专利名称：高速铁路客运专线无砟轨道板2×42预制生产线施工装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于混凝土轨道板生产制造领域，特别是涉及应用于高速铁路及客运 专线CRTS-II型有挡肩板式无砟轨道的生产制造设备。
二背景技术：
随着我国高速铁路建设的飞速发展，板式无砟轨道系统因其具有高平顺性、高可 靠性、高稳定性、高技术含量、技术经济效益好、运营期维修量小、使用寿命长、寿命周期内 总费用低、无飞砟等诸多优点而得到越来越广泛的应用，CRTS-II型轨道板是板式无砟轨道 系统的主要结构形式之一。CRTS-II型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)是中国对德国博格板的创新型 产品，其生产制造形式前期为德国的“一厂一线27块板，单条生产线为27套模具”，因其生 产线模具过少，规模不大，不能适应规模大、工期短的超大规模的高速铁路和客运专线。京 津城际轨道交通工程改良为“一厂三线81块板，单条生产线为27套模具”，由于其技术沿袭 德国的设计和工艺，受限于德国博格板的思维模式，不具有灵活性，例1、采用超细水泥，但 超细水泥具有价格过高、产量过少、后期强度增加不明确的缺点；例2、预制生产线必需采 用“一厂三线81块板，单条生产线27套模具”，不能根据实际情况灵活机动的进行设计和制 造。为了克服中国地域辽阔、高速铁路和客运专线投入大、规模大、占线长、工期短等 特点，多样化的生产制造模式已经成为时代需要。我们自主研发的“一厂二线84块板、单条 生产线42套模具”方案具有成本较低、管理简单、适宜征地，适用范围更广等特点，适用于 “一厂2-4线，单条生产线27-42套模具”的II型轨道板生产制造。
三、发明内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种高速铁路客运专线无砟轨道板2X42 预制生产线施工装置，克服德国“一厂一线，单条生产线27块板”和京津城际铁路中“一厂 三线，单条生产线27块板”方案的不足，适用于“一厂2-4线，单条生产线42套模具，本实 用新型能够提高工效，快速形成规模化生产，人员和设备配置合理，缩短工期、降低成本、操 作方便简单，并且符合我国标准规范要求。本实用新型的技术解决方案是高速铁路客运专线无砟轨道板2X42预制生产线 施工装置，包括毛坯板轨道板存放装置，绝缘检测装置，其特征是它还包括预应力钢丝均 勻测试装置、预应力钢筋内应力和摩阻力测定装置、定长切割机精度验证装置和预应力钢 丝超长线台座。本实用新型在解决CRTS-II型轨道板制造工艺的同时，依靠自身的技术实力解决 了一系列的技术难题，与以往生产模式相比较，具有效益高、工期短的特点。“一厂二线84 块板方案”实现了以下五个方面的有益效果①、社会效益。通过自主创新、因地制宜，形成CRTS-II型轨道板生产工艺理论。[0009]②、工期效益。加快工程进度，每天投资设备资源多生产3块板，总任务23198块， 提快工期15天，并节约费用约82万。③、管理相对单一。“一场两线84块方案”有两个施工班组，作为轨道板场人员管 理来说，相对单一，更易快速形成规模化生产，从首次正式生产到正式形成24小时作业循 环的稳定作业方式仅用了 30天时间。 ④、管理人员相对较少，直接费用降低。“ 一场两线84块方案”有两条生产线，每8小时施工1条生产线，管理人员实行二 班倒的作业方式，比“一场三线81块方案”实行三班倒相比，管理人员相对较少。
四
