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1II型轨道板测量系统研究报告一工程概况1II型轨道板结构概况II型板式无砟轨道混凝土轨道板为先张预应力构件，采用长线法工厂化生产。主要生产工艺为采用钢制模具倒置安装，预应力钢筋整体张拉，混凝土机械摊铺、底振成型，模底干热养护，真空吸盘脱模，数控磨床磨制等。II型轨道板结构尺寸（长×宽×高）为6450mm×2550mm×200mm，其上布置承轨台10对，间距均为65cm；板上设灌浆孔3个，成孔形状为直径16cm（上）、14cm（下）的圆台；在轨道板两端各设用于铺设时初步定位的凹槽2个；在轨道板的两端还设有切槽各2个，每个切槽伸出用于轨道板纵向连接的直径20mm螺纹钢3根。轨道板混凝土为高性能混凝土，设计强度等级为C55。板内布置有上下两层钢筋网片。板横向布置60根直径10mm预应力钢筋，6根直径5mm预应力定位钢筋。设计总张拉力4368KN。II型板式无砟轨道混凝土轨道板结构示意见图1。图1CRTSⅡ轨道板结构示意图22II型轨道板检测要求《客运专线铁路CRTSII型板式无砟轨道混凝土轨道板（有挡肩）暂行技术条件》（科技基[2008]173号）对II型轨道板测量检测有以下具体要求。表1轨道板模板尺寸允许偏差项目允许偏差框架四边翘曲（mm）±0.5四边旁弯（mm）±1.0整体扭曲（mm）±1.0底板定位孔之间距离（mm）±0.1平整度（mm）±2.0承轨槽的平整度（mm）纵向±0.3，横向±0.15承轨槽钳口距离（mm）＋0.1；－0.5承轨面与钳口面夹角（°）±0.5承轨面坡度1：37～1：43套管定位孔距离（mm）±0.1组装后一套模板宽度（mm）±5.0长度（mm）±5.0厚度（mm）＋5.0；0预埋套管直线度（mm）±1.0承轨台承轨槽平整度（一列）（mm）±0.3承轨槽直线度（mm）±0.3承轨槽间外钳口距离（mm）±0.3精扎螺纹钢筋定位孔间的距离（mm）±3.0组装后一个台座模板模板之间高度偏差（mm）＜1.0挡板表面到模板底板的垂直距离（mm）±1.0相邻模具之间距离（mm）±2.0张拉中心到模板底板的距离（mm）±2.03表2毛坯板承轨台外形尺寸偏差要求检验项目允许偏差（mm）毛坯板承轨台平整度（1列）±0.3直线度±0.3单个承轨台钳口间距+0.1/-0.5承轨台之间的钳口间距±0.5轨底坡1：37～1：43表3轨道板外形尺寸偏差要求序号检验项目允许偏差（mm）每批检查数量（出厂检验）1长度±5.010块2宽度±5.010块3厚度+5.0；0全检4精轧螺纹钢筋外露长度±5.0全检5预应力筋位置±3.0全检6成品板承轨台1～20个承轨台拱高实际高差与标准高差的偏差（10个承轨台测量基础上，测量长度为5.85m）（mm）±1.01块1～20个承轨台拱高实际高差与标准高差的偏差（3个承轨台测量基础上，测量长度为1.3m）（mm）±0.51块单个承轨台钳口间距（mm）±0.51块承轨面与钳口面夹角（°）±1.01块轨底坡（°）±0.11块承轨台之间钳口间距（mm）±1.01块7其它预埋件位置及垂直歪斜（mm）1.0全检4二拟解决的主要问题本课题研究拟解决的主要问题是建立CRTSII型板式无砟轨道混凝土轨道板预制测量系统，以满足技术条件对轨道板测量检测的要求。具体为以下几个方面：1测量设备的配置。2测量方法的研究（模板、毛坯板、成品板）。3测量工装的研制。三研究方案1测量设备配置的研究方案⑴根据II型板技术条件要求的测量项目和精度要求，研究确定需要的测量设备种类、数量和精度。⑵调研现有轨道板场采用的测量设备情况。⑶调研国内测量设备的市场情况，进行测量设备性价比评估。⑷研究确定测量设备配置清单。2测量方法的研究方案⑴调研现有轨道板场采用的测量方法。⑵根据II型板技术条件要求的测量项目，逐项研究确定测量方法。包括测量设备的使用，测量部位，测量点数等。。⑶根据确定的测量方法进行现场测量试验，对方法的可行性和效果进行评估。