预应力钢筋混凝土轨枕裂缝分析及防控_张永忠
浅谈铁路轨枕裂缝成因和预防措施
浅谈铁路轨枕裂缝成因和预防措施摘要：随着社会的快速发展，国民及各领域对于铁路运输行业的安全及效率需求也呈现出逐年增长的特征。
但就目前来看，预应力混凝土轨枕结构在实际期间极易受到外界多种因素影响，造成铁路轨枕裂缝问题频繁出现，大大影响到了铁路的行车安全及稳定性。
本文就基于以上因素，对铁路轨枕裂缝的成因以及预防措施进行相关论述，以供参考。
关键词：铁路轨枕裂缝；成因；预防措施前言：预应力混凝土铁路轨枕在实际应用期间会出现不同程度的损伤，严重滞后了行车的安全性。
同时，造成铁路轨损伤的因素不仅与行车及装车事故有关，更与其所产生的各类裂缝具有密切的联系。
因此为提升预应力铁路轨枕结构的稳定性，最大程度的消除裂缝问题，相关工作人员就应从明确铁路轨枕裂缝的成因入手，针对铁路工程具体情况及用途，制定出具有针对性的铁路轨枕裂缝预防措施，并以此切实延长铁路轨枕的使用寿命，促进铁路运输事业的可持续发展。
1、铁路轨枕裂缝的类型就目前来看，铁路轨枕裂缝主要具有以下几种类型：第一，轨下垂直横向裂缝；第二，枕中垂直裂缝[1]；第三，铁路轨枕顶面螺栓纵向裂缝；第四，铁路轨枕顶部螺栓处裂缝；第五，铁路轨端部纵向裂缝；第六，铁路轨枕中部纵向裂缝；第七，铁路轨枕龟裂等。
2、铁路轨枕裂缝的成因分析2.1力学成因铁路轨枕裂缝与其所受到的弯矩大小与枕上的动压力、枕下道碴支撑具有密切的联系。
具体而言，在铁路轨枕设计期间，规定的铺设及养护应在铁路轨枕中间部分预留400mm，同时，此预留部分的道碴顶部应低于铁路轨枕下部30mm，并以此有效避免负弯矩过大造成铁路轨枕中上部出现裂缝的现象。
现阶段在铁路轨枕施工期间已经将垫满浮碴的方式完全取代了仅预留中间部分的手段。
因此实际设计过程中的中间支撑反应力也得到了大幅度的提升[2]。
一般预制混凝土铁路轨枕会随着列车的运行轨迹以及养护条件而不断发生着状态的改变，因此一旦铁路轨枕的支承状态、铁路轨枕上部垂直压力等系数超或实际设计标准时，就极有可能产生裂缝。
浅析预应力钢筋混凝土梁张拉裂缝产生原因及控制措施
浅析预应力钢筋混凝土梁张拉裂缝产生原因及控制措施李钊林（浙江省杭州市310052）摘要：预应力钢筋混凝土梁张拉施工中出现的裂缝是一个复杂而常见的问题。
本文通过分析张拉裂缝的特征及开裂机理，对目前桥梁预应力钢筋混凝土梁体张拉施工中的裂缝防治措施提出了可操作性的方法。
关键词：钢筋混凝土梁；预应力张拉；裂缝；产生原因；控制措施1 概况近年来随着预应力施工技术的高速发展和各种形式的预应力钢筋混凝土梁的大量应用，张拉施工中的裂缝问题变得更为常见、复杂而又难以控制。
目前关于混凝土的亚微观研究以及大量的工程实践所提供的的经验都说明：从混凝土结构的弹塑性、非均质性本质来说，内应力及残余应力是必然存在的，因而混凝土梁在张拉过程中的细微裂缝的发展总是避免不了。
微裂的扩展程度就是材料破损程度的标志，同时，微裂的存在也是材料本身固有的一中物理性质。
一般桥梁结构中，宽度小于0.05mm的裂缝是肉眼看不出来的，对于使用来说都无危险性，故所谓不允许裂缝设计，也只是相对的无大于0.05mm的初始裂缝的结构。
可以认为，混凝土结构有裂缝是绝对的，无裂缝是相对的，所谓结构的防裂控制只是防止粗裂缝的产生，对于微裂，则只能根据施工中的具体情况，将其控制在一定的范围内。
2 张拉产生裂缝分析2.1 张拉裂缝的发生部位及特征在后张法预应力梁体支座处、梁体或杆件的端部锚固区，经常见到一种顺着预应力的裂缝。
该型裂缝的最大宽度为1～2mm，长度为40～60cm。
这种裂缝中间局部集中，呈现一梭形，称为“张拉裂缝”（也称为劈裂）。
对于先张法的预应力梁，在靠近中轴线处梁端面上经常出现一种水平裂缝，这种裂缝的最大宽度为0.5～2mm，长度为60～80cm。
该型裂缝位于预加应力荷载的上部区域，大体与荷载轴线平行，称为“端面裂缝”。
2.2 张拉裂缝的成因混凝土构件的裂缝成因不外乎以下两种情况：1、由外荷载（包括静荷载、动荷载等）作用，主要应力或结构次应力（如弯矩和剪切）引起的裂缝；预应力梁端部应力与裂缝示意图a、端面裂缝应力2、由变形变化引起的荷载作用而导致的裂缝。
预应力混凝土轨枕的裂缝及结构耐久性
预应力混凝土轨枕的裂缝及结构耐久性摘要：本文综述了从七十年代至九十年代对预应力混凝土轨枕裂缝的调查情况，从物理、力学、化学的角度分析了裂缝的成因。
根据国内外文献，并结合对预应力混凝土轨枕的调查和试验研究结果，分析了裂缝对轨枕结构和耐久性的影响，提出了混凝土轨枕裂缝的防止与控制措施关键词：预应力混凝土轨枕裂缝碱集料反应耐久性引言中国预应力混凝土轨枕从研究、生产到推广应用，历时四十年，产量逾亿根，铺设里程累计达七万公里，与世界各国采用混凝土轨枕相比，数量上占有很大比例。
使用三十余年来，混凝土轨枕发生了不少损伤，涉及到行车安全，从而经常考虑伤损轨枕是否应从运营线路上换下。
