地鐵預應力長(cháng)軌枕鋼模的設計論文
摘要:通過(guò)對國內常用的地鐵預應力混凝土長(cháng)軌枕鋼模型的結構分析，結合鄭州地鐵2號線(xiàn)的技術(shù)要求和公司多年來(lái)生產(chǎn)普通預應力軌枕和高速岔枕的成功經(jīng)驗，研制成功并應用了新的鋼模結構、氣囊式橫孔成孔器、橡膠復合鐵擋板等工藝配件，解決了地鐵長(cháng)枕尺寸精度差、橫孔周?chē)投瞬糠涓C麻面嚴重的現象，使地鐵長(cháng)枕尺寸精度和外觀(guān)上都了一個(gè)檔次，順利通過(guò)了鐵總質(zhì)檢中心的型式試驗和業(yè)主的進(jìn)場(chǎng)驗收。
關(guān)鍵詞:地鐵長(cháng)枕;鋼模;工裝;研制
1研究背景
地鐵預應力長(cháng)軌枕(以下簡(jiǎn)稱(chēng)地鐵長(cháng)枕)，作為地鐵線(xiàn)路常用的基礎部件，隨著(zhù)地鐵建設里程的快速延長(cháng)，需求量也日益增多，但目前在流水機組法地鐵長(cháng)枕的生產(chǎn)過(guò)程中，普遍存在套管位置精度超標、坡度不合格、外觀(guān)質(zhì)量差，特別是橫孔周?chē)投瞬恳驗槊芊獠粐缆{造成的外觀(guān)質(zhì)量差，有時(shí)甚至發(fā)生被施工單位退貨的情況，影響地鐵線(xiàn)路的正常施工。我公司有幸中標了鄭州地鐵2號線(xiàn)的地鐵長(cháng)枕、短軌枕和岔枕的供應。由于地鐵和大鐵的業(yè)主不同，所以對產(chǎn)品要求的理解也不盡相同，地鐵相對于大鐵對于產(chǎn)品的外形尺寸的要求基本相同，但外觀(guān)要求更為嚴格一點(diǎn)。我公司在大鐵普通預應力混凝土軌枕和高速岔枕鋼模型的基礎上，集各種鋼模型的優(yōu)點(diǎn)，研制出了一種新型地鐵長(cháng)枕鋼模型，其主要創(chuàng )新在于:
①使用機加工的端平板和定位螺栓，保證其塑料套管的位置和承軌面坡度;
②利用橡膠復合鐵擋板中橡膠的特性對軌枕端部進(jìn)行密封;
;③利用充氣后橫孔成孔器的膨脹對鋼模側孔實(shí)現密封，放氣后成孔器收縮又可順利取出。
通過(guò)以上措施的實(shí)施，生產(chǎn)出的地鐵長(cháng)枕，外觀(guān)基本沒(méi)有氣孔，非常漂亮。得到了同行和業(yè)主、監理的高度評價(jià)。研制出的一種橡膠成孔器已經(jīng)申請了國家專(zhuān)利(專(zhuān)利號ZL201621326772.5)。
2地鐵長(cháng)枕的鋼模研制
2．1地鐵長(cháng)枕簡(jiǎn)介
地鐵長(cháng)枕分2.1米和2.2米兩種型號，由四根高強度螺旋肋鋼筋、數道箍筋、4個(gè)塑料套管和C60混凝土組成。塑料套管根據扣件系統要求設置在軌枕中心線(xiàn)兩側，相對尺寸公差小于±1mm，兩承軌面向內設1∶40的坡度，表面缺陷(氣孔、粘皮、麻面等)的長(cháng)度≤10、深度≤5，要求十分嚴格。
2．2國內生產(chǎn)工藝現狀及存在的問(wèn)題
目前國內生產(chǎn)地鐵長(cháng)枕的生產(chǎn)基本上全部采用流水機組法生產(chǎn)工藝，鋼模為2×5的結構形式，為成本考慮，采用6mm的Q235鋼板拼焊而成，塑料套管直接安裝在上面，鐵擋板與鋼模殼體之間采用大間隙配合，橫孔成孔器采用鋼管加工而成，與鋼模側孔采用小間隙配合。這種結構的鋼模生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品存在承軌部位平面度超標，套管位置不準確，外觀(guān)蜂窩麻面多等諸多問(wèn)題。
2．3鋼模及工藝配件的方案設計