图1为本实用新型高速铁路客运专线无砟轨道板2 X 42预制生产线施工装置轨道 板设计示意图；图2为本实用新型预应力钢丝均勻性测试示意图；图3为本实用新型110米长预应力钢筋内应力和摩阻力测定示意图；图4为本实用新型CRTS-II型轨道板(毛坯板)存放图示意图；图5为本实用新型120米长国产钢筋定长切割机研制及精度验证示意图；图6为本实用新型钢筋网片绝缘检测、钢筋网片与预应力钢丝间绝缘检测示意 图；图7为本实用新型先张法110米长预应力钢丝超长线台座设计结构示意图；图8为图7的A-A剖视图；图9为图7的B-B剖视图；图10为本实用新型先张法110米长预应力钢丝超长线台座设计配筋示意图；图11为本实用新型高速铁路客运专线无砟轨道板2X42预制生产线施工装置结 构框图。附图标识说明1为钢丝张拉均勻性测试仪，2为预应力张拉横梁，3为预应力钢丝，4为液压系统 张拉行程预留空间，5为电阻应变计，6为静态应变采集仪，7为轨道板垫块，8为轨道板，9为 全站仪，10为棱镜，11为预应力检测装置，12为预应力切割槽及滑移装置，13为定长切割 机主机，14为绝缘电阻检测仪，15为钢筋网片，16为绝缘垫片，17为绝缘扎丝，18为张拉台 座传力梁垫层，19为张拉台座传力梁基础，20为张拉台座传力梁台身，21为张拉台座台背 回填物，22为非标设备存放基础，23为张拉台座行走轨道，24为张拉台座传力梁，25为液压 控制系统千斤顶，26为轨道板模具基础，27为张拉台座传力梁钢筋，28为张拉台座背墙钢 筋，29为轨道板模具基础横向钢筋，30为传力梁纵向钢筋，31为轨道板模具基础纵向钢筋。
五、具体实施方案
以下结合附图详细描述本实用新型的具体实施例。图1为轨道板设计图。轨道板外形尺寸6450mmX 2550mmX 200mm，为预应力混凝土结构，横向施加预应力 (先张)、纵向无预应力，每块板用混凝土 3. 452m3。预制轨道板采用先张法长线台座工艺，混凝土强度等级为C55。轨道板的横向配有60根IOmm预应力钢筋，6根5mm预应力钢筋，纵 向配有6根20mm精轧螺纹钢筋，板与板之间通过精轧螺纹钢筋进行传力连接。为防止轨道 扣件处混凝土出现裂缝，在每个承轨台间都预设了预裂缝。轨道扣件安装在承轨台上。承 轨台精确的几何尺寸采用数控磨床磨削加工，加工精度为0. 1mm。图2为预应力钢丝均勻性测试。所述的预应力钢丝均勻测试装置包括钢丝张拉均勻性测试仪1、预应力张拉横梁 2和预应力钢丝3，所述的钢丝张拉均勻性测试仪1位于预应力钢丝3的两端，所述的预应 力钢丝3连接在预应力张拉横梁2上。钢丝张拉均勻性测试仪(1)对预应力张拉过程进 行测定，测试仪原理是利用钢丝张拉均勻性测试仪1对被测预应力钢丝(3)在张拉过程中 承受的荷载进行测试，并与同组张拉的钢筋进行比较，判断成组张拉过程中各钢筋张拉荷 载的均勻性。具体做法是在已编组的60根预应力钢丝3中选取四根，在张拉横梁(2)的 固定锁件上加装钢丝张拉均勻性测试仪(1)，在成组张拉过程中用测力仪测定四根钢丝在 不同加载状态下的张拉力，比较其在张拉力在20% 100%范围变化时各钢丝张拉力之间 的误差，确保单 根预应力钢筋的张拉力与设计值偏差不超过15% (科技基[2008] 173号文 3. 3. 5c)条规定)。图3为110米长预应力钢筋内应力和摩阻力测定。所述的预应力钢筋内应力和摩阻力测定装置包括液压系统张拉行程预留空间4、 电阻应变计5、静态应变采集仪6，所述的液压系统张拉行程预留空间4位于预应力钢筋的 两侧，所述的电阻应变计5和静态应变采集仪6位于预应力钢筋的中部。