铁路用塑料轨枕与合成材料轨枕设计方法分析
- 格式:docx
- 大小:46.13 KB
- 文档页数:11
《铁路轨枕研究报告》摘要:本研究报告旨在深入探讨铁路轨枕的重要性、种类、性能要求以及相关的研究进展。
通过对铁路轨枕的材料特性、力学性能、耐久性等方面的分析,揭示其在铁路运输系统中的关键作用。
介绍了当前轨枕研究领域的新技术、新工艺以及面临的挑战,并对未来轨枕的发展趋势进行了展望。
铁路轨枕作为铁路基础设施的重要组成部分,对保障铁路运行的安全、稳定和高效具有至关重要的意义。
一、概述铁路作为现代交通运输的重要方式,承载着巨大的运输负荷。
铁路轨枕作为铁路轨道的基础支撑结构,承担着钢轨的重量、传递列车的动荷载,并保持轨道的几何形状和稳定性。
其性能的优劣直接影响着铁路的运行质量、安全性和经济性。
对铁路轨枕进行深入的研究具有重要的现实意义。
二、铁路轨枕的种类(一)木枕木枕是早期铁路上广泛使用的轨枕类型。
它具有弹性好、易于加工和铺设等优点。
然而,木枕也存在着易腐朽、磨损快、使用寿命短等缺点。
随着铁路运输量的不断增加和对铁路性能要求的提高,木枕逐渐被其他类型的轨枕所取代。
(二)混凝土轨枕混凝土轨枕是目前铁路上使用最为广泛的轨枕类型。
它具有强度高、稳定性好、耐久性强、使用寿命长等优点。
混凝土轨枕还可以根据不同的铁路线路条件和荷载要求进行定制化设计,以满足铁路运输的需求。
(三)钢枕钢枕具有强度高、重量轻、抗冲击性能好等特点。
在一些特殊的铁路线路,如重载铁路、高速铁路等,钢枕可能会被采用。
然而,钢枕的成本较高,且在铺设和维护方面相对较为复杂。
三、铁路轨枕的性能要求(一)强度和刚度铁路轨枕需要具备足够的强度和刚度,以承受钢轨传递的巨大荷载,并保持轨道的几何形状不变。
在设计和选择轨枕时,需要根据铁路线路的荷载情况、列车运行速度等因素进行合理的计算和选型。
(二)耐久性铁路轨枕需要在长期的使用过程中保持良好的性能,具有较高的耐久性。
这包括抵抗腐蚀、磨损、老化等因素的能力,以确保轨枕的使用寿命能够满足铁路运营的要求。
(三)弹性轨枕应具有一定的弹性,能够缓冲列车运行时产生的振动和冲击,减少对轨道和列车部件的损伤,提高铁路运输的舒适性和安全性。
轨枕技术总结1. 引言轨枕作为轨道的重要组成部分,承受着列车重量和运行带来的巨大压力和冲击。
因此,轨枕的选材和施工技术对铁路运输的安全、舒适和可持续发展至关重要。
本文将对轨枕技术进行总结,包括轨枕的材料选择、设计原则、施工方法以及常见问题与解决方案等内容。
2. 轨枕材料选择轨枕的材料选择直接影响着轨道系统的性能和使用寿命。
常见的轨枕材料包括木质轨枕、混凝土轨枕和复合材料轨枕。
2.1 木质轨枕木质轨枕是传统的轨枕材料,具有较低的成本和较好的弹性吸震性能。
然而,木质轨枕容易受潮腐朽,需要定期维护和更换。
此外,木质轨枕的使用寿命相对较短。
2.2 混凝土轨枕混凝土轨枕是目前主要使用的轨枕材料之一。
它具有高强度、耐久性好和防水性能强等优点。
混凝土轨枕可以采用现浇或预制的方式进行施工,具有较长的使用寿命。
但是混凝土轨枕对铁路线路的地基要求较高,施工难度较大。
2.3 复合材料轨枕复合材料轨枕是近年来新兴的轨枕材料,由玻璃纤维增强材料和热固性树脂组成。
复合材料轨枕具有轻量化、抗腐蚀和耐久性好等优点。
此外,复合材料轨枕还具有较好的弹性吸震性能和减振效果。
然而,复合材料轨枕的制造工艺和成本较高,目前在铁路领域的应用仍相对较少。
3. 轨枕设计原则轨枕的设计原则是为了保证轨道系统的稳定性、舒适性和安全性。
合理的轨枕设计可以减少噪音和振动,提高列车的稳定性和运行效率。
主要的设计原则包括轨枕的尺寸、布置和间距、压力分布和弹性模量等。
4. 轨枕施工方法轨枕的施工方法是确保轨枕安装正确并且能够满足设计要求的关键。
常见的轨枕施工方法包括承台法、板基法和下沉法。
4.1 承台法承台法是将轨枕放置在承台上的施工方式。
首先,需要在地基上建造一层具有良好承载能力的承台,然后将轨枕放置在承台上。
承台法可以提高轨枕的稳定性和承载能力,适用于地基条件较差的情况。
4.2 板基法板基法是将轨枕安装在预制的混凝土板基上的施工方式。
在轨道线路施工前,先制作出混凝土板基,然后将轨枕安装在板基上。
轨枕名词解释轨枕是铁路上的一种重要构件,它承托着铁路轨道,保证了列车的安全顺畅运行。
本文将对轨枕进行详细解释,介绍其种类、材质、制造工艺、使用方法以及维护保养等方面的知识。
