段兆慧

(中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司，北京 102400)

1 概述

道岔是一種使機(jī)車車輛從一股道轉(zhuǎn)入另一股道的線路連接設(shè)備，也是軌道的薄弱環(huán)節(jié)之一，道岔結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和狀態(tài)直接影響著整個(gè)高速鐵路列車運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性和舒適性。高速岔枕是高速鐵路道岔結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其尺寸精度以及預(yù)埋件定位精度對(duì)整個(gè)道岔系統(tǒng)的質(zhì)量以及系統(tǒng)功能的發(fā)揮影響較大[1]。高速鐵路無砟軌道埋入式岔枕生產(chǎn)采用長線模臺(tái)法，其模具長度通常為70～100 m，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟[2]，模具精度能達(dá)到產(chǎn)品生產(chǎn)要求；但是對(duì)于特殊位置岔枕，比如牽引點(diǎn)部位岔枕及安裝密貼檢查器岔枕，由于側(cè)模殼體為全線封閉整體設(shè)計(jì)，對(duì)于側(cè)面預(yù)埋件的定位難以控制，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且精度不能完全保證。為滿足特殊部位岔枕側(cè)面預(yù)埋件精確定位需求，需要進(jìn)行高速鐵路特殊岔枕模具設(shè)計(jì)。

2 模具設(shè)計(jì)過程

結(jié)合特殊岔枕預(yù)埋件位置以及岔枕張拉力值大小和張拉工藝要求，分別從模具預(yù)埋預(yù)留方式、張拉力承載方式和預(yù)應(yīng)力放松方式方面進(jìn)行特殊模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于特殊岔枕總體數(shù)量少，該岔枕專用模具選用短模具形式。

2.1 預(yù)埋件定位形式

特殊岔枕包括牽引點(diǎn)部位岔枕和安裝密貼檢查器岔枕，其特殊在于預(yù)埋件位置設(shè)置在岔枕側(cè)面，預(yù)埋結(jié)構(gòu)均為預(yù)埋螺母形式。根據(jù)側(cè)面預(yù)埋件位置，在模具殼體側(cè)面開設(shè)預(yù)留定位孔，通過定位螺栓定位方式，進(jìn)行預(yù)埋螺母精確定位。同時(shí)通過調(diào)位墊片調(diào)整預(yù)埋螺母定位螺栓方向，以保證預(yù)埋件的位置和方向準(zhǔn)確定位。

根據(jù)岔枕長度和預(yù)埋螺母間距特點(diǎn)，模具總長度約為10 m，采用可換底模形式，每條模具內(nèi)可生產(chǎn)2根4 m以上長岔枕或者3根3 m以下短岔枕。根據(jù)岔枕側(cè)面預(yù)埋件位置模具設(shè)計(jì)可分為單截面和雙截面兩種(如圖1所示)。為便于岔枕側(cè)面預(yù)埋螺母的安裝與拆卸，雙截面模具預(yù)埋件定位裝置設(shè)于模具外側(cè)；單截面形式預(yù)埋件定位裝置可設(shè)于模具兩側(cè)。

圖1 岔枕模具及反力架斷面圖(單位：mm)

2.2 張拉力承載方式

2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

長線法預(yù)應(yīng)力由張拉臺(tái)座承擔(dān)[3]，反力臺(tái)座基礎(chǔ)施工難度大、投入高且所用生產(chǎn)線位置固定；而采用機(jī)組流水法由模具本身承載張拉力，模具容易變形，使得岔枕質(zhì)量控制難度增大，因此特殊模具設(shè)計(jì)為內(nèi)部模具殼體與外部受力框架分離、由反力柱框架承載張拉力的張拉承載結(jié)構(gòu)形式，其具體布置見圖1。

