CN102848462A - 双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，包括一个或多个生产单元，每个生产单元包括四个对称设置的生产区，各生产区内设置用于生产轨道板的钢模型，每个生产区的四边分别设置用于固定钢丝的横向张拉端梁和横向固定端梁以及纵向张拉端梁和纵向固定端梁，各生产区的相邻边之间设置与钢模型位置对应的横向张拉机构或纵向张拉机构。根据本发明，在每个生产单元中，在横向上可以中心对称地布置不多于六块的钢模型，在纵向上可以布置两块以上的钢模型。工作时，可分别使用中间的张拉机构一次完成张拉作业，从而能够大大节约成本，并提高生产效率，且很容易进行批量生产。

Description

双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线

技术领域

本发明属于高速铁路无砟轨道板的制造技术领域。更具体地说，本发明涉及一种双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线。

背景技术

随着科学技术的不断发展，有砟轨道因其种种弊端逐步被淘汰，而无砟轨道因其高可靠性、高平顺性、高耐久性以及几乎无轨道维护等特点在高速铁路的建设中逐步被采纳，但无砟轨道的关键技术在于轨道板及其制造工艺。

铺设在路基上面的轨道板因其承受来自两条钢轨的压力，随着时间的延长，往往因受外力变形引起轨道板出现裂缝或断裂的现象，因此造成不必要的损失。同时，维护起来也很不方便。为此，在轨道板的制造过程中，往往对轨道板内设置钢筋或钢绞线或钢棒或钢丝，并对其施加预应力，以此减小轨道板受外力引起的变形。轨道板预应力的施加可采用先张法和后张法。在实际应用中，现有的轨道板多为预应力后张混凝土轨道板，其制造工艺很复杂，生产效率低，且为了锚固预应力筋而需要大量的锚具。此外，当今国外各种类型的轨道板均将预应力钢棒布置在截面中心线上，所以必须另外配置普通钢筋笼，以此增强轨道板的强度，这使得轨道板的成本大大增加，并继而带来了钢筋笼上、下网片中纵横钢筋绝缘困难等问题。

基于以上原因，科研人员一直进行着不懈的努力，并不断寻找新的、实用的方法以解决混凝土轨道板制造工艺复杂、造价高、轨道电路不理想等问题。特别是，本申请的发明人在中国专利申请No.200610017788.2和中国专利申请No.201010136938.8中分别提出了一种双向先张预应力混凝土轨道板及其制造工艺，上述两项专利申请中的全部内容以引用的方式结合在本申请中。

与现有技术中的常见轨道板相比，上述双向先张预应力混凝土轨道板具有以下特征和优点：

(1)双向先张预应力混凝土轨道板将双向预应力钢丝对称布置于轨道板的截面两侧，可以同时承担抗裂、抗弯和构造钢筋的多种作用，纵向钢筋还可以直接用于纵联，一筋多用。

(2)双向先张预应力混凝土轨道板的纵、横向钢丝处于高应力绷紧状态，能够保持例如6mm的间隙，互不接触。轨道板内不存在任何金属闭合回路，钢丝之间在结构布置上实现绝缘。

(3)双向先张预应力混凝土轨道板的预应力钢丝布筋分散，混凝土有效预压应力比较均匀，因而具有较高的抗裂性能。

(4)由于预应力钢丝布置在中和轴两侧，减少了预应力合力点对截面的偏心值，同时两侧布置的钢丝对轨道板翘曲变形具有一定的抑制作用，因而双向先张预应力轨道板因混凝土收缩徐变或板底、板面温差产生的翘曲变形较小。

(5)由于双向先张预应力混凝土轨道板含钢量较低，且板内无任何金属闭合回路存在，钢丝分离布置具有良好绝缘，因此不需要附加任何绝缘措施，能够满足各种信号制式的轨道电路需求。