經(jīng)過(guò)分析，承軌部位套管位置、坡度平面度超差的.根本原因，在于鋼模相應位置的剛度不足在焊接過(guò)程中變形所致，端部和橫孔周?chē)涓C麻面的主要原因在于鋼模和工藝配件之間的縫隙過(guò)大，混凝土在振動(dòng)過(guò)程漏漿嚴重造成的。為此，我們分別制定了如下技術(shù)方案并進(jìn)行了深入討論。
2．4方案研究和確定
2．4.1模殼設計
模殼提出了如下兩種方案:①沿用國內通用的結構形式，采用6mm鋼板拼焊而成，只是在承軌部位使用20mm厚的經(jīng)過(guò)機械加工的鋼板。②基于成本和質(zhì)量的雙重考慮，采用五段折彎模殼焊接成型，承軌部位結構同方案①。方案①的優(yōu)點(diǎn)在于工藝成熟、成本較低，承軌部位尺寸保證率高，但缺點(diǎn)在于焊接和打磨工人技術(shù)參差不齊，難免出現模殼縱向拼焊處坑凹不平，產(chǎn)品在放松應力過(guò)程中造成掉角掉塊，影響外觀(guān)。方案②大大減少了縱向的焊縫長(cháng)度，可有效避免方案①出現的問(wèn)題，但難點(diǎn)在于模殼折彎時(shí)的精度控制。不過(guò)經(jīng)過(guò)試驗，技術(shù)熟練的工人使用數控彎折機可以輕松實(shí)現標準要求。為產(chǎn)品外觀(guān)考慮，選擇方案②。
2．4.2套管定位方式的設計
套管定位方式有三種方案:①漲套定位，即套管套在圓錐彈簧卡上，利用彈簧卡向外的漲力實(shí)現套管的定位。②橡膠螺栓定位，在灌注混凝土之前把套管旋轉固定在鋼模殼體的橡膠螺栓上面。③螺栓定位，也是在灌注混凝土之前，兩人配合，將螺栓穿過(guò)鋼模底板的定位套，一人固定螺栓，一人旋轉固定套管，將套管固定在鋼模上面。以上三種方案安裝在20mm厚的鋼板上都能保證套管的定位精度，但由于是流水機組法生產(chǎn)工藝，在放松應力時(shí)，軌枕會(huì )相對于鋼模殼體沿縱向移動(dòng)，所以方案①是行不通的。方案②的缺點(diǎn)在于脫模時(shí)需要通過(guò)產(chǎn)品自身重量和橡膠螺栓脫離，如果脫模困難，翻模機多次起降容易造成產(chǎn)品掉角掉塊。方案③的缺點(diǎn)是施工過(guò)程復雜，需要兩人配合。經(jīng)過(guò)試驗，單根橡膠螺栓要脫離套管，需要40kg的力量，所以使用方案②在脫模環(huán)節還有可能存在脫模困難的問(wèn)題，故最終選擇方案③。
2．4.3鐵擋板的設計
通常，軌枕長(cháng)模設計時(shí)在兩節軌枕之間預留40－60mm的間隙，為避免混凝土在澆筑振動(dòng)過(guò)程中漏漿，生產(chǎn)過(guò)程中使用鐵擋板四周與模殼端部?jì)葌冗M(jìn)行密封。鐵擋板則為中部鉆有通過(guò)預應力鋼絲孔的4mm鋼板，地鐵長(cháng)枕在脫模后要使用釬子和錘子使鐵擋板與軌枕脫離，清理完畢后，同預應力鋼絲一起放入鋼模，再次利用。經(jīng)過(guò)多次反復，鐵擋板勢必發(fā)生變形，與鋼模殼體之間產(chǎn)生縫隙，導致混凝土漿體在振動(dòng)過(guò)程中外流，端部出現蜂窩麻面。經(jīng)過(guò)反復討論，決定在軌枕與軌枕之間采用全截斷框加鐵擋板復合橡膠的方案進(jìn)行這個(gè)問(wèn)題的解決，原理是用鐵擋板靠近邊部的部分緊貼軌枕模殼端部形成密封，密封面積大大增大，另外在鐵擋板與模殼接觸的一面復合上4mm厚的橡膠，利用橡膠的彈性和兩鐵擋板之間橡膠擋板向外的漲力，將鐵擋板緊緊的頂在模殼端部，使鐵擋板與模殼之間沒(méi)有一點(diǎn)間隙。
2．4.4成孔器的設計
