预应力钢丝质量控制对混凝土轨枕静载抗裂强度的影响

预应力钢丝质量控制对混凝土轨枕静载抗裂强度的影响 预应力钢丝质量控制 对混凝土轨枕静载抗裂强度的影响 郑理伟 () 威海太济铁路轨枕厂 摘 要 就螺旋肋钢丝外形 、钢丝定长工艺 、钢丝张拉工艺 、放松应力工艺对预应力混凝土轨枕静 载抗裂强度的影响进行了研究 ,提出了预应力钢丝外型尺寸控制与加工工艺质量控制应注意采取的几 项措施 。 关键词 质量控制 抗裂强度 影响 凝土轨枕静载抗裂强度有规律地提高 。这是因为 : 1 钢丝螺旋肋外形尺寸对轨枕静载抗裂强 螺旋肋导程和螺旋肋的高度与宽度 ,对钢丝与混凝 度的影响土的握裹力有极大的影响 ,肋间的混凝土称为啮合 钢丝质量对于静载抗裂强度有着重大影响 。钢 齿 ,它的强弱决定了锚固性能 ,同时 ,减小螺旋肋导 丝质量包括钢丝的极限抗拉强度 、非比例伸长应力 、 程 ,增加螺旋肋的高度 ,减小螺旋肋的宽度 ,可以增 松弛率 、弹性模量 、伸长率 、弯曲次数以及外型尺寸 , 大螺旋肋钢丝与混凝土啮合齿的啮合面积 ,这样在 螺旋肋几何尺寸等因素保证的 。在其他指标均符合 国标要求的基础上 ,钢丝螺旋肋几何尺寸显得尤为 螺旋肋间形成了连续不断的螺旋状混凝土啮合齿 , 重要 。众所周知 ,使用螺旋肋钢丝生产的混凝土制 这样的啮合齿不易被挤碎切断 ,因而增加了螺旋肋 品 ,使钢丝与混凝土之间有良好的啮合 ,提高了钢丝 钢丝与混凝土间的握裹强度 。根据我厂的试验结 与砼间的握裹强度 。螺旋肋的外形又是怎样影响钢 果 ,为保证轨枕静载抗裂强度 ,钢丝螺旋肋导程应严 丝与混凝土间的握裹强度的呢 ? 在生产过程中我们 格控制在 42 mmΠ360?以下 。发现螺旋肋导程大 、螺旋肋高度小的钢丝生产的轨 枕静载抗裂强度偏低 。为此 ,我们进行了如下对比 2 钢丝有效伸长值对轨枕静载抗裂强度的 试验 :精 心 挑 选 了 螺 旋 肋 导 程 分 别 是 45 mmΠ360?、 影响42 mmΠ360、?38 mmΠ360、?37 mmΠ360的? 钢 丝 分 别 用 于 我厂新 ?型轨枕在 2003 年 10 月 12 、13 、15 日 ( ) 同一班生产同型号 新 ?型轨枕 ,又在同一养护 曾连续三个班次出现同一轨下截面两侧的开裂荷载 池进行同条件养护 、基本同时进行轨枕静载抗裂强 相差较大的情况 ,见表 2 。 度试验 。对比试验自 2003 年 9 月 10 日至 15 日连 表 2 续进行六个批次 ,试验结果见表 1 。 表 1 ( ) kN静载抗裂强度 生产日期 模节号 ( )( )轨下截面 左枕中截面轨下截面 右 10 月 12 日 侧 :190侧 :147侧 :190A A A 01506 B 侧 :172 B 侧 :146 B 侧 :169 ( ) kN六批轨枕静载抗裂强度的平均值 10 月 13 日 侧 :170侧 :148侧 :169A A A 螺旋肋导程 03001 B 侧 :205 B 侧 :150 B 侧 :196 ( )( )轨下截面 左枕中截面轨下截面 右 侧 :180A 侧 :170侧 :126A A 10 月 15 日 03208 45mmΠ360?172 134 174 B 侧 :200 B 侧 :130 B 侧 :216 42mmΠ360?190 138 185 同一根轨枕同一截面两侧承载能力产生如此 38mmΠ360?196 145 190 37mmΠ360?207 144 195 大的差异 ,原因不会是由混凝土引起的 ,从理论上来 :随钢丝螺旋肋导程的减小 ,混 由试验结果看出 讲 ,经强制式搅拌机充分拌和的半干硬性混凝土 ,在 同一根轨枕中混凝土各组分的分布应该是相对均匀 ,我们曾采取了超张拉进行试验 ,但发现 的应力不足 的 。所以 ,主要原因应该来自于钢丝 ,即是由轨枕两 静载时不但没有明显改观 ,反而导致产生大批水平 侧钢丝应力不同引起的 ,而每根钢丝间应力不同又 裂纹 。为了克服超张拉带来的不利影响 ,我们安装 是由各钢丝有效伸长值不同造成的 。 使用了自动张拉设备 ,采用自动张拉之后 ,在静停一 2 . 