(6)双向先张预应力混凝土轨道板结构具有高抗裂性能，在保证混凝土配料、施工、养护严格符合耐久性混凝土要求的条件下，先张预应力混凝土轨道板的耐久性很好。

(7)由于取消了普通钢筋笼、锚垫板和后张锚具以及节省了绝缘费用等，与后张轨道板相比，双向先张预应力混凝土轨道板的造价非常低廉。

(8)双向先张预应力混凝土轨道板不仅适用于圆形凸台限位的单元板，也适用于纵联限位的纵联板。此外，先张预应力混凝土轨道板可用于单元板和纵联板，甚至同一块轨道板的两端可采用不同的限位方式，这为线上轨道板的选型、布置提供了极大的灵活性。

目前，用于双向先张预应力混凝土轨道板的批量生产的一种工艺是流水机组法生产工艺。例如，前述中国专利申请No.201010136938.8中公开了一种适合于上述双向先张预应力混凝土轨道板的流水线生产的流水机组法生产工艺。在该技术中，钢模型上部承受的预应力钢丝的拉力与钢模型下部的预应力钢铰线产生的拉力通过钢模型底部框架及模板达到力的平衡，并以此保证产品的平面度。然而，在长期的生产实践中发现，钢模型下部的预应力很难得到有效监控与调整，所以产品的平面度难以保证。

另一种可以考虑的轨道板生产方法是长线台座生产法。然而，由于双向先张预应力混凝土轨道板生产时需要在钢模型的四周全部实施张拉及放张作业，需要大量的张拉系统，这造成生产线成本的急剧上升。而且，长线台座法是沿台座方向单向张拉，如果在其台座两侧使用千斤顶张拉垂直方向钢筋，也可实现现有产品的生产，但出现的问题就是每块模具需要一组千斤顶，随着千斤顶数量的增加，带来了费用大幅上升、操作复杂、功效很低的问题。此外，就世界上高速铁路发达国家而言，目前世界上高速铁路主要采用日本的I型轨道板和德国的II型轨道板，其中日本的I型轨道板采用单块模具后张法生产工艺，德国的II型板采用单向先张工艺生产，由于双向先张预应力混凝土轨道板与以上两种轨道板内部结构完全不同，因此以上两种生产工艺均不能简单套用到预应力双向先张混凝土轨道板的生产中，只能作为参考。而且，迄今为止，尚未发现有批量生产双向先张混凝土预制构件的先例。

发明内容

鉴于以上背景，为克服上述现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种易于批量生产、生产效率较高、成本较低的双向先张预应力混凝土轨道板生产方法。

为达到上述目的，本发明提出一种双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其包括一个或多个生产单元，每个生产单元包括四个对称设置的生产区，各生产区内设置用于生产轨道板的钢模型，每个生产区的四边分别设置用于固定钢丝的横向张拉端梁和横向固定端梁以及纵向张拉端梁和纵向固定端梁，各生产区的相邻边之间设置与钢模型位置对应的横向张拉机构或纵向张拉机构。

根据本发明的上述技术方案，在每个生产单元中，在横向上可以中心对称地布置不多于六块的钢模型，在纵向上可以布置两块以上的钢模型。工作时，可分别使用中间的张拉机构一次完成张拉作业，从而能够大大节约成本，并提高生产效率，且很容易进行批量生产。

与工序多、生产效率低、需要消耗大量锚具、成本高、产品质量不易保证以及不适于大规模推广应用的后张法生产工艺相比，本发明的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线的生产工艺简便，且构件力学性能优良，特别是构件的成本大大降低。

更具体地说，本发明可以实现以下显著有益效果：由于包括横向张拉机构和纵向张拉机构的张拉系统设置在生产线的中部，可以使生产线两侧的钢模型内的钢丝同时张拉，从而节约了大量的张拉系统，使生产线的制造成本大大降低；由于一次张拉多块钢模型，所以提高了生产效率；纵向钢模型之间钢丝较长，横向单侧钢模型之间的间隙较小，放松钢丝应力时钢模型横向仅存在较小的位移量，对轨道板毫无损伤。