固镇轨道板厂的预应力钢筋长度达110. 6米，轨道板设计仅提供了单根预应力钢 筋的设计预应力值为68. 3KN,张拉应力为870N/mm2，由于模具安装直线度、张拉横梁的水平 摩阻力、液压系统自身的摩阻力、模具分丝隔板与底部模具的密贴程度、生产线长短等外界 因素的影响。国内没有相应的预应力损失值和补偿伸长值经验数据。测定原理是采用粘贴 在预应力表面的电阻应变计5测量其应变，从而得到预应力筋的应力，数据采集仪器为静 态应变采集仪6，电阻应变计5，电阻值为120 Ω，灵敏系数为2. 08。对预应力钢筋理论张 拉力和伸长值测定结果为最终单端张拉力为4344. 9ΚΝ，按平均分配，每个油泵的张拉力 值为2172. 5ΚΝ ；调整后的总伸长值为568. 9mm，其中理论伸长值为478. 4mm，补偿伸长值为 90.5mm。图4为CRTS-II型轨道板(毛坯板)存放图。7为轨道板垫块，8为轨道板，轨道板脱模后在生产车间临时支架上存放24小时，每组支架上存放3层，每层间 安放4个垫块，上下对齐。轨道板8存放每12块轨道板为1垛放置在预制的3个混凝土基 座上。成品板存放每9块轨道板为1垛放置在预制的3个混凝土基座上。成品板运输按每 车三块运往施工现场，其运输状态于存放时应保持一致，并在载重汽车四周设置立柱，并用 条纹带将立柱拉紧。每层板之间以及板与基座之间安放4个轨道板垫块7，分别支承在板的 第二个预裂缝和第八个预裂缝处，轨道板垫块7要上下对齐，轨道板8内产生附加应力引起 变形。轨道板垫块7高度误差允许偏差为士2mm，承载面平行，误差控制在2mm以内。图5为120米长国产钢筋定长切割机研制及精度验证。预应力钢筋切割长度达110米，国内外均没有超出75米长的定长切割机。通过自 主研发，增设了预应力钢丝推移装置，使钢筋切割后自动推移至指定的位置，研发后的设备切割长度达120米，切割精度满足万分之二的规范要求，现场测试为3mm的单根切割精度， 在设计原理和使用方面与德国博格公司相比，具备价格便宜、使用方便、精度更高的优点。所述的定长切割机精度验证装置包括全站仪9、棱镜10、预应力检测装置11、预应 力切割槽及滑移装置12和定长切割机主机13，所述的预应力检测装置11位于预应力切割 槽及滑移装置12上，所述的全站仪9位于定长切割机主机13上，所述的全站仪9、棱镜10 分别位于预应力检测装置11的两端。具体方法是定长切割机将预应力钢丝切割经推移后，落入预应力检测装置11 (2cm 宽的小槽钢)，然后利用全站仪9进行长度测定，将实测的预应钢丝长度和设定的理论长度 进行对比，差值即为定长切割机的精度误差。该设备性能参数为剪切钢筋直径14mm, 剪切钢筋强度1700MP，切断误差彡3mm，送丝速度10-80m/min可调，液压泵站功率 5. 5KW，送丝电机功率3KW。图6分别为钢筋网片绝缘检测和钢筋网片与预应力钢丝间绝缘检测。上、下层钢筋网片的任意钢筋之间电阻值不小于2ΜΩ，上、下层钢筋网片15与预 应力钢丝之间的电阻值不小于2ΜΩ。措施一是利用绝缘涂层钢筋原材料；二是利用绝缘 热缩管的热缩效果；三是绝缘垫片16和绝缘扎丝17的利用。钢筋绝缘检测方法是采取横 向钢筋串联，依次与纵向钢筋检测的方法进行测量。测量过程中，还要根据实际的情况确定 测量的方法，比如横向钢筋都为涂层钢筋时，只能通过测量纵向钢筋间的绝缘性来反应纵 横钢筋交叉点的绝缘性。图7为先张法110米长预应力钢丝超长线台座设计图。