需要改进的进一步研究完善。⑷研究确定测量数据的评估方法和评估标准。53测量工装的研究方案⑴根据研究确定的测量方法，研究与之配套的测量工装。⑵根据II型板设计图纸，设计制作测量工装。⑶使用制作的工装进行现场测量试验，对工装的可行性和效果进行评估。需要改进的进一步研究完善。4成果总结方案⑴对属于独创的、效果好的工装设计，及时申报国家专利。⑵编制轨道板测量工作手册，用于指导板场测量工作。⑶总结研究成果，申请上级鉴定。四研究内容1测量设备配置研究从2009年初开始进行测量设备配置的研究工作。首先确定了配置的原则。即①配置的测量设备的精度等级要高于待测项目的精度等级至少一个等级。②要能覆盖全部检测项目，通用方便。③性价比高。根据确定的原则，我们进行了项目考察和市场调研，到类似的生产工厂去了解情况。在对调研的情况分析后，我们发现这些单位的基本测量设备如全站仪、电子水准仪等大同小异，但缺乏一些专用设备，特别是对模板尺寸测量的设备。为此，我们针对测量的需要，确定了自己的设备配置方案，并派员去上海、南京等地的测量器具生产厂家去联系，定制了大量程数显游标卡尺、游标万能角度尺等测量器具，完成了测量设备配置工作。实际使用后效果很好，能够覆盖轨道板测量的全部项目，测量精度也达到技术条件的要求。6测量设备配置清单如下：序号名称型号精度数量备注1高精度全站仪TrimbleS60.1mm12电子水准仪TrimbleDINI0.01mm13电子数显游标卡尺2000mm0.01mm14电子数显游标卡尺500mm0.01mm15游标万能角度尺0～320°2ˊ16镀鉻游标量角器0～360°5ˊ17精密塞尺0.05～1mm0.05mm18钢尺10m1mm29钢板尺300mm1mm210直角尺300mm1mm111平面棱镜212棱镜平台213铟钢水准尺2000mm0.01mm12测量方法研究II型板式无砟轨道混凝土轨道板规定的外形尺寸检验项目共39项，其中模板检验项目22项，毛坯板检验项目5项，成品板检验项目12项。7对这些检验项目我们进行了逐项分析研究，并将其分为两类：第一类是常规测量手段可以解决的测量项目，如轨道板长度、宽度、高度等。对这一类测量项目，我们主要是研究制定一些测量规定，如测量点数、测量部位等。第二类是常规测量手段无法解决的测量项目难点，如承轨槽直线度、预埋套管直线度、承轨面坡度等。对这一些项目，我们进行了专项研究，并找出了以下的研究重点：①模板检测项目。一是因为预制工艺确定，模板是倒置的，承轨槽和挡肩等向下凹进，一般工装难以触及要测量部位。二是现有所了解的测量系统都是通过测量毛坯板来反推模板情况，不包括对模板的直接测量。所以无经验可借鉴，完全要自己研究开发。因此，模板测量是首先要解决的难题。②毛坯板成品板检测中对承轨台的测量项目。这些项目中，由于承轨槽为不规则多面体，形状复杂，而且设计要求的某些尺寸是斜面上指定高度处的尺寸，所以测量难度大。而且这些尺寸与钢轨铺设有直接关系，精度要求最高。因此，也是必须重点研究解决的。针对这些难点，我们进行了深入地研究，形成了明确的攻关思路，即采用先进测量设备和专用工装相结合，以研发专用工装为突破口，为测量设备解决精确对点问题，实现高精度测量目标。经几个月的研究和试验，我们系统地解决了轨道板测量的难题，制定了一整套轨道板测量方法，对每个检测项目在测量设备、测量工装的使用，测量部位，测量点数，测量结果的分析判定等方面都做出了详细的规定。经实际应用，效果良好，达到了预期的目的。其中重点研究解决了的测量项目有以下几个方面：82.1模板测量方法2.1.1模板定位孔之间的距离测量1)检测工具：全站仪、平面棱镜、定位调整两用销。2)检测方法：将定位调整两用销插入底板上的定位孔中，然后将平面棱镜安装在定位调整两用销的上孔中。用全站仪逐个测量底板上承轨槽定位孔坐标（每列10个，共4列）。3)结果判定：利用cad或excel软件对数据进行处理分析,与理论值（横向距离820mm，纵向距离650mm）相比较，计算孔距偏差。