一、轨枕的种类轨枕的种类主要分为木质轨枕、混凝土轨枕和塑料轨枕三种。
1. 木质轨枕木质轨枕是最早的轨枕种类,由木材制成。
它具有质轻、易加工、价格低廉等优点,但是使用寿命较短,易受潮腐朽,需要频繁更换。
2. 混凝土轨枕混凝土轨枕是20世纪初期开始使用的轨枕种类,由水泥、砂、石料等原材料制成。
它具有承载能力强、使用寿命长、不易受潮腐朽等优点,但是重量较大,运输和安装成本较高。
3. 塑料轨枕塑料轨枕是近年来发展起来的一种新型轨枕,由高分子材料制成。
它具有质轻、耐磨、抗腐蚀等优点,而且制造工艺简单,使用寿命长,是一种比较理想的轨枕种类。
二、轨枕的材质轨枕的材质主要有木材、混凝土、塑料等。
其中,木材轨枕主要采用松木、柳木等树种,混凝土轨枕主要采用水泥、砂、石料等原材料,塑料轨枕主要采用聚乙烯、聚丙烯等高分子材料。
三、轨枕的制造工艺轨枕的制造工艺主要分为以下几个步骤:1. 原材料准备:根据轨枕的种类和材质,准备相应的原材料。
2. 制模:根据轨枕的尺寸和形状,制作相应的模具。
3. 搅拌:将混凝土原材料按照一定比例搅拌均匀,制成混凝土块。
4. 浇注:将搅拌好的混凝土倒入模具中,进行浇注。
5. 养护:将浇注好的轨枕放置在养护池中,进行养护,使其达到一定强度。
6. 拆模:将养护好的轨枕从模具中拆出,进行修整和打磨。
7. 包装:将修整好的轨枕进行包装,准备运输和安装。
四、轨枕的使用方法轨枕的使用方法主要包括以下几个方面:1. 安装:在铁路轨道上安装轨枕,按照一定的间距和位置进行布置,保证铁路轨道的平稳和稳定。
2. 固定:使用螺栓等固定件将轨枕固定在铁路轨道上,保证其不会移动或倾斜。
3. 维护:定期对轨枕进行检查和维护,及时更换损坏或老化的轨枕,保证铁路运行的安全和畅通。
关于地铁轨枕设计方案的分析研究摘要:地铁轨枕既要支承钢轨,又要保持钢轨的相对位置,还要把钢轨传递来的巨大压力再传递给道床。
轨枕作为轨道结构的组成部分在地铁工程中发挥着重要作用。
本文将以成都地铁工程实例为依托,重点围绕轨枕设计方案展开分析。
关键词:地铁轨枕预制轨道板1 地铁轨枕类型地铁设计中可采用的轨枕类型主要有钢筋混凝土短轨枕、预应力混凝土长枕、预制轨道板三种。
钢筋混凝土短轨枕、预应力混凝土长枕、预制轨道板方案对比轨枕钢筋混凝土短轨枕预应力混凝土长枕优缺点1、结构简单轻巧,制造、堆放、安装和运输均方便;2、采用轨排架法施工,技术成熟,作业灵活;3、施工时需同时控制两根轨枕的轨底坡、超高等参数,调整作业1、精调工作量小,轨底坡、轨距等精度易保证;2、作业效率较高(约75~100m/日);3、轨枕中设有穿孔钢筋,道床整体性强;量大,施工精度较差;4、铺轨进度约50~75m/天;5、水沟布置灵活,中心沟、两侧沟均可。
4、仅能设置两侧沟。
应用情况北京、南京、武汉、广州、南昌等城市地铁。
上海、广州、苏州、无锡等城市地铁。
经济性380万/单线公里400万/单线公里1.1钢筋混凝土短轨枕横断面为梯形,底部伸出钢筋钩以增加短轨枕与道床的联结。
短枕式整体道床施工灵活,既可采用散铺法施工,也可采用轨排法施工,进度快,精度易保证。
1.2预应力混凝土长枕轨枕长度2.1m,轨枕中部预留5个穿筋孔,道床纵筋穿过,以增加稳定性。
轨枕采用混凝土强度等级C60;长轨枕采用轨排法施工,进度快、精度易保证。
1.3预制轨道板预制轨道板是近年来在国内客专广泛应用的道床形式,其道床结构自上而下主要由钢轨、扣件、预制轨道板、调整层(自密实混凝土)及回填层组成,该种轨道取消了传统轨道的轨枕和道床,采用预制轨道板并与板上扣件直接支承钢轨,是一种全新的装配式轨道结构,单公里造价为600万元。
根据调研得知,上海5号线延伸线、9号线延伸线、7号线、12号线、17号线采用了预制板道床且已通车运营,效果良好。
铁路轨枕研究报告铁路轨枕研究报告摘要:本报告主要介绍了铁路轨枕的研究现状和发展趋势。
首先,介绍了轨枕的定义和作用,然后分析了轨枕的材料、结构和制造工艺等方面的研究进展。
接着,介绍了轨枕的使用寿命和维护管理等方面的研究成果。
最后,展望了轨枕未来的发展方向和研究重点。
关键词:铁路轨枕;材料;结构;制造工艺;使用寿命;维护管理;发展趋势。
一、引言铁路轨枕是铁路线路中的重要组成部分,它不仅支撑着铁路轨道,还承受着列车的荷载和震动。
因此,轨枕的质量和性能对铁路线路的安全和运行稳定性具有重要影响。