但要换上新的轨枕，除要重新制造外，还要装卸，运输并到线路上进行换枕工作，·不仅需耗费大量人力物力，有时还会影响行车，其耗费往往是一根轨枕本身造价的四到五倍。
在使用三十余年来，拆换下的伤损轨枕，除了少量是由于行车、装卸事故等造成的机械性破损外，绝大部分则是由于产生各种各样的裂缝，担心其影响轨枕承载能力而被拆换的。
轨枕作为一种预应力混凝土结构，裂缝是难避免的，因此研究预应力混凝土轨枕裂缝的成因及其危害性，研究如何预防和控制裂缝，对提高混凝土轨枕的结构耐久性，延长轨枕的使用寿命，将是十分重要的。
l 混凝土轨枕裂缝的类型及表现1．1 混凝土枕裂缝的类型1．1．1 轨下垂直横向裂缝(轨下正弯矩裂缝)这种裂缝出现在轨枕两侧下部，一般情况下，裂缝较小，宽度在0．1mm以下，长度未超过中和轴。
1981年对筋69、弦69等轨枕调查结果表明，钢轨接头处的轨枕，其轨下垂直裂缝比例为60％；而钢轨大腰处的轨下垂直裂缝比例，筋69和弦69分别为37％和20％。
1．1．2 枕中垂直(横向)裂缝(枕中正弯矩和负弯矩裂缝)1981年调查的69型轨枕(1971—1976年间生产)，筋69轨枕枕中正弯矩裂缝分别为34％和11％(不同区段)，弦69枕中裂缝分别为36％和13％(不同区段)。
经验交流：预应力混凝土轨枕的裂缝（二）
2．混凝⼟轨枕裂缝的成因 混凝⼟轨枕裂缝的⽣成可以从结构、⼯艺、材料等⽅⾯探讨，也可从设计、制造、铺设、使⽤等⽅⾯研究。
在此，仅从物理、化学、⼒学的⾓度进⾏分析。
2．1 ⼒学因素 混凝⼟轨枕所受弯矩的⼤⼩不仅与枕上动压⼒有关，⽽且与枕下道碴⽀承状态有关。
原先设计规定铺设和养护时应使轨枕中间部分掏空400rnm，掏空部分道碴顶⾯应低于枕底30mm，避免负弯矩过⼤⽽产⽣枕中上部横裂。
近年来要求中间不掏空，即中间应垫满浮碴。
设计时假设中间部分的⽀承反⼒应为轨下部分的3／4(掏空时为0)。
与⼀般的预应⼒混凝⼟制品不同的是轨枕的⽀承状态随着列车的运⾏及养护维修条件⽽不断变化，⼀旦当⽀承状态与枕上垂直动压⼒⼒联合作⽤引起的弯矩超过设计限值时，则轨枕的相应部分就会产⽣如图1、图2所⽰的裂缝。
此外当预加应⼒偏⼤⽽脱模时混凝⼟强度⼜不⾜时，轨枕端部就会产⽣纵向裂缝；列车运⾏时对钢轨的⽔平和纵向作⽤⼒和螺旋道钉引起的上拔⼒⼜会使轨枕螺栓道钉孔周围产⽣纵向裂缝和横向裂缝。
由于预应⼒混凝⼟轨枕横向裂缝(轨下正弯矩和枕中正、负弯矩)在计算和试验⽅⾯均已有诸多研究，⽽纵向裂缝的计算及试验却很少涉及。
在此，仅对端部纵向裂缝(或称⽔平裂缝)作⼀分析： 根据清华⼤学研究，先张法⾼强钢丝预应⼒混凝⼟梁，当预应⼒值较⾼时，沿梁⾼离开预应⼒筋⼀段距离，靠近中和轴附近，在梁端⾯上出现拉应⼒6Y，常引起端头裂缝。
通过20余根梁的模拟试验，建⽴了端⾯拉应⼒计算公式：6Ymax＝k6 o 式中：6 o⼀梁端横截⾯上平均压应⼒：6 o＝N／A (A为梁端横截⾯积，N为混凝⼟预压⼒)； k⼀应⼒系数，其变化规律可近似表达为： k＝1／{18(e／h)2⼗0．25} 式中：e⼀集中⼒距底边的距离；h⼀为端部梁⾼； 裂缝发⽣的位置C(裂缝与梁底⾯的距离)：√eh 梁的抗裂性验算必须满⾜下式要求：6Ymax≤rf t 式中：f t⼀混凝⼟的抗拉强度； r⼀塑性系数(⼀般取1．7) 将以上研究结果⽤来验算预应⼒混凝⼟轨枕的端部拉应⼒。
轨枕制造过程中裂纹产生的原因及控制措施
１ 预 应 力混凝 土轨 枕生产 过 程 中裂 纹产 生 的原 因
１ ． １ 混凝 土 自身体积 的 变化 引起 裂 纹
由于化学反应产 生 的化学 收缩 、 自收缩 ； 湿 度 引起 的干 湿变 量减少水 泥的用 量 。对高 强混 凝土用 水泥 还应 控制其 比表 面 积
５ ０ ｍ ／ ｋ ｇ 。 形； 温度变形等 ， 都会 因为混凝 土的体积变化 而形成裂 纹 ， 产 生这 小 于 ３
中张拉力与混凝 土强度关 系（ 两者关系如控制不好 则可能造 成混
凝 土构件产 生裂纹 ） 有关。 预应力混凝 土轨枕制造过程产 生的裂纹 主要表现 为 ： 沿 预应 力筋方 向的纵裂 、 垂 直预应 力筋方 向的横 裂或 环裂 、 预 留孔周 边
的钉孔裂纹 和轨枕端部沿下排钢筋方 向的底裂 。
凝土具有 良好工作性 的情况下 ， 应尽可 能的降低混凝 土 的单 位水 泥 和水用量 。根据大量 的试验资料表 明 ， 每立方米 混凝土 中 的水 泥用量 ， 每增（ 减） １ ０ ｋ ｇ ， 其水化热将使混凝 土的温度相 应升 （ 降） １℃ 。因此 ， 为控制混凝土温升 ， 降低 温度 应力 ， 避免温度 裂纹 ， 尽
外， 还与预应力钢筋 混凝土 用钢 筋束 中钢筋 长度 的误 差 、 作 为辅
筋用箍筋 的安放位置 、 预应力混凝土构件钢筋放张 （ 先 张法 ） 过程
