魯寧生，王紅亮

(中鐵二十三局集團(tuán)公司，四川成都 610072)

1 CRTSⅢ型無(wú)砟軌道板簡(jiǎn)介

CRTSⅢ型無(wú)砟軌道板按照結(jié)構(gòu)分為橋上單元板及路基縱連板，按照線型分為三種型號(hào):直線板、一維可調(diào)承軌槽圓曲線板及二維可調(diào)承軌槽緩和曲線板。按其幾何尺寸分為兩種型號(hào):P5 350 mm和P4 856 mm。

CRTSⅢ型無(wú)砟軌道板與CRTSⅠ型無(wú)砟軌道板及CRTSⅡ型無(wú)砟軌道板相比具有顯著的優(yōu)越性。主要表現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)軌道板在圓曲線段及緩和曲線段的一次成型，即軌道板預(yù)制出來(lái)后，不再需要通過(guò)扣件系統(tǒng)調(diào)整或場(chǎng)內(nèi)軌道板精確打磨來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)獨(dú)特設(shè)計(jì)的鋼模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，從而減少了設(shè)備投入、降低了環(huán)境污染，提高了工效。

2 CRTSⅢ型無(wú)砟軌道鋼模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

目前常用的承臺(tái)式無(wú)砟軌道模具上的承軌槽與底模是連接為一體的，能夠較好地進(jìn)行直線型軌道板施工，而對(duì)于圓曲線段及緩和曲線段將不再適用。圓曲線段承軌槽的位置相對(duì)于軌道板中心線有橫向偏移，而緩和曲線段承軌槽的位置相對(duì)于軌道板中心線不僅有橫向偏移而且還有垂向位移，需調(diào)高外側(cè)承軌臺(tái)面以滿(mǎn)足超高要求。由于線路曲率半徑不同，所需要的圓曲線段及緩和曲線段軌道板也各不相同，眾多的異型軌道板都需要單獨(dú)制作模型或按照博格板的施工工藝，即預(yù)制好具有超高超寬承軌臺(tái)的軌道板后，按需要打磨成符合承軌槽線型的軌道板。以上兩種方法的造價(jià)都非常高，而且工效極低。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了以下解決思路:模板端模及側(cè)模不變，設(shè)計(jì)活動(dòng)的承軌槽模及能容納承軌槽模移動(dòng)的固定底模，做到“一模多用”，一套模板系統(tǒng)適應(yīng)不同的線路情況。

3 有擋肩高精度鋼模系統(tǒng)簡(jiǎn)介

3.1 軌道板外觀尺寸(見(jiàn)圖1)

3.2 模型結(jié)構(gòu)

模板系統(tǒng)主要由側(cè)模、端模、底模、端側(cè)模橫移機(jī)構(gòu)、套管定位機(jī)構(gòu)、二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成，其主體為焊接鋼結(jié)構(gòu)，而可調(diào)式承軌槽為鑄鋼結(jié)構(gòu)，承軌槽滑動(dòng)部分則為鋼質(zhì)和工程塑料相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，且模板的端模和側(cè)模能夠在底模上自由滑動(dòng)，見(jiàn)圖2。模板的側(cè)模用厚16 mm鋼板加工制作，加勁板用厚12 mm鋼板制作，寬度240 mm，側(cè)模上還設(shè)置了8對(duì)錨穴作為固定預(yù)應(yīng)力鋼棒的位置，見(jiàn)圖3(a)。由于軌道板縱向設(shè)置了8根預(yù)應(yīng)力鋼筋，所以，在模板的端模上設(shè)置了4個(gè)雙孔錨穴，見(jiàn)圖3(b)。軌道板在脫模時(shí)需要進(jìn)行帶模張拉，同時(shí)需要對(duì)軌道板長(zhǎng)度方向的預(yù)應(yīng)力鋼棒施加一定的預(yù)應(yīng)力，用于克服軌道板脫模時(shí)因強(qiáng)度不足而可能產(chǎn)生的軌道板脫模裂縫。為提高生產(chǎn)效率，研發(fā)了端側(cè)模橫移機(jī)構(gòu)，即將軌道板端模、側(cè)模的合模拆模方式設(shè)計(jì)成滾輪機(jī)構(gòu)的水平移動(dòng)方式，既可保證合模時(shí)的高精度，又能方便快捷地實(shí)現(xiàn)合模、拆模，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。模板中的端模、側(cè)模采用定位錐銷(xiāo)進(jìn)行定位，保證了端模、側(cè)模能夠組成一個(gè)矩形的外框架，同時(shí)套管采用簧片式定位，保證了套管安裝牢固、脫模容易。底模是設(shè)計(jì)的關(guān)健部分，既要保證軌道板面的平整、不變形，又要考慮振動(dòng)力的傳輸，保證混凝土振搗密實(shí)，同時(shí)又是承軌槽的安裝結(jié)合裝置，其材質(zhì)、加工精度、輔助梁的配合、柔性節(jié)點(diǎn)的位置、張緊力的大小對(duì)軌道板生產(chǎn)質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。因此，除理論計(jì)算外，尚需試驗(yàn)驗(yàn)證其設(shè)置的正確性后，才能保證高質(zhì)量軌道板的生產(chǎn)，見(jiàn)圖3(c)。二維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是通過(guò)二維可調(diào)節(jié)承軌槽模實(shí)現(xiàn)的，即系統(tǒng)采用了楔形塊滑動(dòng)裝置，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺桿完成承軌槽的上下和左右調(diào)整，楔形塊下塊為工程塑料，保證易滑動(dòng)和塊間不銹結(jié)，該承軌槽的調(diào)整是實(shí)現(xiàn)預(yù)制方式代替磨床加工軌道板承軌槽的關(guān)鍵技術(shù)，見(jiàn)圖4。

