許傳波，馬春生，付雷鋒

(1.中鐵十五局集團有限公司 固鎮(zhèn)軌道板場，安徽 固鎮(zhèn) 233700;2.北京交通大學 土木建筑工程學院，北京 100044)

在建鐵路軌道板預制場采用2×42長線臺座生產線模式，一條生產線長度較原來27塊板生產線增加近40 m，預應力損失問題成為新研發(fā)生產線需要重點解決的問題之一。

長線臺座生產線預應力損失主要來自預應力鋼筋摩阻力。作為先張生產線，預應力鋼筋摩阻力由分絲隔板和預應力鋼筋之間的摩擦產生，摩阻力的大小與模具的加工安裝精度、分絲隔板的加工安裝精度、預制生產線的長短、預應力筋槽口與分絲隔板槽口的直線度等有直接關系。摩阻力的大小直接決定自動張拉系統(tǒng)對張拉控制應力的大小，因此，每座軌道板預制場均需對預應力摩阻力進行實際測定，滿足預應力的要求。

CRTSⅡ型軌道板外形尺寸為6 450 mm×2 550 mm×200 mm，為單向預應力結構，橫向配有 60×φ10 mm和6×φ 5 mm預應力鋼筋。本文介紹了軌道板場對預應力鋼筋內應力及摩阻損失率測定方法，保證了張拉力調整的準確。

1 預應力及摩阻力測定方法及測點布置

試驗采用粘貼在預應力鋼筋表面的電阻應變計測量其應變，從而得到預應力筋的應力，數(shù)據采集儀器采用3818靜態(tài)應變采集儀，應變測試系統(tǒng)如圖1所示。

考慮到軌道板內的預應力筋直徑較小，選用浙江測試儀器廠生產的柵長×柵寬為2 mm×1 mm(基底4.5 mm×2.4 mm)的BX120-2AA型電阻應變計，電阻值為120 Ω，靈敏系數(shù)為2.08。

由于直徑5 mm的預應力鋼筋僅起到鋼筋網片定位的作用，故試驗只對直徑10 mm的預應力鋼筋的應力值進行測試。在充分考慮生產工藝相同性及結構對稱性的基礎上，選取第一生產線上的21#～42#軌道板作為測試對象，其中應變測點布置在 21#、24#、27#、30#、33#、36#、39#、42#軌道板中間及錨下，測點編號依次為1～9。軌道板橫向有60根φ10 mm的預應力筋，其中每3根布置在一起，因此選取每3根中的1根作為試驗對象，總共測試30根。其中第1次試驗測試20根，測試預應力鋼筋為 N1～N20;第2次試驗測試10根，測試預應力鋼筋為N1～N10(圖2)。

圖1 預應力測試系統(tǒng)

圖2 長線臺座法軌道板預應力鋼筋布置

2 預應力鋼筋應力測定

單根直徑10 mm的預應力鋼筋面積為78.54 mm2，設計張拉應力為 870 MPa，設計張拉力為 68.3 kN;單根直徑5 mm的預應力筋的面積為19.64 mm2，設計張拉應力為870 MPa，設計張拉力為17.1 kN。

試驗時按摩阻損失率6%考慮，施加的張拉力為4 452.5 kN，理論伸長值為495 mm，考慮補償伸長值100 mm，總伸長值為595 mm。

通過張拉測試，油泵讀數(shù)在計算張拉力4 452.5 kN左右時，伸長值在580 mm左右。鑒于目前實際張拉時，油泵設定以伸長值控制，因此每次試驗張拉結束，均記錄下各油泵的張拉力顯示讀數(shù)，以便進行校核和調整。設定油泵伸長值為580 mm時，各預應力筋終張拉時的油泵讀數(shù)為兩端張拉值，分別為4 464.7 kN和4 426.9 kN，平均為4 445.8 kN。

每根預應力鋼筋的應力測試重復進行兩次，結果取其平均值。兩次測試30根預應力鋼筋的結果是最大內應力929.9 MPa，最小內應力849.9 MPa，與設計預應力之差都在15%范圍內，平均值890.2 MPa，與設計預應力之差在5%范圍內［1］。因此，預應力鋼筋內應力分布比較均勻。

3 摩阻損失測定

對于本次試驗的CRTSⅡ型軌道板而言，預應力摩阻損失由分絲隔板和預應力筋之間的摩擦產生，出于每塊分絲隔板的加工工藝的相同性的考慮，可以近似認為每塊分絲隔板與預應力筋產生的摩阻損失是相同的，又由于每塊板的寬度相同(均為2.55 m)，因此預應力筋內應力值是按線性變化的。

根據每根預應力筋張拉后測得的應力值，采用線性回歸方法擬合得到應力值與測點位置的線性函數(shù)

式中，x為測點位置;a、b為擬合常數(shù)。

摩阻損失率β可由下式計算得到

式中，σ中間為由式(1)計算的21#板的應力值;σ錨下為由式(1)計算的錨下應力值。

根據摩阻損失率的測定原理，首先對每根預應力筋的應力數(shù)據進行線性回歸擬合，得到線性回歸函數(shù)。如圖3所示為N1預應力鋼筋的線性擬合方程，由式(2)可以計算得到N1預應力鋼筋摩阻損失率為4.11%。依此可計算得到30根預應力鋼筋測試結果的平均值為4.39%，兩次試驗結果對比如圖4所示，摩阻損失率在3.13%～6.33%范圍內。

圖3 N1應力線性回歸擬合

圖4 預應力鋼筋摩阻損失率分布

4 測試結果應用

根據實測的預應力筋內應力平均值以及摩阻損失率，可進一步對張拉控制進行微調，以使張拉后預應力筋的內應力值更接近設計張拉應力值870 MPa。

張拉力調整按式(3)進行

式中，Pt為調整后的張拉力;Pm為目前油泵的單端平均張拉值;σs為設計張拉控制應力;σm為目前預應力筋的內應力平均值。

將 Pm=4 445.8 kN，σs=870.0 MPa，σm=890.2 MPa代入式(3)，可求得調整后的單端張拉力為4 344.9 kN，按平均分配，每個油泵的張拉力值為2 172.5 kN。

目前試驗張拉總伸長值為580.0 mm，按照實測的摩阻損失率，重新計算理論伸長值為478.4 mm，從而補償伸長值為101.6 mm，而實際理論伸長值為489.5 mm，因此修正后的補償伸長值為90.5 mm，所以調整后的總伸長值為568.9 mm。

5 結論

1)全部測試預應力筋的內應力平均值為890.2 MPa，與設計張拉應力相差2.32%，小于設計預應力的5%;單根預應力筋最大內應力值為929.9 MPa，與設計張拉應力相差6.88%，小于設計預應力的15%;單根預應力筋最小內應力值為849.9 MPa，與設計張拉應力相差2.31%，小于設計預應力的15%;滿足《客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板(有擋肩)暫行技術條件》要求。說明生產線上的預應力筋張拉力值是合格的。

2)預應力筋的摩阻損失率在3.130% ～6.330%范圍，平均摩阻損失率為4.393%。

3)根據實測的預應力筋內應力平均值以及摩阻損失率，可進一步對張拉控制進行微調，以使張拉后預應力筋的內應力值更接近設計張拉應力值870 MPa。

［1］中華人民共和國鐵道部.科技基［2008］173號 客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板(有擋肩)暫行技術條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［2］肖鴻章.長線臺座法軌枕生產工藝探討［J］.鐵道建筑，2005(6):91-93.