１ ） 在强度允许 的情况下选用水化热 比较低 的水泥 。
不 同的水泥 ， 其早期水化所放 出的热量不 同。在混凝 土设计 强度允许 的情况下 ， 我们应尽可能选用 水化热较 小 的水 泥。这样 就会减少混凝土 内外 的温差 ， 从而减少温度梯度而形成的裂纹 。 ２ ） 合理控制水泥和水 的用量 。 混凝土配合 比设计 时 ， 在保 证满 足混凝 土强 度 、 耐 久性 和混
混凝土轨枕裂纹在生产过程中的控制
混凝土轨枕裂纹在生产过程中的控制摘要：本文对混凝土轨枕裂纹产生的原因进行分析，提出混凝土轨枕裂纹在生产过程的预防和控制措施，以提高轨枕的使用寿命。
关键词：混凝土轨枕裂纹控制0前言我国是世界上混凝土轨枕使用的最大国家，生产混凝土轨枕已有四十年的历史了。
目前普遍采用的方法是长模流水机组法，已逐步形成了一整套成熟的工艺设备、工艺流程、验收标准。
但是轨枕质量不能令人满意，使用线路拆换下的损伤轨枕，除了少量是由于行车、装卸事故等造成的机械性损伤外，大量轨枕是因各种裂纹等非受力损伤而下道，减少了轨枕的使用寿命。
因此，如何预防和控制裂纹，对提高混凝土轨枕的结构耐久性，延长混凝土轨枕的使用寿命，是十分重要的。
由于裂纹影响混凝土轨枕使用寿命涉及设计、制造和使用，本文就混凝土轨枕生产制造层面谈混凝土轨枕裂纹的控制。
1混凝土轨枕裂纹的类型混凝土轨枕技术条件TB/T2190-2002《预应力混凝土枕Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型》第4.3.2条“轨枕外观质量及各部尺寸偏差”中规定，轨枕表面不允许有肉眼可见裂纹，检查项别为A。
我们在混凝土轨枕出厂检验中发现的裂纹类型，主要有：轨枕端部裂纹、轨枕顶面预留孔纵向裂纹、轨枕侧面纵向裂纹。
1.1轨枕端部裂纹这种裂纹出现在轨枕端部钢筋周围，呈水平方向，大致与钢筋平行。
1.2轨枕顶面预留孔纵向裂纹这种裂纹通常从预留孔处为起点，沿轨枕长度方向逐渐向轨枕中部和端部延伸。
1.3轨枕侧面纵向裂纹这种纵向裂纹发生在轨枕侧面中部，沿轨枕长度方向，平行于钢筋方向。
2 混凝土轨枕裂纹产生的原因2.1轨枕端部裂纹预应力钢筋张拉时，在张拉应力的作用下钢筋产生变形。
放张时，钢筋变形要恢复，由于轨枕内部粘结力和摩擦力的共同作用阻止钢筋回弹，钢筋对混凝土产生压力致使轨枕端部混凝土产生应力。
所以钢筋在放张后对混凝土的作用是轨枕端部产生裂纹的主要原因，生产过程中必须保证混凝土均匀受力，应力正常传递。
箍筋加工尺寸不合格、安放位置不符合要求也是造成轨枕端部裂纹的原因。
预应力混凝土轨枕裂缝的成因及防治
预应力混凝土轨枕裂缝的成因及防治摘要：随着科学的发展和进步，火车速度日益提高。
目前我国铁路使用的轨枕已从原来的木制轨枕更新为预应力钢筋混凝土轨枕。
混凝土轨枕质量的好坏，关系到人民的生命财产安全，一旦预应力钢筋混凝土轨枕质量出现问题，将给人民的生命、财产带来严重威胁。
关键词：预应力混凝土；裂缝；防治措施1引起裂缝主要的因素1.1温度变化引起的裂缝。
混凝土从浇筑至硬化过程中，由于水泥的水化作用将产生并释放大量的水化热，造成轨枕内部温度较大，膨胀不一致，轨枕表面产生拉应力，内部产生压应力，当内外应力不均衡时便产生了裂缝；二是轨枕在脱模时，轨枕温度较高，超过了规范规定的环境温度与轨枕表面温度之差，就会产生温度收缩，轨枕表面会产生很大的拉应力，而形成表面裂缝；三是施工过程中人为因素引起的温度变化，如新布的混凝土与剩余混凝土的接触面、布灰不均匀新旧混凝土分层分块不合理等；四是在蒸汽养护过程中升温过快，恒温温度又很高时，由于混凝土中的材料热膨胀系数不同，而混凝土初期结构强度又很低，高温使气、水大大膨胀，造成混凝土内部结构缺陷，容易引起轨枕端部表面的混凝土龟裂疏松，出厂时仅有肉眼不可见的微细裂缝，在运营使用过程中受到外力的不断作用，以及环境的干湿、冻融影响，也会是裂缝的宽度、长度发展。
1.2混凝土的收缩变形引起的裂缝。
混凝土振捣完成后进入预养阶段，在空气中结硬时体积要收缩变形，这种变形不同程度地受到外界的约束作用，如预应力钢筋、箍筋等，对于这些受到约束而不能自由伸缩的轨枕，混凝土的干缩就可能导致细小裂缝的产生，实践表明有挡肩的轨枕要比无挡肩的轨枕裂缝高于很多倍。
另外在施工中要严控配合比，人们往往为了施工方便，对控制用水量有很大的随意性，其施工用水量常常大于试验室提供的配合比用水量，致使混凝土坍落度大，泌水现象明显，这种混凝土往往伴随着较大的塑性收缩，从而出现塑性收缩裂缝。
1.3碱―骨料化学变化引起的裂缝。
如果混凝土中含有碱活性骨料和碱含量高的水泥，或受到含有可溶性硫酸盐的水作用时，反应生成物遇水可产生膨胀，导致混凝土体积的变化而形成裂缝。
混凝土轨枕预埋套管周边裂纹的原因分析及改进措施
1 前言
