采 用传统 的模 具进 行有 挡肩预 应 力混 凝土 轨枕 生 产 时 ，在 放 张脱 模 过 程 中 出现 挡 肩掉 块 、轨 枕 开 裂等 现 象。 为 了研 究这 种轨枕 放 张过 程 中轨枕 的破 坏 机理 及 其 对 策 ，通 过 3D接 触 关 系构 建 了轨 枕一 模 具相 互作 用模 型 ，分析 了放 张脱 模过 程 中轨枕 受 力及 其 破坏 形 式。 同 时，提 出 了采 用复合 模具 来 降低 放 张脱 模过 程 中承轨 槽 的应 力 ，以减 少轨 枕破 坏 。计 算 结果 显 示 ：采 用钢 模 ，在放 张预 应 力钢 筋 时会 造 成 轨枕 承轨 槽位 置 的 第一主应 力超 过 了混凝 土 的抗拉 极 限 ，在 实际生 产 中在 承轨 槽 位 置 可 能会 出现 开 裂 。采用 复合模 具 ，原危 险位 置 的第一 主应 力 降低 至混凝 土抗拉 强度 以下 ，可保证 轨枕 的 正常脱 模 。 关 键词 ：重 载铁路 预应 力轨 枕 放 张 破 坏 复合模 具 中 图分 类号 ：U213．3 4 文献 标识 码 ：A DOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2016．02．32 重 载铁 路有 挡肩 预应 力混凝 土 轨枕 因抗 裂性要 求 高 ，而需 要 提供 更大 的预 应力 ，却给 轨枕 放张 脱模 造成 了困难 。预 应力 混凝 土轨 枕加 工过 程可 以分 为三 个 阶 段 ；第 一 阶段 为 张拉 钢 筋 ，使 其 产 生 预应 力 、并安 装 箍 筋 螺旋 筋及 橡胶 隔板 ；第 二 阶段 为 混凝 土浇 筑和 养护 ， 此 阶段 中随着混 凝 土 的硬 化 ，钢筋 与混 凝 土 固结 为一 体 ；第 三 阶段 为放 张 和脱模 ，在 放张 过程 中钢 筋 的预应 力将 引 起混 凝土 轨枕 的变 形 ，从 而 使 混 凝 土 轨枕 与钢 模 之 间在沿 着预 应力 钢 筋 方 向 出现位 移 ，引起 承轨 槽 和钢模 之 间 的作 用力 增大 ，这 对轨 枕挡 肩极 为不 利 ，在 实 际 中经 常 引 起 挡 肩 裂缝 或 掉 块 ¨。 。此 前 ，业 内多 在 混凝 土 轨枕 的堆放 受力 、截 面抗 力 、设 计计 算 和疲劳 耐 久性 等 方 面 开 展 研 究 。 ，但 对 混 凝 土脱 模 力 学 性 能 的理 论分 析 尚鲜有 报道 。 为 此本 文对 预应 力钢 筋放 张过 程 引起 的轨枕 受力 变 化进 行 受力分 析 。利用 有 限元方 法建 立预 应力 混凝 土轨枕 模 型 。对 轨 枕施 加 相 应 的边 界条 件 ，利 用 降温 法 来模 拟 实现钢 筋 放 张 收缩 过 程 ，求 解 混 凝 土 轨 枕关 键 位置 的受 力状 况 ，最 后依 据第 一 强 度 理 论 对混 凝 土 轨 枕 的强度 进行 评价 和分 析 。基 于理论 分析 结 果提 出 了模具 改进 方案 并 对方 案进行 了力 学性 能验 证 。 1 预应力轨枕放 张模 型 1．1 有 限元模 型 所 建预应 力 混凝 土轨 枕模 型沿 着轨枕 长 度方 向为 收稿 日期 ：2015—09—15；修回 日期：2015—11—12 作者简 介：李忠继 (1983一 )，男，工程师 ，博士 。 轴 ，轨枕 宽度 方 向为 z轴 ，轨 枕 高度方 向为 y轴 。其 中混 凝土 采用 四面 体单 元 ，共 60119个 单 元 。预 应 力 钢筋 采用 梁单 元 ，共 计 1740个单 元 。钢筋 和混凝 土 之 间采 用嵌 入式 约束 连 接 ，以确 保 钢筋 在放 张 过 程 中将 力传 递 给混凝 土结 构 。混凝 土 和钢筋 的材 料属 性如 表 1所列 表 1 材 料 属 性 1．2 边界 条 件 预应 力钢 筋放 张 时 ，混凝 土 轨 枕会 呈 现 沿 方 向 收缩 ，并 向周 边膨 胀 的趋势 ；但此 时轨 枕受 到钢 模 的作 用 ，使得 这种 膨胀 受 到 约 束 。混 凝 土 轨 枕 的 收缩 趋 势 首先 会 引起 轨枕 表 面与 钢 模 表 面 黏结 力 的增 大 ，但 当 突破 了黏结力 极 限后 ，黏 结 力 又会 逐 步 失 效 。最 终 使 得钢 模 和轨枕 之 间主要 表 现为摩 擦 力 。这 就 导致钢 模 和 轨枕 之 间的 方 向作 用 力 向承轨 槽 挡 肩位 置 集 中 ， 即在轨枕挡肩位置施加沿着 方 向位移约束。考虑 到在 预应力 钢筋 放 张完 毕 后 ，钢 模 和 轨 枕 间 的 黏结 力 已降 至较 低水 平 ，在计 算 中忽 略 两 者 的 黏结 力 。故 按 照本 方法计 算 出 的承 轨槽 受 力 会 较 实 际 偏 大 ，评 价 结 果也 偏 于保守 。 1．3 预 应力 放张模 拟 方法 采用等效降温法来模拟预应力钢筋放张收缩。降

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