的密封胶均匀涂在模具凹槽，按生产计划顺序将底模板插入到卡槽内，更换底模板时，清除底模板上混凝土和预应力钢绞线的残留物，底模与侧模涂油均匀、侧模倒角处无积液，端板清灰干净，浇注分隔器、端板刷油均匀，并检查预应力钢绞线表面沾油情况，底模板用螺栓紧固，要求底模板安装牢固、无翘曲变形、年号牌正确、铆钉齐全，底模板与侧模间缝隙、安装底模板的螺丝孔均用密封胶填平，底模板与侧模接缝密实，避免漏浆，并检查底模板紧固情况，在模具上喷涂隔离剂，用抹布清除多余的隔离剂，要求隔离剂必须涂抹均匀。

3.根据权利要求1所述的时速350km高速道岔岔枕的制造工法，其特征在于：所述步骤5中，用气动铆枪将套筒锚固在模板的定位孔上，必须保证与底模板密贴且牢固，防止漏浆和套管下沉，预先将装有螺母和垫圈的上套管安装在下套管的第一套管上，然后将配套的下套管安装在固定好的套筒上，确保套管安装位置准确、安装牢固、套管型号和数量无误，在预应力钢绞线放张时，固定套筒的铆钉能够自动切断，并在螺旋筋（1.5）外周设置有箍筋（1.6），摆放箍筋时每两根箍筋的接头位置要东西错开，满足箍筋、螺旋筋绑扎位置偏差±2mm，将桁架筋按要求置于对应位置，并放置桁架筋限位角钢，用吸尘机清理模具灰尘，保证枕面光滑无污染。

4.根据权利要求1所述的时速350km高速道岔岔枕的制造工法，其特征在于：所述步骤9中，在钢丝及配件安装就位并检查合格后，即开始浇注混凝土，采用高性能混凝土，高性能混凝土具体配合比和搅拌工艺由试验确定，混凝土浇注前需测定模具温度，低于25℃时需提前供气加热模板使模具温度达到25℃，材料计量误差：水泥、水、减水剂≤1%；碎石、砂≤2%，为确保混凝土在模具内塌落均匀、密实度好、误差小，混凝土定量给料系统采用全自动智能混凝土布料车，根据生产需要自动切换给料速度和给料量，精确控制下料量，布料均匀，布料速度快，全程采用计算机远程控制，分三层浇注以增加混凝土稠度，浇注到指定高度，浇注时保护层偏差0～+5mm，采用高频振动器，振动台操作人员根据混凝土干湿程度控制振动时间，防止振动时间不够或过振，浇注后清理生产线上、桁架筋上的残余混凝土；拉出浇注分隔器、塑料端板，拉出时要避免对枕端混凝土的干扰。

5.根据权利要求1所述的时速350km高速道岔岔枕的制造工法，其特征在于：所述步骤13中，浇注完成后用防水篷布盖住生产线，并盖住立方试块，以防止新拌混凝土水分的快速蒸发，养护制度为：静停3h以上，静停的环境温度不宜高于30℃，混凝土升温速率不大于15℃/h，降温速率不大于15℃/h，养护结束时岔枕表面与坑外环境温差不大于15℃，采用岔枕自动养护控制系统，由温度测量、计算机控制、加热驱动和执行机构部分组成，同时对岔枕多条生产线分别进行控制；

采用PT100铂电阻温度传感器为一次仪表，温度巡回仪为二次仪表进行温度数据的采集和运输，一次仪表采用三线接地方式，二次仪表采用数据通讯传送到计算机，对试块芯部温度进行同步跟踪控制，测量精度达到±0.5℃，以实际测量的岔枕枕芯温度为基准，通过对电磁阀门的控制来分别控制岔枕生产线的环境温度以及试块的养护温度，以温度－时间曲线显示温度变化情况，并具有数据记录、数据查询、报表打印功能。

6.根据权利要求1所述的时速350km高速道岔岔枕的制造工法，其特征在于：所述步骤16中，放张后采用高效、节能、无噪音的等离子切割器切割预应力钢绞线，由放张端向张拉端逐根进行，以避免产生人身伤害；

断钢绞线后由桁车使用柔性吊带吊住桁架筋两端，将枕从模具中吊至成品临时存放架，放置适当高度后再将临时存放架吊至轨道运输小车；

起枕时号牌方向一致，起枕的过程中要注意观察底模板上的号牌是否有丢失和铆钉脱落现象；

轨道运输小车将新脱模的岔枕拉至成品检验场地摊铺开并将枕翻转90度，摊铺时保持岔枕的号牌方向一致，在岔枕侧面喷上枕型和枕号，喷号完成后将枕摊平，处理套管，用钩子打掉套管的上端盖，再将螺丝拧入套管内，将流入套管内的混凝土清除避免混凝土硬化；

用角磨机把岔枕上伸出来的预应力钢绞线切掉，伸出预应力钢绞线不大于5mm。

7.根据权利要求1所述的时速350km高速道岔岔枕的制造工法，其特征在于：所述步骤8中，终张拉完成后紧固浇注分隔器，并在端板与预应力钢绞线、端板与模具接触的缝隙处涂抹玻璃胶，防止漏浆，终张拉完成后，按照图纸要求连接箍筋、螺旋筋、桁架筋；

箍筋、螺旋筋绑扎牢固，保护层均在允许偏差内，下弦杆绑扎牢固、限位安装到位，绑扎下弦杆时要使同一岔枕的两根下弦杆的端头对齐，满足保护层厚度要求，下弦杆中两根纵向钢筋不在同一水平面上，其中较高的一根放在中间，绑扎下弦杆时要保证中间两根纵向筋和两侧两根纵向筋等高，在分隔器上覆盖塑料布防止浇注混凝土时混凝土落入。

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