圖1 軌道板外觀尺寸(單位:mm)

圖2 CRTSⅢ型高精度軌道板模型總圖

3.3 模板主體的設(shè)計(jì)

模板主體是根據(jù)軌道板的技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其中，軌道板的平整度、整體扭曲、四邊翹曲、四邊旁彎等技術(shù)指標(biāo)同模板主體的剛度有關(guān)，需要單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)參數(shù)如下:軌道板自重64 kN，安全系數(shù)1.5，取值96 kN，即17.94 kN/m(96 kN/5.35 m)，材料彈性模量210 GPa，勻布荷載。設(shè)計(jì)要求的縱向最大撓度值＜0.5 mm。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要把軌道板底?？闯山M合梁，用3根I22b工字鋼平均分布荷載，分布力為17.94/3=5.98 kN/m。共設(shè)4個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)的平均距離為5.35/4=1.337 m。I22b工字鋼截面抗彎慣性矩Ix=0.357×10－4m4，則結(jié)構(gòu)撓度的最大值ymax為

圖3 軌道板結(jié)構(gòu)

圖4 可調(diào)式承軌槽模型

式中，ymax為梁跨中的最大撓度(mm);q為均布荷載(kN/m);l為梁跨長(zhǎng)度(m);E為彈性模量(Pa);Ix為慣性矩(m4)。將各項(xiàng)數(shù)值代入式(1)，則

通過(guò)驗(yàn)算，跨中最大撓度＜0.5 mm，符合設(shè)計(jì)的要求。

模板整體主骨架用I24B工字鋼制作，底板、邊側(cè)板用16 mm鋼板制作。模型長(zhǎng)期在濕熱環(huán)境下工作，應(yīng)進(jìn)行防銹處理。

4 模型的制造工藝

模型加工尺寸的允許誤差應(yīng)符合表1的要求。

鋼模機(jī)加工的精度決定軌道板產(chǎn)品的精度，在承軌槽的加工過(guò)程中，單件的加工精度控制在0.1 mm以?xún)?nèi)，以確保承軌槽安裝好后的組合精度控制在0.2 mm以?xún)?nèi)。

5 有擋肩二維鋼模精確測(cè)量及調(diào)整

5.1 鋼模的精確檢測(cè)內(nèi)容及方法

在軌道板鋼模的檢測(cè)項(xiàng)目中，不僅需要對(duì)軌道板鋼模的長(zhǎng)、寬和高進(jìn)行檢測(cè)，還需要對(duì)軌道板鋼模表面的平整度，承軌槽的相對(duì)位置以及承軌槽的調(diào)整量進(jìn)行測(cè)量，其中承軌槽調(diào)整量的測(cè)量比較復(fù)雜。為此，本文提出了兩種測(cè)量方案，第一方案是專(zhuān)用檢測(cè)工具+游標(biāo)卡尺進(jìn)行復(fù)檢測(cè)量，設(shè)計(jì)思路是將空間尺寸轉(zhuǎn)化為平面尺寸，便于利用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量。

另一種方案是用全站儀檢測(cè)，先確定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，利用球形棱鏡測(cè)量其他點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算出與基準(zhǔn)點(diǎn)的關(guān)系，同設(shè)計(jì)值比較，得到測(cè)量結(jié)果再配以伺服電機(jī)，進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整。