近年来,随着铁路运输的快速发展,轨枕的研究也得到了越来越多的关注。
本报告旨在介绍铁路轨枕的研究现状和发展趋势,为相关研究提供参考。
二、轨枕的定义和作用轨枕是铁路线路中用于支撑轨道的一种构件,通常由木材、混凝土、钢筋混凝土等材料制成。
轨枕的主要作用是分散轨道荷载,保证轨道的稳定性和平稳性,同时还能吸收列车的震动和噪声,保证列车的运行安全和乘客的舒适性。
三、轨枕的材料、结构和制造工艺轨枕的材料、结构和制造工艺是轨枕研究的重要方向。
目前,轨枕的主要材料有木材、混凝土、钢筋混凝土、塑料等。
其中,混凝土和钢筋混凝土轨枕具有强度高、耐久性好、维护方便等优点,已经成为主流材料。
轨枕的结构形式也在不断改进,如加强筋、加强板、加强肋等结构形式的出现,使轨枕的承载能力和稳定性得到了提高。
轨枕的制造工艺也在不断改进,如采用预应力技术、自动化生产线等,提高了轨枕的生产效率和质量。
四、轨枕的使用寿命和维护管理轨枕的使用寿命和维护管理是轨枕研究的另一个重要方向。
轨枕的使用寿命受到多种因素的影响,如材料、结构、荷载、环境等。
目前,轨枕的使用寿命一般在10年左右,但随着轨枕材料和制造工艺的不断改进,轨枕的使用寿命也在不断延长。
轨枕的维护管理也十分重要,包括定期检查、维修更换、防腐防蚀等。
合理的维护管理可以延长轨枕的使用寿命,提高铁路线路的安全性和运行稳定性。
铁路既有线成段更换轨枕设计与施工分析摘要:在国内的运输网络、交通网络当中,铁路轨道是非常重要的组成部分,而在铁路轨道的结构系统当中,轨枕是一个重要的组成部件,在铁路轨道实际的使用过程中起着重要的承载、支撑作用,主要负责钢轨的作用压力传递到道床之上,可以使得钢轨始终处于正常状态下的几何位置,尤其是轨距和方向。
而伴随着时间推移,铁路既有线路出现了一定的磨损、破坏等等现象,轨枕也是其中之一。
在这种情况下,就需要重视铁路既有线成段更换轨枕设计与施工工作,从而保障国内的铁路既有线路的质量,这对于国内铁路运输和社会经济的发展都是极为重要的。
因此,在本文中就将针对铁路既有线成段更换轨枕设计与施工进行系统的研究和分析,其主要目的在于提升轨枕更换施工的具体成效。
关键词:铁路施工;轨枕色剂;设计方式;施工策略;研究分析前言:随着时间的推移,国内的社会经济得到了很好的发展,其中国内的铁路交通网络在国民经济发展过程中做出了重要的贡献,而对于铁路交通网络来说,其轨枕技术状态至关重要,直接影响着铁路交通线路的质量,铁路既有线路的轨枕一旦出现质量问题,不仅会影响到铁路交通工作的开展,同时对于人民群众的人身安全也会形成严重的负面影响。
因此,在新时期的发展过程中,需要重视铁路既有线成段更换轨枕设计与施工工作,对于铁路交通运输工作的开展也是极为重要的。
所以,在接下来的文章中就将针对铁路既有线成段更换轨枕设计与施工进行详尽阐述,希望对具体的设计、施工工作起到一定的借鉴和引导作用。
一、铁路既有线成段更换轨枕设计(一)设计原则在铁路既有线成段更换轨枕设计工作过程中,需要按照《铁路线路修理规则》中的规定开展工作,有碴桥的铁路线路的轨枕底下的碴后续应该≥25cm,没有护轨、有碴桥的铁路线路需要使用Ⅲa型的混凝土枕[1],有护轨的碴桥可以选择新Ⅲ型混凝土桥枕、AⅢ型混凝土枕,具体选择需要依据实际情况进行选择。
最后,涵洞和路基地段可以采用Ⅲa型混凝土枕。
轨枕调研报告轨枕是承载铁路轨道和传递载荷的关键组件。
它具有支撑、固定和隔离铁轨的功能,对保障铁路运营安全和舒适度起着重要的作用。
本调研报告将对轨枕进行调研,以了解其结构、材料、制造工艺以及与铁路运营的关系。
一、轨枕的结构和功能轨枕是铁路轨道上的一种横向支撑结构,也被称为“铁路枕木”。
它通常由混凝土、木材、钢筋等材料制成,具有以下几个主要功能:1. 支撑轨道:轨枕能够支持铁轨,确保它们保持稳定的水平和纵向位置。
轨枕通过承载轨道的重量和传递列车产生的载荷,使轨道能够稳固地固定在地面上。
2. 固定轨道:轨枕通过连接装置,如钢钉、钢筋等,将铁轨固定在其上,防止铁轨在列车通过时发生移位、滑移等情况。
这有助于提高铁路的安全性和稳定性。
3. 隔离震动:轨枕具有一定的弹性,能够吸收由列车行驶产生的震动和振动,减少对列车、轨道和地基的冲击。
这有助于提高列车的舒适度和安全性,降低轨道和设备的磨损。
二、轨枕的材料和制造工艺轨枕的材料选择和制造工艺对其性能和使用寿命有重要影响。