所述的预应力钢丝超长线台座包括张拉台座传力梁垫层18、张拉台座传力梁基础 19、张拉台座传力梁台身20、张拉台座台背回填物21、非标设备存放基础22和张拉台座行 走轨道23，所述的张拉台座传力梁台身20置于张拉台座传力梁垫层18和张拉台座传力梁 基础19的上部，所述的张拉台座台背回填物21位于的张拉台座传力梁台身20的侧面，所 述的非标设备存放基础22位于张拉台座台背回填物21的上部。所述的预应力钢丝超长线台座还包括张拉台座传力梁24、液压控制系统千斤顶 25、轨道板模具基础26，张拉台座背墙钢筋28、轨道板模具基础横向钢筋29、传力梁纵向钢 筋30和轨道板模具基础纵向钢筋31，所述的张拉台座传力梁24上有张拉台座传力梁钢筋 2 。张拉台座设计采用钢筋混凝土结构，自下而上分别为张拉台座传力梁台身20、张 拉台座行走轨道(23)，两道传力梁利用轨道板模具基础(26)进行连接。张拉台座传力梁 (24)是进行预应力钢丝张拉时的临时支撑结构，底部联结钢筋混凝土板将两侧的传力梁进 行联结，同时为轨道板模具的支撑轨道板模具基础(26)，提供一个稳定的模具平台。与传 统的张拉台座传力梁相比，本实用新型对传力梁进行了增高和增长，增高至1.85米，其目 的是为了模具和轨道板振动电机维修方便，增长是为了增加轨道板生产线模具，提高效率。 但同时给传力梁的设计带来了纵向挠曲、侧向弯曲、平面滑阻等不稳定因素，采取的技术措 施一是增宽传力梁横截面，由35cm改为45cm ；二是在传力梁外侧每隔6米增设1道80cm 宽X80cm高\185(^长的抗阻墙，采用有限元软件4赂￥3，单元采用实体单元301^1095稳定 性满足要求，目前使用良好。人员标准化配置方面。[0047]“一场两线84块板方案”施工人员岗位责任人数为252人，“一场三线81块板方 案”施工人员岗位责任人数为275人，人员定岗配置不同。“一厂二线84块板方案”施工人员定员表 设备标准配置方面。根据平行流水作业工艺流程，“一场两线84块板方案”比“一场三线81块板方案” 增加了 1台预应力切割小车、1台布料机、1台刷毛机、1台16吨桁吊、1台工业吸尘器、1台 无气喷涂机，减少了 1套液压系统、1套温控系统、2套张拉横梁。其他设备配置与“一场三 线81块板，单条生产线27套模具”相同。施工组织方案。①生产线设计。轨道板在生产厂房内集中预制，实行工厂化施工管理，设二个张拉 台座，每个张拉台座内设钢模42套，两端设张拉系统一套，一次性进行42块轨道板横向预 应力钢筋的张拉，每条生产线作业周期约24小时，除必要的休整时间外，每条生产线无间 断、循环进行轨道板预制。②混凝土运输和灌注。混凝土采用运输车辆载料斗运输，布料机布料，高频附着式振动器振捣。一个台座42套钢模的混凝土利用两台布料机从一端和中间向另一端同步进 行(第一生产线的42#模具至22#模具，21#模具至1#模具)，两台刷毛机同步作业，作业 时间为2-2. 5小时。③混凝土养护。模板温度低于30°C时，启用模板底部的蒸汽加热系统，使模板温度 上升至30°C左右再进行混凝土浇注，以达到混凝土养护的环境要求。养护时间约16小时， 待混凝土初凝时拔除分丝隔板。④毛坯板存 放。轨道板脱模后在厂房内的专用支架上临时存放1天，每组支架上 存放3层，每层间安放4个垫块，垫块要上下对齐。垫块的规格尺寸和支点位置符合设计要 求，垫块高度允许偏差士2mm，承载面平行，误差控制在2mm以内。⑤成品板打磨。半成品板在半成品库存放约1个月，待收缩徐变基本完成后，运至 打磨车间进行打磨及配件安装。打磨机配备自动测量系统，自动测量毛坯板原始数据，并与 预先给定的成品板标准数据比较，确定打磨量，最终控制承轨台尺寸达到设计标准。⑥成品板存放。打磨后的成品板运至成品库，堆放层数不超过9层，板与存放基础 之间以及每层板间安放垫块，垫块的规格尺寸和支点位置符合设计要求，垫块高度允许偏 差士2mm，承载面平行，误差控制在2mm以内，避免轨道板变形。
