CRTS Ⅲ型軌道板平整度變化規(guī)律分析

崔德水,馬元清,孫成曉,楊富民,3

(1.上鐵蕪湖軌道板有限公司，安徽 蕪湖 241012；2.北京鐵科首鋼軌道技術股份有限公司，北京 102206；3.中國鐵道科學研究院集團有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081)

CRTSⅢ型板式無砟軌道是我國具有自主知識產(chǎn)權的一種軌道系統(tǒng)。CRTSⅢ型軌道板作為無砟軌道系統(tǒng)的主要傳力構件是結合高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道受力特點和我國南北差異較大的環(huán)境條件而研制的一種雙向預應力混凝土軌道板。目前，處于施工建設中的京沈、成貴、昌吉贛、商合杭等鐵路均采用CRTSⅢ型混凝土軌道板。2017年頒布實施的Q/CR 567—2017《高速鐵路CRTSⅢ板式無砟軌道先張法預應力混凝土軌道板》[1]對CRTSⅢ型軌道板的平整度技術要求做出了規(guī)定，即軌道板四角承軌面水平允許偏差±1.0 mm，單側承軌面中央翹曲量不大于2.0 mm。

軌道板平整度的控制對軌道板后期鋪設精調(diào)有著至關重要的作用，軌道板平整度超差過大將導致精調(diào)時軌道高低調(diào)整量增大，使用的扣件調(diào)整件增多，對建設成本和施工進度造成不利影響[2-5]。本文中通過對軌道板單側承軌面翹曲量典型曲線進行分析，總結軌道板平整度變化規(guī)律，為軌道板生產(chǎn)過程中平整度控制提供數(shù)據(jù)支持。

1 混凝土配合比及性能指標

根據(jù)Q/CR 567—2017技術要求設計軌道板混凝土配合比，混凝土設計強度等級為C60?；炷僚浜媳纫姳?，混凝土拌和物及硬化混凝土性能技術要求與檢測結果見表2。

表1 混凝土配合比 kg/m3

表2 混凝土拌和物及硬化混凝土性能技術要求與檢測結果

2 軌道板養(yǎng)護制度

軌道板采用臺座法生產(chǎn)工藝，蒸汽養(yǎng)護。蒸汽養(yǎng)護分為靜置、升溫、恒溫和降溫4個階段，具體養(yǎng)護工藝：靜置3 h+升溫2 h+恒溫8 h+降溫2 h，恒溫養(yǎng)護溫度為37 ℃。

蒸汽養(yǎng)護結束后，將脫模后的軌道板入水養(yǎng)護3 d，出水后再保濕養(yǎng)護7 d。測試前24 h將軌道板置于室內(nèi)存放，保證檢測時上下板面無溫度梯度。

3 試驗檢測方法

CRTSⅢ型軌道板主要有P5600,P4925和P4853種板型，本文平整度檢測選用P5600型軌道板。軌道板平整放置且在起吊套管處用150 mm×150 mm×150 mm 的立方體木塊四點支撐。軌道板單側承軌面中央翹曲量檢測采用全站儀法。以軌道板四角承軌面為測試基點，以脫模時檢測的單側承軌面中央翹曲量作為分類依據(jù)將軌道板分為3類：Ⅰ類0～0.5 mm、Ⅱ類 0.5～1.0 mm、Ⅲ類1.0～2.0 mm。

4 檢測結果及分析

隨機抽取3類具有代表性的軌道板，對不同齡期時各承軌面翹曲量進行監(jiān)測，3類軌道板各承軌面翹曲量及相鄰承軌面翹曲量增長率見表3。相鄰承軌面翹曲量增長率計算公式為

e=(Ln+1-Ln)/Lmax×100

(1)

式中：e為相鄰承軌面翹曲量增長率，%；Ln+1,Ln分別為相鄰2個承軌面的翹曲量，mm；Lmax為單側承軌面中央翹曲量，mm。

從表3可以看出：3類軌道板單側各承軌面翹曲量均呈中間大兩邊小的趨勢，經(jīng)計算得出Ⅰ-Ⅲ類軌道板單側承軌面中央翹曲量分別為0.5，0.7，1.1 mm。3類 軌道板在1號和2號、9號和8號承軌面翹曲量的增長率遠大于軌道板中部相鄰承軌面翹曲量的增長率。

