板式无砟轨道混凝土轨道板用无粘结预应力钢棒体系设计情况及钢棒断裂处理方案20101104.pdfVIP

板式无砟轨道混凝土轨道板用无粘结预应力钢棒

体系设计情况及钢棒断裂处理方案

中国铁道科学研究院铁道建筑研究所

2010年11月

目录

一．轨道板用无粘结预应力钢棒体系设计及试验验证1

1．预应力钢材概述1

1.1预应力钢丝和钢绞线1

1.2预应力钢棒1

2.预应力钢棒在铁路混凝土轨道板中的应用2

2.1日本新干线混凝土轨道板预应力体系及预应力钢棒的性能2

2.2我国铁路混凝土轨道板预应力体系3

2.3我国轨道板预应力体系设计4

3．混凝土轨道板用无粘结预应力钢棒体系的试验和验证6

3.1无粘结预应力钢棒体系制造的关键技术6

3.2预应力钢棒体系的性能验证试验10

3.3无粘结工艺的重要性14

二.轨道板用预应力钢棒断裂情况及原因分析15

1.目前运营线路钢棒断裂情况15

2.对断裂钢棒进行分析检测后的初步结论15

三.轨道板用预应力钢棒断裂修补方案及防护措施建议16

1.预应力钢棒断裂修补处理施工工艺16

1.1修补工艺流程16

1.2修补工艺16

1.3轨道板预应力断裂钢棒修补所需时间测算22

2.轨道板预应力钢棒断裂窜出防护措施25

3.安全检查和预防措施31

一．轨道板用无粘结预应力钢棒体系设计及试验验证

1．预应力钢材概述

目前国内预应力材料主要包括三大类：预应力钢丝、预应力钢

绞线和预应力钢棒。

1.1预应力钢丝和钢绞线

预应力钢丝包括冷拉、螺旋肋和刻痕钢丝三种，直径为3～

12mm，强度强度从1470MPa～1770MPa分为4个等级，主要用于斜

拉索、吊索等，铁路混凝土轨枕亦大量采用。执行国标GB/T5223-2002

《预应力混凝土用钢丝》。

预应力钢绞线主要包括7Ф4mm、7Ф5mm两种，直径为12.7mm、

15.2mm，强度从1470MPa～1860MPa分为5个等级，在各类预应力

结构中均有应用，国内应用最广、用量最大的为1860MPa级钢绞线。

执行国标GB/T5224-2003《预应力混凝土用钢绞线》。

预应力钢丝、预应力钢绞线均可作为无粘结、有粘结预应力筋

使用。

1.2预应力钢棒

预应力钢棒于上世纪70年代由日本首先研制出来，其原材料为

低碳合金钢，轧制成盘条后，通过冷拔、高温淬火+低温回火热处理

工艺，达到较高的抗拉强度，其屈强比在0.9左右。预应力钢棒在日

本应用范围较广，包括桥梁、隧道、工民建、管桩、铁路轨道板等均

大量采用。

我国于上世纪80年代后期引进该技术，并大量应用于管桩、工

民建等领域，目前国内预应力钢棒生产基本上采用热轧线材经过冷

拔、高频热处理加热＋高压水冷却、再经过调质处理这一方式生产。

1

通过冷拔将钢棒加工成均一（或刻痕）的断面，再经过热处理给材料

施加了必要的机械性能。国内用于生产预应力钢棒的生产线大部分为

国产，部分从法国等进口，目前年产量可达150万吨以上。

预应力钢棒包括光圆、螺旋槽、螺旋肋和带肋钢棒等，直径为

6mm～16mm，强度从1080MPa～1570MPa分为4个等级，执行国标

GB/T5223.3－2005《预应力混凝土用钢棒》。

2.预应力钢棒在铁路混凝土轨道板中的应用

2.1日本新干线混凝土轨道板预应力体系及预应力钢棒的性能

日本新干线板式轨道双向预应力轨道板采用后张法预应力体

系，配套采用无粘结预应力钢棒，已有近40年的运营实践，其技术

标准依据JISG3109，为标准园钢筋，选用钢棒的直径Φ11mm（既

有线）和Φ13mm（新干线），抗拉强度为