权利要求高速铁路客运专线无砟轨道板2×42预制生产线施工装置，包括毛坯板轨道板存放装置，绝缘检测装置，其特征是它还包括预应力钢丝均匀测试装置、预应力钢筋内应力和摩阻力测定装置、定长切割机精度验证装置和预应力钢丝超长线台座。
2.根据权利要求1所述的高速铁路客运专线无砟轨道板2X42预制生产线施工装置， 其特征是所述的预应力钢筋内应力和摩阻力测定装置包括液压系统张拉行程预留空间 (4)、电阻应变计(5)、静态应变采集仪(6)，所述的液压系统张拉行程预留空间(4)位于预 应力钢筋的两侧，所述的电阻应变计(5)和静态应变采集仪(6)位于预应力钢筋的中部。
3.根据权利要求1所述的高速铁路客运专线无砟轨道板2X42预制生产线施工装置， 其特征是所述的预应力钢丝均勻测试装置包括钢丝张拉均勻性测试仪(1)、预应力张拉 横梁(2)和预应力钢丝(3)，所述的钢丝张拉均勻性测试仪(1)位于预应力钢丝(3)的两 端，所述的预应力钢丝(3)连接在预应力张拉横梁(2)上。
4.根据权利要求1所述的高速铁路客运专线无砟轨道板2X42预制生产线施工装置， 其特征是所述的定长切割机精度验证装置包括全站仪(9)、棱镜(10)、预应力检测装置 (11)、预应力切割槽及滑移装置(12)和定长切割机主机(13)，所述的预应力检测装置(11) 位于预应力切割槽及滑移装置(12)上，所述的全站仪(9)位于定长切割机主机(13)上，所 述的全站仪(9)、棱镜(10)分别位于预应力检测装置(11)的两端。
5.根据权利要求1所述的高速铁路客运专线无砟轨道板2X42预制生产线施工装置， 其特征是所述的预应力钢丝超长线台座包括张拉台座传力梁垫层(18)、张拉台座传力梁 基础(19)、张拉台座传力梁台身(20)、张拉台座台背回填物(21)、非标设备存放基础(22) 和张拉台座行走轨道(23)，所述的张拉台座传力梁台身(20)置于张拉台座传力梁垫层 (18)和张拉台座传力梁基础(19)的上部，所述的张拉台座台背回填物(21)位于的张拉台 座传力梁台身(20)的侧面，所述的非标设备存放基础(22)位于张拉台座台背回填物(21) 的上部。
6.根据权利要求5所述的高速铁路客运专线无砟轨道板2X42预制生产线施工装置， 其特征是所述的预应力钢丝超长线台座还包括张拉台座传力梁(24)、液压控制系统千斤 顶(25)、轨道板模具基础(26)，张拉台座背墙钢筋(28)、轨道板模具基础横向钢筋(29)、传 力梁纵向钢筋(30)和轨道板模具基础纵向钢筋(31)，所述的张拉台座传力梁(24)上有张 拉台座传力梁钢筋(27)。
专利摘要高速铁路客运专线无砟轨道板2×42预制生产线施工装置，包括毛坯板轨道板存放装置，绝缘检测装置，其特征是它还包括预应力钢丝均匀测试装置、预应力钢筋内应力和摩阻力测定装置、定长切割机精度验证装置和预应力钢丝超长线台座。本实用新型能够提高工效，快速形成规模化生产，人员和设备配置合理，缩短工期、降低成本、操作方便简单，并且符合我国标准规范要求。
文档编号G01L1/22GK201645641SQ20102017853
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者习仲伟, 付雷锋, 吴建松, 李兴旺, 李安杰, 许传波, 赵国堂 申请人:中铁十五局集团有限公司