有利的是，所述横向张拉机构和所述纵向张拉机构中的每一个包括张拉千斤顶，所述张拉千斤顶的两端分别设置张拉小端梁，两端的张拉小端梁分别与其自身所在侧的异侧生产区的相邻边的端梁传动连接。

有利的是，所述横向张拉机构和所述纵向张拉机构中的每一个相对于端梁成对设置且至少设置两组。

有利的是，所述横向张拉机构和所述纵向张拉机构均设置拉力检测装置和/或自锁机构。

有利的是，所述生产单元的四周设置反力墙，作为预应力钢丝的固定端来承受预应力钢丝的拉力。

有利的是，在所述四个生产区内对称地设置钢模型，每个生产区内至少设置一行一列钢模型。

有利的是，所述钢模型的四周设置有钢丝连接器，由此可进一步提高生产效率，并可以实现边脱模边入丝的作业程序。

有利的是，所述生产区内的钢模型架空设置，在钢模型的下侧预留操作空间，从而为设备维修、安装等提供便利条件。例如，钢模型架空安置在生产线混凝土框架上，在钢模型的下面具有一个供安装、维修、布置管线、清理漏浆残碴的空间，同时，该空间增加了生产线的热容量，有利于蒸汽或热气的流动，从而提高了轨道板的养护质量。

附图说明

通过下面结合附图关于本发明的具体实施方式的详细描述，将有助于更清楚、完整地理解本发明的其它特征、细节和优点。其中：

图1是本发明的一个示范性实施例的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线的生产单元的平面布置示意图；

图2是以放大比例示出的图1所示的生产单元的横向剖视示意图；

图3是以放大比例示出的图1所示的生产单元的纵向剖视示意图。

具体实施方式

下面通过示范性实施例详细描述本发明。需指出的是，本领域的技术人员很容易理解，以下实施例仅仅是示例性的，其并不意味着对本发明进行任何限制。

图1示出了本发明的一个示范性实施例的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线的生产单元的平面布置示意图，该生产线可以根据实际需要包括一个或多个生产单元。如图所示，每个生产单元包括四个对称设置的生产区2、3、9、10，各生产区内设置用于生产轨道板的钢模型8，钢模型之间设置用于传递钢筋拉力的钢丝连接器7，每个生产区的四边分别设置用于固定横向钢丝的横向张拉端梁13和横向固定端梁11以及纵向张拉端梁6和纵向固定端梁12，生产区2、3之间以及生产区9、10之间设置与钢模型位置对应的横向张拉机构4，生产区2、9之间以及生产区3、10之间设置与钢模型位置对应的纵向张拉机构5。

从图1的平面布置示意图中可以看出，横向张拉机构和纵向张拉机构相对于端梁成对设置且至少设置两组。在该实施例中，每个生产单元包括多组横向张拉机构(图1中示出了十组横向张拉机构)和两组纵向张拉机构。纵向张拉机构和横向张拉机构的两侧中心对称地放置多块钢模型8，位于中部的纵向张拉机构和横向张拉机构的两侧放置的钢模型的数量相等。需说明的是，上述纵向张拉机构和横向张拉机构以及钢模型的数量和布置方式可以根据实际需要进行变化。已经发现，优选地，在横向上中心对称地布置不多于六块的钢模型，在纵向上布置两块以上的钢模型。在任何情况下，在四个生产区内对称地设置钢模型，每个生产区内至少设置一行一列钢模型。

如图1所示，生产单元的四周设置反力墙1和14，作为预应力钢丝的固定端来承受预应力钢丝的拉力。

下面参照图2、图3进一步描述本发明的纵向张拉机构和横向张拉机构，其中图2以放大比例示出了生产单元的横向剖视示意图，图3以放大比例示出了生产单元的部分纵向剖视示意图。