允许偏差±0.1mm。2.1.2模板承轨槽钳口距离测量1)检测工具：500mm数显游标卡尺、模板钳口距离测量定位架。2)测量方法：在承轨槽上平置模板钳口距离测量定位架，调整模板钳口距离测量定位架的测头贴紧模板钳口面。将游标卡尺的量爪放置在测头上平面上，移动量爪贴紧模板钳口面，读取数值。3)结果判定：计算实测数值和设计值差值。允许偏差：+0.1mm、-0.5mm。2.1.3模板承轨面与钳口面夹角测量1)检测工具：游标万能角度尺，标准厚度钢板。2)测量方法：将标准厚度钢板放置在承轨槽模板上沿上，板边靠紧承轨槽模板钳口面边缘，然后使用游标万能角度尺测量承轨面与钳口面夹角.93)结果判定：计算实测角度与设计值（110°）差值。允许偏差为±0.5°。2.1.4模板承轨面坡度测量1)检测工具：电子水准仪、铟钢水准尺、轨道板承轨台多功能测量定位架。2)测量方法：将轨道板承轨台多功能测量定位架上的连接螺杆换成合适尺寸的连接螺杆，调节测头上定位孔的中心距为235mm。将调好的轨道板承轨台多功能测量定位架对中放置在模板承轨面上。将铟钢水准尺的底座适配器下部尖端对在测头上面的定位圆孔上，放上铟钢水准尺，测量两测头高程。3)结果判定：计算两点的高差h。计算坡度＝h／235。当轨道板板面按0.5%流水坡放置时，1，2型承轨槽轨底坡标准值为1：40，误差允许范围1：37～1：43。但当模板平置测量时，对1型承轨槽，轨底坡减小，标准值为1：50，误差允许范围1：47～1：53；对于2型承轨槽，轨底坡加大，标准值为1：33.3，误差允许范围1：30.3～1：36.3。2.1.5模板预埋套管直线度测量1)检测工具：全站仪、平面棱镜、模板预埋套管直线度测量定位套筒。2)测量方法：将定位套管套在预埋套管定位销上，施加压力，使套管底部紧贴承轨槽承轨面。然后将平面棱镜安装在模板预埋套管直线度测量定位套筒顶面的圆孔中。用全站仪逐个测量各点坐标（每列1010个，共4列）。3)结果判定：利用cad或excel软件对数据进行处理分析，计算直线度偏差。允许偏差±1.0mm。2.1.6模板承轨台承轨槽平整度（一列）测量1)检测工具：电子水准仪、铟钢水准尺、标准厚度钢平板。2)测量方法：将标准厚度钢平板放置在单个承轨槽的承轨台与底板结合面边沿上，铟钢水准尺置于平板上，用电子水准仪逐个承轨槽测量平板高程（一列10个）。3)结果判定：根据一列承轨槽实测数据计算相对高差。允许偏差±0.3mm。2.1.7模板承轨槽直线度测量1)检测工具：全站仪、加装曲臂测头的特制平面棱镜测量平台。2)测量方法：将加装曲臂测头的特制平面棱镜测量平台放在承轨槽模板顶面上，曲臂测头尖端贴紧钳口面上。将全站仪架设在模板纵向中线上，距模板端部6m以外。逐个承轨槽测量棱镜坐标。3)结果判定：利用cad或excel软件对数据进行处理分析，计算直线度偏差。允许偏差±0.3mm。2.1.8模板承轨槽间外钳口距离测量1)检测工具：2000mm数显游标卡尺、模板钳口距离测量定位架。2)测量方法：在两个承轨槽上平置模板钳口距离测量定位架，调整模板钳口距离测量定位架的测头贴紧模板钳口面。将游标卡尺的11量爪放置在测头上平面上，移动量爪贴紧模板钳口面，读取数值。3)结果判定：计算实测数值和设计值差值。允许偏差：±0.3mm。2.1.9张拉中心到模板底板的距离测量1)检测工具：电子水准仪，铟钢水准尺，500mm数显游标卡尺。2)测量方法：用电子水准仪和铟钢水准尺测量张拉横梁的张拉锚块上表面和模板底板高程。用数显游标卡尺测量张拉锚块上表面和张拉中心之间距离。3)结果判定：计算张拉锚块上表面和模板底板高差H。该高差减去张拉锚块上表面和张拉中心之间距离△L，即为张拉中心到模板底板的实测距离L。(L=H－△L)计算该实测值L和设计值（110mm）的差值。允许偏差为±2.0mm。2.2轨道板毛坯板测量方法2.2.1整体式测量平台的使用毛坯板的测量使用自行研制的整体式测量平台。首先用水准仪将测量平台六个支承点