混凝土轨枕作为铁路工程中大量使用的预制构件 之一，不仅在构件质量上需要其具有优良的力学性能和 耐久性能，以保证列车运行的平稳性、安全性及可靠性， 还需要其具有良好的外观质量，即外美内实，使其和铁 路沿线的其他工程一起共同组成一道美观的铁路风景[1]。 混凝土轨枕是由 C60 级及 C60 以上的干硬性混凝土生 产的，作为一种高强度的预制混凝土产品，为保证其具 有高强度，在配合比设计及施工工艺上，采取了不同于 普通混凝土配合比的设计措施及施工要求。正是因为混 凝土轨枕特殊的施工工艺，在施工中如果操作、控制不 当以及对原材料的管理不善，就会导致轨枕外观缺陷的 产生。如果对看似细微的外观缺陷不加以控制并解决， 放任其流入铺架单位并使用在线路上，部分小缺陷会随 着使用时间的推移，在受到外界荷载以及恶劣的自然环 境气候等因素的侵害之后，小缺陷会扩展，最终影响轨 枕的整体使用性能，给列车运行带来事故隐患[2]。
的受力情况。轨枕预埋套管就如同圆环法中的钢环，起 着约束作用；单趾轨枕预埋套管外的混凝土就如同圆环 法中的钢环外的混凝土环，只不过圆环法中的钢环的混 凝土环是一个等厚的圆环，而单趾轨枕中预埋套管外的 混凝土是一个厚度不同 （构件边到预埋套管的距离不 同）的混凝土环。其示意图如图 2：
混凝土环 钢环
塑料垫
部开始引发裂缝，并向外部逐步扩展，直到发展到混凝 土环外表面。类似的，轨枕的预埋套管周边混凝土收缩 也受到预埋套管的约束，轨枕的开裂也应该是从最靠近
（a）
（b）
图 4 预埋套管的不同放置位置的比较
预埋套管开始引发裂缝，并向外部逐步扩展，直到发展 3 结束语
到轨枕的混凝土外边界。
收缩与开裂是混凝土质量的重大课题。影响因素十
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混凝土轨枕裂缝产生的原因及防治措施
混凝土轨枕裂缝产生的原因及防治措施作者：曹基光来源：《中国新技术新产品》2009年第11期摘要：预应力混凝土轨枕在使用过程中发生了不少损伤，涉及到行车安全，拆换下的伤损轨枕，除了少量是由于行车、装卸事故等造成的机械性破损外，绝大部分则是由于产生各种各样的裂缝，担心其影响轨枕承载能力而被拆换的。
本文针对混凝土轨枕产生裂缝的原因和防治措施进行了阐述。
关键词：混凝土轨枕；裂缝；原因；措施预应力混凝土轨枕在使用过程中发生了不少损伤，涉及到行车安全，拆换下的伤损轨枕，除了少量是由于行车、装卸事故等造成的机械性破损外，绝大部分则是由于产生各种各样的裂缝，担心其影响轨枕承载能力而被拆换的。
轨枕作为一种预应力混凝土结构，裂缝是难避免的，因此研究预应力混凝土轨枕裂缝的成因及其危害性，研究如何预防和控制裂缝，对提高混凝土轨枕的结构耐久性，延长轨枕的使用寿命，将是十分重要的。
1 混凝土轨枕裂缝的类型混凝土枕裂缝的类型有：轨下垂直横向裂缝(轨下正弯矩裂缝)；枕中垂直(横向)裂缝(枕中正弯矩和负弯矩裂缝)；轨枕顶面螺栓孔纵向裂缝；轨枕顶面螺栓孔处横裂(平行于钢轨方向)；轨枕端部纵向裂缝；轨枕中部纵向裂缝；龟裂等。
2 混凝土轨枕裂缝的成因混凝土轨枕裂缝的生成可以从结构、工艺、材料等方面探讨，也可从设计、制造、铺设、使用等方面研究。
在此，仅从物理、化学、力学的角度进行分析。
2．1 力学因素混凝土轨枕所受弯矩的大小不仅与枕上动压力有关，而且与枕下道碴支承状态有关。
原先设计规定铺设和养护时应使轨枕中间部分掏空400mm，掏空部分道碴顶面应低于枕底30mm，避免负弯矩过大而产生枕中上部横裂。
近年来要求中间不掏空，即中间应垫满浮碴。
设计时假设中间部分的支承反力应为轨下部分的3／4(掏空时为0)。
与一般的预应力混凝土制品不同的是轨枕的支承状态随着列车的运行及养护维修条件而不断变化，一旦当支承状态与枕上垂直动压力联合作用引起的弯矩超过设计限值时，则轨枕的相应部分就会产生裂缝。
混凝土轨枕预应力筋张拉过程中墩头断裂原因分析
收稿日期:
２０１９
Ｇ
０６
Ｇ
３０
作者简介:冉海洋(
１９８６—),男,工程师,主要从事铁路轨枕铺架
工作.
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１
钢丝张拉过程建模
我国新Ⅱ型轨枕采用 ８ 根 ∅７mm 或 １０ 根 ∅６．
２５
mm 高强度螺旋肋钢 丝,根 据 新 Ⅱ 型 混 凝 土 轨 枕 １０
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A1 A2
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B2 B1
头的最大纵向应力在１２０７MPa左右;
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部的最大纵向应 力 达 到 １６１６ MPa,其 他 正 常 长 度
的钢丝端部最大纵向应力在 １５７０ MPa左右.