如图2所示，每个横向张拉机构包括两个横向张拉千斤顶18、两个横向张拉小端梁17、两个横向张拉端梁13和十六根丝杠15，其中单个横向张拉小端梁17和横向张拉端梁13由八根丝杠15相连组成一个单元，两个单元交叉安装，横向张拉千斤顶18放置在由横向张拉小端梁17组成的框架内。此外，所述横向张拉千斤顶的两端分别设置张拉小端梁，两端的张拉小端梁分别与其自身所在侧的异侧生产区的相邻边的端梁传动连接。横向张拉千斤顶上设有拉力检测装置16和自锁机构。当实施横向张拉时，生产单元的两侧同步进行，预应力钢丝的固定端挂在生产单元外侧的横向固定端梁11或钢丝连接器7上，横向张拉千斤顶18顶推对称布置的横向张拉小端梁17，通过丝杠15、横向张拉端梁13对钢丝施加预应力，达到设定拉力值后，锁定横向张拉千斤顶上的自锁机构。横向张拉千斤顶上设置的拉力检测装置和自锁机构均可采用现有的成熟技术实施，这里不再赘述。

如图3所示，纵向张拉机构与横向张拉机构的组成基本相同。从图3中可以看出。每个纵向张拉机构包括两个纵向张拉千斤顶21、两个纵向张拉小端梁19、两个纵向张拉端梁6和十六根丝杠22，其中单个纵向张拉小端梁19和纵向张拉端梁6由八根丝杠22相连组成一个单元，两个单元对称于生产单元的中心轴线且纵向张拉端梁6朝外交叉安装，纵向张拉千斤顶21放置在由纵向张拉小端梁19组成的框架内。此外，所述纵向张拉千斤顶的两端分别设置张拉小端梁，两端的张拉小端梁分别与其自身所在侧的异侧生产区的相邻边的端梁传动连接。纵向张拉千斤顶上设有拉力检测装置20和自锁机构。当实施纵向张拉时，生产单元的两侧同步进行，预应力钢丝的固定端挂在生产单元外侧的横向固定端梁12或钢丝连接器7上，纵向张拉千斤顶21顶推对称布置的纵向张拉小端梁19，通过丝杠22、纵向张拉端梁6对钢丝施加预应力，达到设定拉力值后，锁定纵向张拉千斤顶上的自锁机构。纵向张拉千斤顶上设置的拉力检测装置和自锁机构均可采用现有的成熟技术实施，这里不再赘述。

另外，从图2、3中可以看出，为了便于检修，钢模型8架空安置在生产线混凝土框架上，在钢模型8的下面设有一个供安装、维修、布置管线、清理漏浆残碴的空间14。

从生产角度看，本发明的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线的生产工艺主要包括：松开刚性支撑、放松钢丝应力、切割钢丝、松开侧板组合锁紧装置、脱模、成品板运输、脱侧板和脱端板、翻板、检测、水养、切割钢筋头、钢筋头防锈处理、侧板端板清理组合、穿丝镦头、清理模具喷涂脱模剂、安装套管等配件、钢丝组合入模、锁紧侧板和端板、安装竖向钢筋、张拉钢丝、灌注混凝土、振动成型、养护等，以上过程可采用现有的成熟技术实施，在此不再赘述。

本发明的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线除了具备长线台座法的各种优点外，还具有生产效率高、投资低等长线台座法不可比拟的优点，所述优点主要包括：

1.张拉系统设置在台面的中心线上(即长面台座纵横方向的对称轴线上)，钢模型布置在张拉系统的两侧。张拉时，两侧张拉力互为作用力和反作用力，因而不仅节约了张拉设备和反力墙，而且减小了放张时钢模型的最大侧移量。