表1 模型尺寸的允許偏差

5.2 軌道板鋼模專(zhuān)用檢具測(cè)量

檢測(cè)機(jī)具為L(zhǎng)型不銹鋼鏤空鑄件，經(jīng)過(guò)精密加工，共 3件套，件 1長(zhǎng) 218.32 mm，件 2長(zhǎng) 168 mm(2件)。

需要測(cè)量完成的項(xiàng)目有:①大鉗口間距;②小鉗口間距;③軌底坡;④兩支撐面的扭曲;⑤鋼軌中心線距離;⑥單排承軌槽中線偏差;⑦承軌槽高度;⑧軌道板面平整度。

5.3 軌道板鋼模和軌道板成品質(zhì)量的自動(dòng)測(cè)量

軌道板鋼模和成品自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)主要由螺栓樁套筒、檢測(cè)平板、檢測(cè)工裝、高精度測(cè)量機(jī)器人、數(shù)據(jù)測(cè)控終端和PC后處理數(shù)據(jù)分析管理軟件組成。系統(tǒng)工作原理見(jiàn)圖5。該系統(tǒng)是由自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)連接而成的，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)整承軌槽模。同時(shí)，該調(diào)節(jié)方式將基本實(shí)現(xiàn)每個(gè)軌道板中16個(gè)承軌槽模的無(wú)級(jí)調(diào)寬、調(diào)高，以達(dá)到軌道線路圓曲線、緩和曲線段對(duì)軌道板的特殊要求，具有顯著的優(yōu)越性和實(shí)用性。

圖5 自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的工作原理

該系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，采用了高精度測(cè)量機(jī)器人、無(wú)線電臺(tái)和可靠的PDA，實(shí)時(shí)對(duì)導(dǎo)管孔距、承軌槽坡度、承軌槽鉗口及承軌槽位置進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算出調(diào)整量，并將其發(fā)送給手持無(wú)線信息顯示器的工人，手動(dòng)調(diào)整鋼模、或直接發(fā)送給能接受無(wú)線信息的鋼模自動(dòng)調(diào)整設(shè)備。

6 結(jié)論及設(shè)計(jì)驗(yàn)證

1)CRTSⅢ型有擋肩高精度軌道板鋼模能夠?qū)崿F(xiàn)軌道板在圓曲線段及緩和曲線段的一次成型，減少了設(shè)備投入，降低了環(huán)境污染，提高了工效，降低了工程造價(jià)。

2)CRTSⅢ型有擋肩高精度軌道板鋼模的研制成功標(biāo)志著使用預(yù)制方式生產(chǎn)有擋肩高精度軌道板的設(shè)想的實(shí)現(xiàn)，有利于高速鐵路新線現(xiàn)場(chǎng)施工。

3)CRTSⅢ型有擋肩高精度軌道板鋼模的調(diào)整精度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到軌道線路曲線地段對(duì)軌道板的特殊要求。

4)研發(fā)的新型有擋肩二維鋼模專(zhuān)用檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軌道板鋼模和軌道板成品質(zhì)量的自動(dòng)測(cè)量，成功實(shí)現(xiàn)了根據(jù)空間線形的需求來(lái)精確測(cè)量并調(diào)整定位的目標(biāo)。

5)產(chǎn)品的模型驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)能夠很好地保證新型無(wú)砟軌道板的安全、正常的使用，對(duì)以后無(wú)砟軌道板的設(shè)計(jì)和施工具有一定借鑒意義。

6)中鐵二十三局研制的有擋肩后張雙向預(yù)應(yīng)力全新絕緣軌道板，通過(guò)成都至都江堰鐵路、武漢城際、京沈高鐵及成綿樂(lè)客運(yùn)專(zhuān)線的成功運(yùn)用，證明其設(shè)計(jì)理念先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益明顯。

［1］中華人民共和國(guó)建設(shè)部．GB 50017—2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003．

［2］中華人民共和國(guó)建設(shè)部．GB 50205—2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2008．

［3］中華人民共和國(guó)建設(shè)部．JGJ 81—2002 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范［S］．北京:中國(guó)建設(shè)工業(yè)出版社，2002．

［4］中華人民共和國(guó)鐵道部．科技基［2008］74號(hào) 客運(yùn)專(zhuān)線鐵路CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道混凝土軌道板暫行技術(shù)條件［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2007．

［5］中華人民共和國(guó)鐵道部．科技基［2007］207號(hào) WJ-8型扣件暫行技術(shù)條件［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2007．