4.1 不同齡期軌道板單側各承軌面翹曲量

對3類軌道板1 d(脫模)，4 d(水養(yǎng)后)，14 d,28 d 和90 d齡期的單側各承軌面翹曲量進行統(tǒng)計分析，得到不同齡期3類軌道板單側各承軌面翹曲量隨齡期的變化曲線，見圖1。

圖1 不同齡期3類軌道板單側各承軌面翹曲量隨齡期的變化曲線

可知：①隨齡期的增長，3類軌道板單側承軌面中央翹曲量逐漸增大，與脫模時相比90 d齡期時中央翹曲量分別增長了1.4，1.7，2.0 mm;②90 d齡期時Ⅰ類 軌道板單側承軌面中央翹曲量為1.9 mm，而Ⅱ,Ⅲ類軌道板單側承軌面中央翹曲量均已超過2 mm;③3類 軌道板單側各承軌面翹曲量的變化規(guī)律基本一致;④脫模時Ⅱ,Ⅲ類軌道板單側承軌面中央翹曲量超過0.5 mm，隨著齡期的增長軌道板單側承軌面中央翹曲量超過2.0 mm的概率較大。

4.2 單側承軌面中央翹曲量、混凝土設計強度比與齡期的關系

在檢測軌道板平整度的同時，成型150 mm×150 mm×150 mm標準抗壓強度試件，分別測試混凝土1 d(脫模)，4 d(水養(yǎng)后)，14,28，90 d齡期抗壓強度，繪制軌道板單側承軌面中央翹曲量、混凝土設計強度比與齡期的關系曲線，見圖2。

圖2 單側承軌面中央翹曲量、混凝土設計強度比與齡期的關系曲線

由圖2可見，軌道板單側承軌面中央翹曲量和混凝土設計強度比隨齡期變化規(guī)律基本相同。3類軌道板單側承軌面中央翹曲量從脫模至水養(yǎng)后增幅較大，增幅分別為100%，77.8%和90.1%，隨后增幅逐漸減小，齡期28～90 d單側承軌面中央翹曲量增幅分別為11.8%,8.3%和10.7%。水養(yǎng)結束后混凝土設計強度比增長23.4%，隨后設計強度比增長幅度減小，90 d齡期時混凝土設計強度比較28 d時僅增長4.8%。

5 Ⅲ類軌道板單側承軌面翹曲量調(diào)整措施

以P5600軌道板為研究對象，對Ⅲ類軌道板單側各承軌面翹曲量進行調(diào)整，使脫模時軌道板單側承軌面中央翹曲量小于0.5 mm。脫模時單側各承軌面翹曲量變化曲線調(diào)整前后對比見圖3。

圖3 脫模時單側各承軌面翹曲量變化曲線調(diào)整前后對比

從圖3可以看出：在不采取措施時Ⅲ類軌道板脫模時單側承軌面中央翹曲量為1.1 mm，承軌面翹曲量變化見曲線A-B。調(diào)整措施1：根據(jù)實測值對四角承軌臺模具進行改造，在不改變鉗口面尺寸的同時加大承軌面深度，生產(chǎn)制造的軌道板各承軌面翹曲量曲線A-B變?yōu)榍€A′-B′，此時可控制軌道板脫模時單側承軌面中央翹曲量在0.5 mm以內(nèi)。調(diào)整措施2：根據(jù)軌道板單側各承軌面翹曲量按一定系數(shù)進行調(diào)整，調(diào)整后的軌道板各承軌面翹曲量曲線變?yōu)锳″-B″，滿足軌道板脫模單側承軌面中央翹曲量在0.5 mm以內(nèi)。

6 結論

1)根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，軌道板單側承軌面中央翹曲量小于0.5 mm時，隨著后期養(yǎng)護時間的延長其超過

偏差限值的概率較小。

2)軌道板單側承軌面中央翹曲量隨養(yǎng)護時間的延長而不斷增大，且各齡期翹曲量變化規(guī)律基本相同。

3)3類軌道板單側承軌面中央翹曲量從脫模至水養(yǎng)后增幅較大，隨后增幅逐漸減小。

4)混凝土設計強度比和軌道板單側承軌面中央翹曲量隨齡期的增長規(guī)律基本相同。

5)采取相應措施，改變Ⅲ類軌道板單側承軌面翹曲量曲線特征，可使軌道板單側中央翹曲量達到Ⅰ類軌道板的要求。