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1 620
1 570
1 520
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１６７２
Ｇ
３９５３(
２０１９)
０６
Ｇ
００７１
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预应 力 混 凝 土 轨 枕 是 一 种 小 型 预 应 力 构 件,是
力,从而对影响墩头断裂的因素进行了探讨,并确定
我国应 用 量 最 大、分 布 最 广 的 一 种 铁 路 混 凝 土 制
了不同位置钢丝允许短或长量、锚固板磨损量,进而
成这种断裂的因素有很多.利用有限元软件 Abaqus对混凝土轨枕预 应 力 筋 张 拉 过 程 进 行 了 模 拟,考 虑 了 短
钢丝、锚固板磨损等因素对张拉过程中墩头与钢丝端部应力的影响,对影响墩头断裂的因素进行分析,得出以
《2024年预应力钢筋张拉不均匀性对轨枕受力的影响分析》范文
《预应力钢筋张拉不均匀性对轨枕受力的影响分析》篇一一、引言随着现代铁路建设的快速发展，预应力混凝土轨枕因其良好的承载能力和耐久性得到了广泛应用。
预应力钢筋张拉作为轨枕制造过程中的重要环节，其张拉均匀性对轨枕的受力性能具有重要影响。
本文将针对预应力钢筋张拉不均匀性对轨枕受力的影响进行分析，以期为轨枕设计和施工提供参考。
二、预应力钢筋张拉技术概述预应力钢筋张拉技术是通过张拉设备对预应力钢筋进行拉伸，使其产生预压应力，以提高混凝土构件的承载能力和耐久性。
在轨枕制造过程中，预应力钢筋的张拉均匀性对轨枕的力学性能和使用寿命具有决定性作用。
三、预应力钢筋张拉不均匀性的成因预应力钢筋张拉不均匀性的成因主要包括以下几个方面：1. 张拉设备误差：张拉设备的精度和性能对张拉效果具有重要影响，设备误差可能导致预应力钢筋张拉不均匀。
2. 施工工艺不当：施工过程中的操作不当，如张拉速度过快、张拉力控制不准确等，也会导致预应力钢筋张拉不均匀。
3. 原材料质量差异：预应力钢筋的材质和尺寸差异也可能导致张拉不均匀。
四、预应力钢筋张拉不均匀性对轨枕受力的影响预应力钢筋张拉不均匀性会对轨枕的受力产生以下影响：1. 局部应力集中：预应力钢筋张拉不均匀会导致轨枕局部应力集中，可能引发裂纹和破损，降低轨枕的使用寿命。
2. 轨枕变形：预应力钢筋张拉不均匀会使轨枕产生不均匀的变形，影响轨道的平顺性和稳定性，对列车的运行安全造成潜在威胁。
3. 承载能力降低：预应力钢筋张拉不均匀会降低轨枕的承载能力，增加轨道结构的维修频率和成本。
五、应对措施为减少预应力钢筋张拉不均匀性对轨枕受力的影响，可采取以下措施：1. 提高张拉设备精度：选用高精度、性能稳定的张拉设备，定期进行维护和校验，确保张拉效果的准确性。
2. 优化施工工艺：制定科学的施工方案，严格控制张拉速度和张拉力，确保预应力钢筋的张拉均匀性。
3. 加强原材料质量控制：对预应力钢筋的材质和尺寸进行严格把关，确保其质量符合设计要求。
abaqus预应力混凝土轨枕断裂分析
abaqus 预应力混凝土轨枕断裂分析路轨枕是一种混凝土结构，作为缓冲，把铁路的负荷转移到地面，把它放在铁路和砾石或沥青地面之间的支持表面。
一般情况下，它是由混凝土结构嵌入钢筋核心，并安装在底部和侧面的振动垫，以防止振动的火车被传输到地面。
这些轨枕频繁的故障导致了维修费用的增加，对经济运行产生了很大的影响。
混凝土结构失效模式的分析和预测是铁路运营中的一个重要技术因素。
当然，这不是一个昂贵的结构，但铁路是一种主要的运输形式，巨大的成本和投资的问题不能被轻易忽视。
在本研究中，我们将分析铁路枕木这种钢筋混凝土结构的破坏。
通过这次练习，我们将练习分析方法，如混凝土结构的物理建模，使用具有初始抗拉强度的加固结构材料，以及脆性开裂，这是一种脆性材料，如混凝土的破坏模型。
预应力钢筋的使用是为了提高铁路轨枕在反复冲击荷载作用下的耐久性。
这是一个设计元素，已被称为实验和经验的很长一段时间。
下图展示了典型的铁路部件和轨枕，以及整块轨枕和双块轨枕模型。
国内地铁的大部分卧铺都采用了双块式几何模型该模型由四个部分组成:铁路车轮位于铁路荷载、轨道和枕木的路径上，枕木中的预应力钢筋芯。
注意，模型的单位为[mm, sec ，公吨，MPa] 。
通过将CAD 模型导入CAE ，采用几何模型。
导入模型创建六个钢筋和一个铁路，车轮和卧铺。
在轮子部分，在轮子的中心点创建一个参考点来设置负载和边界条件。
当轨枕用混凝土制成并与铁路轨道一起安装后，在某些情况下需要对检修孔进行处理。
维修孔的处理是管理的需要，如何以及在哪里制造孔与这个轨枕的故障行为是相关的。
因此，我们将创建两个模型:一个没有孔，另一个顶部有32mm 的孔，将失效机理与实验值进行比较。
网格划分要创建零件的网格，展开模型树，双击钢轨部分的网格来创建网格。
如果您在输入全局种子= 10 后执行automesh ，请确保网格创建如下图所示，并将元素类型选择为C3D8R 。
本分析过程为脆性混凝土材料的失效模式分析。
钢筋混凝土结构裂缝产生的原因及控制措施
技术创新182 2015年7期钢筋混凝土结构裂缝产生的原因及控制措施张寅中煤第五建设有限公司第三十一工程处，河北邯郸 056003摘要：钢筋混凝土结构是重要建筑、大型建筑和重点工程的主要建筑结构类型，从大趋势和环境角度看，社会和经济越发达，建筑物中应用钢筋混凝土结构的数量就越多，钢筋混凝土结构发挥优势的可能也就越大。
本文主要对钢筋混凝土结构裂缝产生的原因及控制措施进行了分析研究。