2.生产线四周设置反力墙，可承受预应力钢丝的拉力。

3.千斤顶设置在生产线中部，不仅可以同时对两侧钢模型内的钢丝施加预应力，而且减少了放松钢丝应力时钢模型的侧移量。

4.钢模型四周设置有钢丝连接器，可以实现边脱模边入丝的作业程序，达到大幅度提高生产效率的目的。

5.采用了架空结构，千斤顶、钢模型下面留有充足空间，为设备维修、安装等提供了便利条件。

6.纵横预应力钢丝放松时钢模型能够在两个放张方向上自由移动，同时能够在钢丝切割后自动复位；

7.解决了放张时纵、横向钢丝的牵制问题。

8.具有在保证高精度制造要求的前提下工业化高效率大批量生产能力。

另外，本发明的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线还可通过采用弹性支承和钢丝锁定系统进一步提高其技术效果。具体地说，弹性支承允许钢模型在钢丝放张时自由移动，并在钢丝切割后自动复位。钢丝锁定系统则保证在混凝土凝固过程中预应力钢丝与钢模型的相对位置不发生任何变化，从而避免降低钢丝与混凝土之间的粘结力。此外，在生产时，可控制钢模型放张时的最大侧移量，同时钢模型的侧模板在放张后拆除。这样，在钢丝放张时，钢模型侧模板可以保护轨道板表层混凝土不被预应力钢丝损伤，并克服纵横钢丝放张时的相互牵制问题。

本发明的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线可用于生产具有多层(尤其是双层)纵向和横向预应力钢丝的混凝土轨道板，其中在分别设有多层纵向预应力钢丝和多层横向预应力钢丝的情况下，纵向预应力钢丝和横向预应力钢丝优选分别对称地布置于轨道板的截面两侧。

实践证明，本发明的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线可大大提高生产效率，减少投资。以一条长度为100米、横向布置六块钢模型的长面台座为例，可班产轨道板108块，年产超过3万块。

以上结合具体实施例对本发明进行了详细描述。很明显，以上描述以及在附图中示出的实施例均应被理解为是示例性的，而非对本发明的限制。对于本领域的技术人员来讲，很容易理解，说明书中给出的各特征可以根据需要自由组合或变化。而且，在本发明的原理和教导的基础上，可以在不脱离本发明的精神的情况下对其进行各种变型或修改。例如，虽然图中示出了张拉千斤顶形式的张拉机构，但也可以对该张拉千斤顶的结构进行改进或变化，或者利用本领域中已知的其它机构代替该张拉千斤顶，只要其能实现本发明的目的即可。这些变型或修改显然均不脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，包括一个或多个生产单元，每个生产单元包括四个对称设置的生产区，各生产区内设置用于生产轨道板的钢模型，每个生产区的四边分别设置用于固定钢丝的横向张拉端梁和横向固定端梁以及纵向张拉端梁和纵向固定端梁，各生产区的相邻边之间设置与钢模型位置对应的横向张拉机构或纵向张拉机构。

2.如权利要求1所述的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，在每个生产单元中，在横向上中心对称地布置不多于六块的钢模型，在纵向上布置两块以上的钢模型。

3.如权利要求1或2所述的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，所述横向张拉机构和所述纵向张拉机构中的每一个包括张拉千斤顶，所述张拉千斤顶的两端分别设置张拉小端梁，两端的张拉小端梁分别与其自身所在侧的异侧生产区的相邻边的端梁传动连接。

4.如权利要求1或2所述的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，所述横向张拉机构和所述纵向张拉机构中的每一个相对于端梁成对设置且至少设置两组。

5.如权利要求1或2所述的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，所述横向张拉机构和所述纵向张拉机构均设置拉力检测装置。

6.如权利要求1或2所述的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，所述横向张拉机构和所述纵向张拉机构均设置自锁机构。

7.如权利要求1或2所述的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，所述生产单元的四周设置反力墙，作为预应力钢丝的固定端来承受预应力钢丝的拉力。

8.如权利要求1或2所述的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，在所述四个生产区内对称地设置钢模型，每个生产区内至少设置一行一列钢模型。

9.如权利要求1或2所述的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，所述钢模型的四周设置有钢丝连接器。

10.如权利要求1或2所述的双向先张预应力混凝土轨道板长面台座生产线，其特征在于，所述生产区内的钢模型架空设置，在钢模型的下侧预留操作空间。

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