道床板混凝土的开裂机理分析

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1、硕士学位论文第一章绪论第一章绪论高速铁路是《国家中长期科学和技术发展规划纲要》支持发展的重点领域一_一交通运输业中的优先发展主题，而无砟轨道结构因具有稳定性好、轨道几何尺寸保持持久、维修工作量少、耐久性好，桥梁二期恒载小，可降低隧道净空，减少开挖面积，综合经济效益高等优点，在国内外客运专线上已获得了越来越广泛的应用，其铺设范围已从桥梁、隧道发展到土质路基和道岔区。无砟轨道结构在客运专线上的大量铺设已成为世界各国高速铁路的发展趋势。目前，我国已建及在建高铁，大部分采用双块式无砟轨道。双块式无砟轨道路基段上的道床板混凝土为连续浇筑，不设伸缩缝，且其下部与支承层粘结在一起，承受较大的

2、约束力。受混凝土收缩徐变以及温度变化的影响，道床板纵向承受较大的拉力，一旦拉力大于混凝土承载能力，将必然产生裂缝。控制道床板混凝土的裂缝是双块式无碴轨道施工的难点，也是保证双块式无碴轨道满足高速铁路运营条件，达到设计使用寿命的关键【lJ。1．1研究背景及意义1．1．1研究背景目前我国无砟轨道裂缝主要有双块式无砟轨道道床板裂纹和板式无砟轨道底座板裂纹。道床板和底座都存在不同程度的裂纹，这些裂纹的布置都较有规律。我国已开工建设的客运专线中绝大部分采用双块式或板式无砟轨道结构，双块式无砟轨道道床板和板式无砟轨道的混凝土底座板是无砟轨道结构中的重要组成部分，主要采用泵送混凝土连续浇筑施

3、工。其特点是混凝土设计强度等级较高、混凝土表面积与体积比较大、混凝土的粗骨料粒径较小、胶凝材料用量较大、粗骨料体积含量较低等。因而，由于水泥水化、约束应力、水分蒸发和温度梯度等因素导致道床板或底座板容易开裂，裂缝宽度和间距超过现行技术条件要求。在已建成的遂渝线无砟轨道试验段中共铺设国产化双块式轨枕13641块，其中TBl型双块式10236块，TB2型双块式3085块，TB3型双块式320块，累计铺设里程为8．525km(含襄渝线部分)，为我国首次铺设的长区段双块式无砟轨道，积累了设计和施工经验。2006建成的遂渝线综合试验段在前期施工中隧道内道床板裂缝较多，裂缝大多从双块式轨枕

4、端部棱角处开始沿道床横向扩展，采取诸多措施后有所改善。但运营1年后，发现双块式无砟轨道结构中的连续浇注混凝土道床板仍出现了大量的开裂现象，裂缝宽度最大超过lmm，且相当部分硕士学位论文第一章绪论是贯穿裂缝。郑西线建设中为解决支撑层开裂和道床板因支撑层约束出现开裂的问题，在支撑层中设置伸缩缝(“开槽”)，但其对防止道床板开裂的实际效果并不明显，混凝土施工3～4个月后，道床板仍出现较严重的开裂现象，最大裂缝宽度达0．7mm，裂缝宽度超过了我国现行的技术标准中0．2ram的要求，势必将影响无砟轨道的性能和使用寿命。在武广客运专线中，己浇筑的双块式无砟轨道混凝土道床板和板式无砟轨道混凝

5、土底座板也存在较严重的开裂现象；这说明现有技术还未能很好地控制连续浇注混凝土的裂缝。1．1．2道床板混凝土的开裂研究意义从以上对我国已建高速铁路无砟轨道道床板和底座板的裂缝调研情况来看，无砟轨道开裂问题是高速铁路建设和运营中带有一定普遍性的技术问题，合理利用无砟轨道的诸多优良特性，控制连续浇注道床板混凝土的开裂符合如下工程实际和理论发展的需要：从现实意义而言：(1)道床板是双块式无砟轨道结构的重要组成部分，为连续浇注混凝土，控制连续浇注混凝土的裂缝是无砟轨道施工的难点，也是保证无砟轨道满足高速铁路运营条件，达到设计使用寿命的关键。道床板混凝土有些裂缝还没有达到导致无砟轨道破坏的

6、地步，但是道床板施工中连续现浇混凝土道床板出现了裂缝，无砟轨道轨枕产生的裂缝将导致道床板中的钢筋锈蚀，锈蚀钢筋挤胀混凝土，又使裂缝更具扩展趋势，绝缘节点的绝缘卡子将逐渐失效，绝缘性能逐步下降，裂缝渗水加速基础下沉加大基础沉降值，降低道床耐久性和道床承载力，影响行车安全，增加工务部门维修工作量等等，这就直接影响了道床板的安全性、实用性和耐久性。(2)道床板裂缝一旦形成，特别是贯穿裂缝的危害较大，它会降低无砟轨道的耐久性，降低无砟轨道的绝缘性能，削弱轨道的承载力，同时还可能会危害到无砟轨道的安全使用。由于裂缝的影响而降低结构的承载力，在轨道实践中也是很突出的问题，所以应该对道床板连

7、续浇筑混凝土裂缝进行研究，分析其形成原因，以便对症下药，从根本上入手，规范各个环节，减少裂缝的产生，并为裂缝的防止和修复提供依据。评定混凝土的抗裂能力，可为防止裂缝提供技术依据，从而达到防患于未然的目的。从理论方面来看：(1)有关混凝土材料和结构裂缝形成机理和控制措施的研究较多，针对双块式无砟轨道道床板开裂的研究也主要集中在材料优化和构造措施方面，而针对双块式无砟轨道道床板裂缝形成机理方面的系统深入研究未见报道。因此，双块式无砟轨道道床板裂缝分析具有迫切性，对确保双块式无砟轨道结构满足高速铁