关键词：钢筋混凝土；结构裂缝；产生原因；控制措施中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1671-5780（2015）6-0182-021 钢筋混凝土结构裂缝的分类及危害1.1 钢筋混凝土结构裂缝的分类1.1.1 按结构裂缝开展程度分类可分为表面裂缝、贯穿性裂缝、破坏性裂缝等。
1.1.2 按结构裂缝的形成时间分类可分为结构裂缝形成于施工过程中、施工完之后，也即使用过程中形成的两类裂缝。
1.1.3 按结构裂缝发展情况分类可分为稳定裂缝、不稳定裂缝；能闭合裂缝、不能闭合裂缝等。
1.1.4 按结构裂缝表面形状分类可分为纵向裂缝、斜裂缝、网状裂缝、横向裂缝、不规则短裂缝、爆裂状裂缝等。
1.1.5 按结构裂缝的影响因素分类可分为材料因素形成的裂缝、设计因素形成的裂缝、温度因素形成的裂缝、施工因素形成的裂缝、使用因素形成的裂缝、不均匀变形因素形成的裂缝、钢筋锈蚀形成的裂缝等几大类。
1.1.6 按结构裂缝尺寸大小分类可分为微观裂缝、宏观裂缝等。
其中，微观裂缝是一种钢筋混凝土内部本身固有的裂缝，这种裂缝不连续，一般主要存在钢筋混凝土结构的内部，尺寸相对较小，并且通常情况下，其裂缝宽度也小于5mm。
而宏观裂缝主要是指尺寸相对较大的裂缝，并且通常情况下，其裂缝宽度均超过5mm，也可以存在于钢筋混凝土内部，或者存在于钢筋混凝土结构的表面。
1.2 钢筋混凝土结构裂缝的危害钢筋混凝土裂缝的产生，在实际工程应用过程中是不可避免的。
这种裂缝如果没有及时得到继续扩展，或者扩展程度有效控制在一定的安全系数允许的范围之内，这种情形之下，将不会对房屋建筑结构产生破坏性的影响。
浅析预应力混凝土轨枕裂缝成因及预防措施
浅析预应力混凝土轨枕裂缝成因及预防措施摘要：本文结合场内预制轨枕实际施工经验，针对新II型预应力混凝土轨枕预制过程中常见的一些裂缝形式，重点从裂缝产生各部位中剖析其成因，并探讨实际施工中具体的预防措施。
关键词：轨枕；裂缝；成因；预防措施Abstract: In this paper, the venue precast sleeper actual construction experience, prefabricated process of new type II prestressed concrete sleepers some cracks in the form of focus from the cracks in various parts of the analysis of its causes, and to explore the actual construction of specific prevention measures.Keywords: sleeper; cracks; causes; precautions目前，我国的铁路及公路建设得到迅猛发展，行业标准越来越高，施工难度相继增大，科技水平不断提高,轨枕生产对混凝土的各种性能要求越来越高,不仅要求混凝土工作性能好、强度指标高、耐久性好等,而且还要求有个好的外观。
预应力混凝土轨枕从研究、生产到推广使用已经历时四十余年,在这几十年的使用当中发现混凝土轨枕发生了不少损伤、裂纹,危及行车安全，而混凝土受当地气候环境、设施、技术水平等影响，难免会出现这样或那样的裂缝。
为了进一步加强对混凝土轨枕裂缝的认识，预防和控制裂缝的发生，提高混凝土轨枕的使用寿命，本文尽可能对预应力混凝土轨枕裂缝产生的原因和部位作较全面的分析、总结，以方便施工找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的作用。
轨枕裂缝总体分为受力裂缝、非受力裂缝，下面就这两种裂缝常出现部位、成因及预防措施进行简单阐述。
预应力混凝土轨枕挡肩裂纹分析及防治措施
预应力混凝土轨枕挡肩裂纹分析及防治措施发布时间：2021-10-14T02:38:46.844Z 来源：《城镇建设》2021年第15期作者：许占龙[导读] 随着现代科学技术的不断发展，轨枕生产技术越许占龙中铁物资太原轨枕有限公司，山西太原 030041摘要：随着现代科学技术的不断发展，轨枕生产技术越来越成熟。
混凝土轨枕裂缝的预防和控制是一项系统工程，从设计、施工、材料、检测等多方面进行控制，并提高控制技术水平和技术管理体系，综合运用各种预防措施，确保枕木质量，延长其使用寿命。
只有不断提高混凝土轨枕的生产水平，通过采用先进的施工技术和工装设备，严格控制轨枕产品的内外质量，能够应对市场的不断变化，取得更大的发展进步。
因此，本文针对混凝土轨枕挡肩裂纹进行详细分析。
关键词：预应力混凝土；混凝土轨枕；防控措施引言预应力混凝土轨枕生产技术具有生产效率快、技术成熟、成本低等优点，就目前而言它是我国应用最广泛的轨道施工技术。
为此，结合工程实践中遇到的问题，对预应力混凝土裂缝产生的原因及质量控制要点进行了分析和探讨。
1 混凝土轨枕裂缝的类型土枕裂缝的类型有：轨下垂直横向裂缝（轨下正弯矩断裂尺寸）、枕下垂直（横向）裂缝（枕下正弯矩和负弯矩裂缝）、枕上螺栓孔纵向裂缝、枕上横向裂纹（平行于轨道方向）、枕端纵向裂纹、枕内纵向裂纹、裂纹等。
（如下图1所示）图1 混凝土轨枕裂缝的类型 2 混凝土轨枕裂缝产生的原因 2.1 混凝土原因混凝土配合比不合理的原因。
双线轨枕的拆除强度不得小于40MPa。
这是双线轨枕的实际规格要求，早期强度要求。
C60轨枕配合比设计采用双掺粉煤灰和复合外加剂，以节省生产成本。
试验表明，粉煤灰有利于改善混凝土的工作性能和耐久性，但不利于提高早期强度。
在脱模时易发生肩裂。
混凝土养护时间不足的原因。
枕木养护时间不足，会导致脱模强度达不到规定的要求，直接导致枕木肩部出现裂缝。