1 由于每根轨枕的 8 根预应力钢丝采用编组后分钟保载过程中 ,随钢丝应变及液压油路压力损失 整组张拉 , 在钢丝镦头尺寸均匀 、挂筋板正常情况 造成的预应力损失 ,可以很直观的从自控仪表上显 下 ,张拉后同组钢丝的长度是基本相同的 ,若组内钢 示出来 ,经统计计算 ,预应力损失在 7 kN 左右 ,自动丝在原始定长时下料长度不同 ,会导致每根钢丝的 张拉的优点就在于及时补足了总张拉力的损失 ,克 伸长值不同 ,从而造成各根钢丝上的应力不同 。 服了手动张拉造成的超张拉或张拉力不足的问题 , 钢丝定长下料过程中 , 8 根连续定长切断的钢保证了张拉力值的准确 。 丝长度误差是很小的 。但定长切断机工作一段时间 4 放松钢丝张拉力工艺对静载抗裂强度的 后 ,由于钢丝走行速度较快 ,定位块回弹有时不到位 影响或移位 ,导致钢丝下料长度逐渐产生误差 。在编组 Φ实际检测7 mm 螺旋肋钢丝锚固长度在 300, 过程中 ,一组钢丝可能来源于不同的钢丝盘 ;即使来 400 mm 范围 内 , 若 采 取 直 接 切 割 钢 丝 方 式 放 松 应 源于同一盘钢丝 ,也有可能一组钢丝并非使用连续 力 ,其锚固长度一般会超过 400 mm ,这样就有可能 ( ) 下料的 8 根钢丝 每盘钢丝下料量为 150 根左右, 到达轨下截面处 ,极大影响了轨下截面的抗裂性能 ,随机抽检 8 根钢丝组内误差偶有超出 2 mm 的 。因 因此 ,应缓慢放松钢丝张拉力 。在通常的放张过程 此应经常检查定长切断机定位块的位置 。 中 ,用液压千斤顶控制油路进行放松 ,放张的速度较 2 . 2 挂筋板与钢丝镦头接触面磨损情况也影响钢 快不易控制 ,放松效果不是很好 ,模型两端部轨枕的 丝定长 , 挂筋板表面热处理不均匀时 , 硬度会不一 静载抗裂强度受影响较大 ,故我们在放张液压控制 致 , 导致有的挂筋板被磨压出窝来 , 造成钢丝有效长 ( 回路中加装了一叠加式双单向节流阀 Z 2 FS10 - 20度不同 , 导致每根钢丝的伸长值不同 , 从而造成各根 ) 型,这样放张千斤顶张拉拧松螺母钢丝回弹时 ,千 钢丝上的应力不同 。故应同步使用同一批次生产的 斤顶前缸内始终有一供油压力阻碍着钢丝的快速回 挂筋板 , 且挂筋板表面硬度要达到要求 。更换 弹 ,这样就真正做到了缓慢放松应力 ,减少轨枕裂纹 挂筋板宜采用一次性更换 。生产过程中应杜绝不合 的出现概率 ,同时尽可能少的破坏混凝土啮合齿 ,尽 可能少的破坏螺旋肋钢丝与混凝土的握裹强度 ,从 格挂筋板继续使用 。 2 . 3 螺旋肋钢丝采用自锚形式 ,因镦头过程中易导 而减少了轨枕的静载抗裂强度的损失 ,相对提高了 致 镦 头 直 径 及 镦 头 长 度 的 误 差 , 故 采 用 恒 压 一 轨枕的静载抗裂强度 。 Φ次镦头完成作业 。经试验 镦 头 直 径 在 9 . 8 mm , Φ10 . 5 mm ,镦头长度在 7 . 8 mm,8 . 5 mm 之内 ,镦头 作业完成后 , 8 根钢丝两镦头间有效长度误差仍在 结束语5 2 mm 以内 。由于天气等原因镦头机油泵的压力不 为保证轨枕静载抗裂强度 ,对预应力钢丝的质 足会导致镦头直径 、长度的变化从而导致钢丝有效 量与工艺控制应注意以下几点 : 长度发生变化 。发生过同一组钢丝在镦头过程中镦 5 . 1 预应力钢丝螺旋肋导程应控制在 42mmΠ360? 头机出现故障 ,造成钢丝有效长度误差超过 2 mm 的 以内 ; 现象 。 5 . 2 应保证轨枕组内钢丝伸长值均匀 ,为此 ,应从 钢丝定长切断 、镦头质量 、挂丝板质量等几个方面控 钢丝张拉工艺对静载抗裂强度的影响3 制组内钢丝有效长度的误差在 2 mm 之内 ;众所周知 ,张拉力的控制是保证混凝土获得规 5 . 3 采用自动张拉设备 ,及时补足了总张拉力的损 定预压应力的关键 ,就先张预应力钢丝而言 ,预应力 失 ,保证张拉力值 ; 损失主要包括钢丝应力松弛损失 、温差引起的损失 、 5 . 4 改进放张设备 ,做到缓慢放松钢丝张拉力 。混凝土收缩引起的损失 。为弥补应力损失可能造成 ( )收稿日期 2004 - 01 - 29 — 30 —