2.2.2 結(jié)構(gòu)受力檢算

為考慮與無側(cè)孔預(yù)埋件的雙截面無砟岔枕模具共用反立柱結(jié)構(gòu)，張拉反力柱框架承載能力要滿足最大張拉力要求。

通過結(jié)構(gòu)檢算，可見采用整體框架反立柱受力模式，可以滿足岔枕生產(chǎn)張拉受力要求。

2.3 預(yù)應(yīng)力放松方式

為適用于特殊岔枕單根張拉和整體放張工藝要求，同時(shí)便于放張?jiān)O(shè)備在短模之間可以靈活移動(dòng)的需求，應(yīng)進(jìn)行模具的放張結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.3.1 張拉反力框架端梁結(jié)構(gòu)

如果放張方式采取活動(dòng)端梁結(jié)構(gòu)如圖2所示，需要在活動(dòng)端梁與張拉反力柱之間設(shè)機(jī)械鎖緊螺母，放張時(shí)，人工采用機(jī)械扳手放松機(jī)械鎖緊螺母方式，使活動(dòng)端梁回縮移動(dòng)至預(yù)應(yīng)力筋放松。但是，對(duì)于張拉力較大的岔枕無法采用人工放張，因此張拉反力框架采用固定端梁結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

固定端梁張拉反力框架結(jié)構(gòu)，采用固定端梁與張拉盒相結(jié)合的模式，在放張端，將張拉盒與機(jī)械鎖緊螺母分別設(shè)置在框架固定端梁的內(nèi)外兩側(cè)，通過張拉絲杠連接。放張時(shí)，通過張拉放張機(jī)或者液壓扭力扳手放松張拉盒進(jìn)行預(yù)應(yīng)力放張操作。

圖2 活動(dòng)端梁與機(jī)械鎖緊螺母放張結(jié)構(gòu)

圖3 固定端梁與張拉盒及機(jī)械鎖緊螺母

2.3.2 放張?jiān)O(shè)備選擇

采用機(jī)組流水放張方式的放張機(jī)，雖然通過張拉放張機(jī)的千斤頂張拉到不大于設(shè)計(jì)張拉力的某值，進(jìn)行機(jī)械螺母的放松，可以實(shí)現(xiàn)大力值的放張，但是由于放張機(jī)體積大占用空間，而且短模之間移動(dòng)需要行車吊運(yùn)不夠便捷且存在安全隱患。液壓扭力扳手進(jìn)行岔枕放張時(shí)，通過扭力扳手直接使螺母反向旋轉(zhuǎn)達(dá)到放松預(yù)應(yīng)力鋼絲的目的，放張過程不需要再次張拉，不但滿足大力值的放張需求，同時(shí)由于其尺寸小巧，無須大型設(shè)備吊運(yùn)便可以在模具間靈活移動(dòng)，可大大降低安全隱患，因此，選擇液壓扭力扳手放張?jiān)O(shè)備。

2.4 模具總體結(jié)構(gòu)

綜上所述，帶側(cè)孔預(yù)埋件的專用岔枕模具由保證岔枕尺寸的模具殼體，與殼體分離單獨(dú)承載張拉力的反力柱框架以及張拉和放張裝置組成，根據(jù)需要?dú)んw可為單截面和雙截面兩種不同形式，在殼體側(cè)面增加預(yù)埋件定位裝置，如圖4所示。

圖4 模具總體結(jié)構(gòu)示意圖

3 專用模具試制產(chǎn)品檢驗(yàn)

模具設(shè)計(jì)制作后，進(jìn)行了產(chǎn)品試制，并且對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了全面質(zhì)量檢查。檢測項(xiàng)目包括外觀質(zhì)量、各部尺寸、鋼筋焊接質(zhì)量、缺絲、表面裂紋、混凝土28 d抗壓強(qiáng)度、混凝土28 d彈性模量、預(yù)埋套管抗拔力、桁架筋鋼筋焊接點(diǎn)抗拉強(qiáng)度、靜載抗裂強(qiáng)度，所檢項(xiàng)目均符合《鐵路岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道混凝土岔枕》(TB/T3297-2013)的要求，所檢產(chǎn)品均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語

通過對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，不僅岔枕預(yù)埋件精確定位問題得以解決，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)單根張拉和整體放張的工藝要求，避免模具受力變形，產(chǎn)品質(zhì)量得到更好保障，為同類型產(chǎn)品生產(chǎn)積累了經(jīng)驗(yàn)。