但在轨枕出膜前，实验室需出具拆除通知单，拆除强度达到要求后方可进行拆除作业，固化时间不得短缺。
混凝土轨枕裂缝产生的原因及防治措施
的破坏作用最为显著 。活 陛集料 、 高碱水泥外加水是其反应 的三个基 本条件。通过上述三种物质的化学反应 ， 破坏混凝土内的集料和水泥 石界面上的硅酸盐 ， 从而导致混凝土体积嘭胀 ， 使其开裂产生裂缝。 值 得注意地是钢筋腐蚀是和轨枕所处的外部环境息息相关的， 其腐蚀速
碴， 及时清理板结 、 肮脏的道床 ， 增加其弹 陛。从各个方面综合治理接 头问题 ， 才能最大限度防治裂缝的产生 。 ２ － ３ 选定合适的垫高， 确保 良好支撑。轨下垫层的作用不但能起到绝 缘作用 ， 而且可以减少列车经过时对轨枕的冲击力。 相关测试表明， 在 轨枕各截面的弯矩值下降越多， 而超过 度受所处环境的碱度影响， 碱度越大， 钢筋的腐蚀程度就越严重， 那么 定的范围内垫层厚度越大 ， 某以临界． 之后， 垫层厚度越大 ， 轨枕相应的截面弯矩值不降反升 ， 与 出现裂缝 的可 能性 也就 越大 。 上升的还有钢轨的挠曲应力。 因此选定合适的弹性垫层厚度， 此外， 轨枕养护和维修方面的不到位 同样会导致裂缝的出现。由 此同时 ， 其次为了落道抽掉垫板或采取不符合 于受力在不均匀的弹性基础上 ，组成轨枕支撑的是松散的道碴颗粒 ， 防止过犹不及和垫层厚度不够 ， 应该 避免 这些 问题 的出现 。 在列车一次次 的重复冲击和负荷下， 道碴颗粒之间会发生相对的轻微 国家标 准 的弹性垫 层都 是不 可取 的 ， 位移 ， 并且伴随着压力而带来相互的磨损挤压 ， 日积月累就会导致残 ２ Ａ 从生产源头抓起 ， 严控轨枕材料 。从轨枕的生产抓起 ， 对轨枕材
轨枕是一种预应力的混凝土结构 ， 产生裂缝在其使用过程中不 采取 一定 的措施 来 防治裂缝 的 出现却 是切 实可行 的 。 可避免 ， 因此 ， 研究轨枕产生裂缝 的成 因和危害并给出实质性 的防 ２ ． １ 改善轨枕支撑条件 ， 最大限度减少轨枕损伤。养护作业的捣固工
常见混凝土轨枕破损成因及应对策略
１ 混凝 土轨 枕伤 损 的 类型
１１轨 下垂直横 向裂缝 ． 这种 裂缝 出现 在轨枕两侧 下部， 一般 情况下 ， 裂缝较 小， 宽 度在 ｏ１ ｍ以下， ．ｍ 长度未超过 中和轴 。 １２轨枕 中间部分垂直裂缝 ． １８ ９ １年 调查 的 ６ ９型轨 枕 （ ９ １ １７ １７ — ９ ６年 间生产）， ６ 筋 ９ 轨枕 枕中正弯矩 裂缝分别 为 ３ ％和 １％（ 同区段） 弦 ６ ４ １ 不 ， ９枕 ３ 延 长轨 枕使 用 寿命 的 养护 作业 方 法 中裂缝分别为 ３ ％和 １％（ 同区段） 裂缝 的宽度及长 度均 比 ６ ３ 不 。 轨下裂缝严重， 的枕中正负弯矩裂缝连在 一起形成 环 向裂缝， 有 轨枕作为一 种预应力 混凝土结构 ， 要想完 全杜绝裂缝 是很 个别轨枕有多道环 向裂缝 。资料 １９ ９ １年调查 的 Ｓ － １ ８ ＿２（ ９ ６年 难 做到的。 但裂缝毕竟 是有 害的 。 为此， 当竭尽全力来防止裂 应 生产） 轨枕 ， 中垂直 裂缝约 占调查裂缝轨 枕的 ２ ． 其 中钢 缝 的 出现 ，提 高混凝土轨枕 的结构耐 久性， 长轨枕 的使 用寿 枕 ３ ％， ７ 延 轨接头处的轨枕， 中垂直裂缝 比率更高， ６％以上 。 枕 占 ３ 命。 １ 轨枕顶面螺栓孔纵 向裂缝 ． ３ ３１改善道床的支承条件 ， 少轨 枕伤 损 ． 减
了分析 ，结合 现 场 实际 经 验提 出 了相 应 的提 高 混 凝 土 轨 枕 的 结 构耐久性 、 延长混凝 土轨就 的使 用寿命 的养护作 业方 法。 关键 词 ： 混凝土轨枕 轨枕伤损 裂缝
２ 混凝 土 轨枕伤 损 裂 缝 的成 因
轨 枕处 在露天 环境 中， 由于 混凝 土致密 ， 、 水 气不会 渗入 内 部 ， 当裂缝开展 到一定 宽度 ， 但 且裂 缝深度 到达保护 层时， 、 水 气 就会沿着 裂缝逐步渗透到达钢筋， 引起钢 筋腐蚀 、 生锈， 铁锈是
浅谈预应力混凝土轨枕的混凝土质量控制
浅谈预应力混凝土轨枕的混凝土质量控制
高奇
【期刊名称】《科学与财富》
【年(卷),期】2011(000)005
【摘要】@@ 1、前言rn随着科学的发展和进步,火车速度日益提高.目前我国铁路使用的轨枕已从原来的木制轨枕更新为预应力钢筋混凝土轨枕.混凝土轨枕质量的好坏,关系到人民的生命财产安全,一旦预应力钢筋混凝土轨枕质量出现问题,将给人民的生命、财产带来严重威胁.凭着多年的工作经验,下面就混凝土轨枕生产中容易出现的质量问题、发生的原因及生产中应注意的事项进行分析和阐述.
【总页数】1页(P467)
【作者】高奇
【作者单位】中铁二十三局二公司齐齐哈尔富铁轨枕有限公司,黑龙江齐齐哈尔161041
【正文语种】中文
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20114预应力钢筋混凝土轨枕裂缝分析及防控
张永忠
（太原铁路局大同工务段，山西大同037005）
［摘要］混凝土轨枕裂缝的生成在此仅从物理、化学、力学的角度进行分析；混凝土轨枕裂缝的预防和控制裂缝从力学角度、加强生产管理，严格操作工艺、严格控制混凝土原材料三方面着手。
［关键词］预应力钢筋混凝土轨枕；裂缝；分析；防控
预应力钢筋混凝土轨枕因其使用寿命长、稳定性能好，可提高轨道的强度和稳定性，能保证均匀的轨道几何尺寸和轨道弹性，平顺性好，可以满足铁路高速、重载的要求，并减少了线路的养护工作量。
现在在我国铁路线路上已经得到广泛应用。
轨枕作为一种预应力混凝土结构，裂缝是难避免的，因此研究预应力混凝土轨枕裂缝的成因及其危害性，研究如何预防和控制裂缝，延长轨枕的使用寿命，对提高铁路轨道的稳定性，将是十分重要的。