地鐵長(cháng)枕鋼模在產(chǎn)品圖紙相應位置，或鉆或割加工有分別穿過(guò)鋼模主梁、模殼等6塊鋼板的圓孔，生產(chǎn)地鐵長(cháng)枕的廠(chǎng)家全部都是在混凝土澆筑前使用鋼管穿入鋼模的圓孔中，這6個(gè)圓孔為了和鋼管配合好，保證在混凝土振動(dòng)過(guò)程中不漏漿或少漏漿，都要把配合間隙做的很小，這樣就導致混凝土振動(dòng)完畢后，鋼管拔出困難或者拔不出來(lái)，再次穿入時(shí)也很困難的情況。隨著(zhù)生產(chǎn)的延續，就不得不把圓孔孔徑擴大，導致漏漿，橫孔周?chē)霈F大量的蜂窩麻面，外觀(guān)十分難看。我們發(fā)明的充氣氣囊式橡膠棒，和自行車(chē)輪胎一樣，但也具有一定強度，在插入橫孔后，將氣充到一定壓力，橡膠棒把鋼模上的孔密封起來(lái)，等到混凝土振動(dòng)完畢，將氣放掉，很容易就能把它從鋼模內抽出來(lái)。即降低了勞動(dòng)強度，由提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
3地鐵長(cháng)枕鋼模的主要技術(shù)特點(diǎn)
(1)使用經(jīng)過(guò)機械加工的端平板和定位螺栓的套塑料套管定位方式，保證了承軌部位的平面度和塑料套管的定位精度;
(2)鐵擋板復合了橡膠，解決了軌枕因端部漏漿產(chǎn)生的蜂窩麻面;
(3)發(fā)明的充氣式橡膠棒，創(chuàng )新性的解決了地鐵長(cháng)枕生產(chǎn)過(guò)程中成孔器安裝移出困難，周邊漏漿嚴重的問(wèn)題。
4生產(chǎn)工藝和注意事項
使用本鋼模及工藝配件生產(chǎn)地鐵長(cháng)枕的生產(chǎn)過(guò)程和使用通用地鐵長(cháng)枕鋼模的生產(chǎn)工藝基本相同，但應注意以下幾點(diǎn):①安裝鐵擋板前，需要檢查鐵擋板是否變形嚴重，復合的橡膠是否與鐵擋板脫離，并在有橡膠的一面涂上脫模劑備用;②鐵擋板安裝時(shí)，把復合有橡膠的一面朝向模殼;③橡膠棒在班后要充氣存放，使用前要檢查其是否漏氣。如果出現漏氣，則不得使用。
5結論
通過(guò)新型地鐵長(cháng)枕鋼模的成果研制，實(shí)現了塑料套管的精確定位，鐵擋板與模殼端部及橡膠棒與橫孔的良好密封，完全避免了因為混凝土漏漿原因產(chǎn)生的蜂窩麻面。使用新型鋼模后，不僅產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效控制，生產(chǎn)效率明顯提高，工人勞動(dòng)強度明顯降低，每套鋼模的生產(chǎn)節奏從8分鐘縮短到了5分鐘。生產(chǎn)出的產(chǎn)品得到了業(yè)主、監理和施工單位的一致好評，使地鐵長(cháng)枕的產(chǎn)品質(zhì)量邁上了一個(gè)新的臺階。經(jīng)過(guò)相關(guān)單位的廣為宣揚，許多兄弟廠(chǎng)家到我公司進(jìn)行參觀(guān)學(xué)習，此技術(shù)現已被廣泛使用。
參考文獻
�。�1］中鐵二院工程集團有限責任公司．02100－S－GD－04－01鄭州市軌道交通2號線(xiàn)整體道床軌枕［S］．
�。�2］中華人民共和國鐵道部．TB/T2190－2013混凝土軌枕［S］．
�。�3］周光輝，李建設，常盼陽(yáng)．一種充氣型地鐵枕模型:中國，ZL201621326772.5［P］．
作者：楊陽(yáng) 單位：汝州鄭鐵三佳水泥制品有限公司
【地鐵預應力長(cháng)軌枕鋼模的設計論文】相關(guān)文章：
地鐵空間設計研究論文10-24
地鐵招貼設計分析論文11-19
注塑模設計畢業(yè)論文02-20
沈陽(yáng)地鐵車(chē)輛架修工藝設計論文11-11
小議地鐵上蓋物業(yè)的開(kāi)發(fā)設計論文11-16
預應力混凝土結構的研究論文10-27
橋梁預應力混凝土現狀與發(fā)展論文03-01