1混凝土轨枕裂缝的类型
1）轨下垂直横向裂缝。
这种裂缝出现在轨枕两侧下部，一般情况下，裂缝较小，宽度在0.1mm以下，长度未超过中和轴。
1981年对Ⅰ型轨枕调查表明，钢轨接头处的轨枕，其轨下垂直裂缝比例为60％；而钢轨大腰处的轨下垂直裂缝比例为29％。
2）枕中垂直裂缝。
1981年调查的Ⅰ型轨枕，其中筋69型轨枕枕中正负弯矩裂缝分别为34％和11％。
裂缝的宽度及长度均比轨下裂缝严重，有的枕中正负弯矩裂缝连在一起形成环向裂缝，个别轨枕有多道环向裂缝。
1991年调查的Ⅱ型轨枕，枕中垂直裂缝约占调查裂缝轨枕的23.7％，其中钢轨接头处的轨枕，枕中垂直裂缝比率更高，占63％以上。
3）轨枕顶面螺栓孔纵向裂缝。
这种裂缝通常从螺栓孔处为起点逐渐向轨枕中部和端部延伸，有的一直裂到端部，造成劈裂，严重者裂缝宽达3~5mm。
1975年及1981年调查的Ⅰ型轨枕，沿螺栓孔纵裂的轨枕数量占调查轨枕总数的比例最大为48％。
1991年调查的Ⅱ型轨枕伤损率为9.6％，顶面沿螺栓孔纵裂占全部伤损轨枕的33.8％。
总之，轨枕顶面沿螺栓孔纵裂是预应力混凝土轨枕最为普遍存在的裂缝。
尤其是Ⅱ型轨枕大量铺设后，过早的出现各种裂缝伤损，以致失效的情况也有发生。
4）轨枕顶面螺栓孔处横裂。
Ⅰ型轨枕和Ⅱ型轨枕都有这种裂缝出现。
从调查结果看，大多数横裂方向与列车运行方向一致，即出现于复线铁路的单向运行区段。
5）轨枕端部纵向裂缝。
这种纵向裂缝有的出现在轨枕端部顶面和底面，也有的出现在端部两侧，大致与钢筋（钢丝）平行。
6）轨枕中部纵向裂缝。
这种纵向裂缝发生在轨枕中部的顶面和侧面，平行于钢筋方向，裂缝长度可达30~110mm，裂缝宽度约0.5~3mm，最大可达5mm。
7）龟裂。
轨枕端部、中部的顶面或侧面出现纵横交错、不规则的网状裂缝。
2混凝土轨枕裂缝的成因
混凝土轨枕裂缝的生成可以从结构、工艺、材料等方面探讨，也可从设计、制造、铺设、使用等方面研究。
在此，仅从物理、化学、力学的角度进行分析。
1）力学因素。
混凝土轨枕所受弯矩的大小不仅与枕上动压力有关，而且与枕下道碴支承状态有关。
原先设计铺设和养护时轨枕中间部分掏空400mm，掏空部分道碴顶面应低于枕底30mm，避免负弯矩过大而产生枕中上部横裂。
随着Ⅱ型轨枕的大量使用，要求中间应垫满浮碴。
与一般的预应力混凝土制品不同的是轨枕的支承状态随着列车的运行及养护维修条件而不断变化，一旦当支承状态与枕上垂直动压力联合作用引起的弯矩超过设计限值时，则轨枕的相应部分就会产生环形裂缝。
当预加应力偏大而脱模时混凝土强度又不足时，轨枕端部就会产生纵向裂缝；列车运行时对钢轨的水平和纵向作用力和螺旋道钉引起的上拔力，又会使轨枕螺栓道钉孔周围产生纵向裂缝和横向裂缝。
此外，螺旋道钉上拔力较大时，与预加应力叠加，则容易造成钉孔纵裂。
2）物理因素。
指轨枕制造和铺设、运营过程中受冷热、干湿、冻融等的作用。
当蒸汽养护过程中升温很快，恒温温度很高时，由于混凝土中气、水、水泥、砂石等不同材料热膨胀系数不同，而混凝土初期结构强度又很低时，高温使气、水大大膨胀，造成混凝土内部结构缺陷，容易引起轨枕表面特别是端头表面的混凝土龟裂，疏松。
3）化学因素。
指钢筋锈蚀、混凝土腐蚀、碳酸化、碱集料反应等。
对混凝土轨枕而言，其中碱集料反应引起的破坏不容忽视。
一些地区的混凝土粗集料具有明显的碱活性，二者结合在一起，容易形成碱集料反应破坏。
综上所述，纵向裂缝主要由内因（材料、结构、工艺因素）所致，外因（荷载及冻融、干湿循环）仅是促其发展；横向裂缝则是内因（预应力配筋，断面及混凝土强度）与外因（荷载及轨枕支承条件）综合作用所致。
3混凝土轨枕裂缝的预防和控制
轨枕作为一种预应力混凝土结构，要想完全杜绝裂缝是很难做到的。
但裂缝毕竟是有害的。
为此，应当尽量来防止裂缝的出现。
预防和控制裂缝，可以从三方面入手：
1）从力学角度。
为防止横向裂缝，除了根据可能出现的最大荷载，合理配置预应力钢筋外，还应加强端部箍筋和道钉孔处螺旋筋的配置。
此外，加强线路维修养护，使轨枕处于良好支承状态，也是防止轨枕轨下和枕中出现横向裂缝的重要条件。
2）加强生产管理，严格操作工艺。
九十年代以后，中国混凝土轨枕工厂的上级管理部门对工艺操作提出按《技术条件》和《检查细则》严格要求，如严格混凝土配合比，确保振动密实和混凝土强度，特别是蒸汽养护，要求预养时间≥2h，升温速度≤20℃/h，恒温速度≤60℃，脱模时轨枕表面与环境温度之差≤20~40℃，有的工厂还在轨枕脱模存放的三天内进行浇水养护。
这些措施对于减少轨枕裂缝，特别是龟裂及纵裂，将是十分有利的。
3）严格控制混凝土原材料。
除了对水泥强度与安定性、集料的级配与含泥量等常规指标严格控制外，还应重点考虑碱集料反应问题。
中国天然河砂至今未发现有碱活性，但不少地区的粗集料却有潜在碱活性，因此应大力推广应用低碱水泥（含碱量≤0.6％）和低碱减水剂。
在目前使用低碱水泥和低碱减水剂尚有困难的情况下，应注意控制最大水泥用量，以使轨枕混凝土的碱含量不超过安全限值（3kg/m3）。
总之，通过以上三方面对混凝土轨枕裂缝的预防和控制措施，并且结合即时修补的方法，以避免裂缝发展。
虽然可以延长混凝土轨枕的使用寿命，但远远满足不了目前铁路高速重载的发展需要，为了强化轨道结构，保持线路稳定，应该逐步推广使用新型的Ⅲ型轨枕，从而提高线路的综合技术经济效益。
［参考文献］
［１］黄柒怀．混凝土轨枕的伤损及防治意见．铁道标准设计．
［２］陈跃源．铁路轨道．北京：中国铁道出版．
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