目前常用的轨枕材料包括木头、混凝土和复合材料。
1. 木质轨枕:木质轨枕由天然木材制成,具有良好的弹性、抗震性和隔音性,但易受腐蚀和老化影响。
为了提高木质轨枕的耐久性,可以采取防腐处理和定期维护保养。
2. 混凝土轨枕:混凝土轨枕采用混凝土浇筑加工而成,具有较高的强度和耐用性,但相对较重,制造过程较复杂。
混凝土轨枕能够承受大量的载荷,适用于高速铁路和重载铁路。
3. 复合材料轨枕:复合材料轨枕采用玻璃纤维、碳纤维等复合材料制造,具有轻质、高强度和耐腐蚀的特点。
复合材料轨枕在一定程度上改善了木质轨枕和混凝土轨枕的缺点,但其制造成本较高。
三、轨枕与铁路运营的关系轨枕对铁路运营的安全性、稳定性和舒适度有重要影响。
合理选择和使用轨枕对铁路运营的成本和效益也具有重要意义。
1. 安全性:轨枕的稳固性和承载能力直接影响列车的稳定性和行驶安全性。
使用老化、损坏或不合格的轨枕可能会导致铁轨断裂、列车出轨等严重事故。
铁路用塑料轨枕与合成材料轨枕设计方法分析尤瑞林;rica Andrade Silva;Sakdirat Kaewunruen【摘要】Sleeper is an important component of ballasted track structure and sleeper materials are mainly wood,steel and concrete at present.In recent years,plastic sleeper and synthetic material sleeper gradually developed and were applied in the field of world railway because of their good durability,corrosion resistance and convenient transportation and laying easily.There are no design specifications for plastic sleepers and synthetic material sleepers,and the design is only on the basis of engineering experience and related technical guidelines.The service and design condition of sleeper with different materials were summarized,the material characteristics,damage types and the main factors producing the damages for sleeper with different materials were compared.The characteristics of two kinds of structural design methods were analyzed emphatically in this paper,which were the allowable stress method and the limit state method.The comparative analysis results shows that the limit state design method has more advantages,which should be applied to the standard design and product optimization for plastic sleeper and synthetic material sleeper.%轨枕是有砟轨道结构中重要的部件,目前轨枕材料主要是木材、钢材和混凝土.近年来,由于耐久性好、不易腐蚀、便于运输铺设等特性,塑料轨枕与合成材料轨枕在世界铁路领域逐渐得到发展和应用.目前尚无塑料轨枕与合成材料轨枕的设计规范,仅依据工程经验及相关技术指南来设计.本文总结梳理了不同材质轨枕的使用和设计情况,对比了不同材质轨枕的材料特性、伤损类型及伤损主要影响因素,重点分析了目前常用的容许应力法和极限状态法2种结构设计方法的特点.对比分析结果表明,极限状态设计法具有更大优势.建议利用该方法对塑料轨枕与合成材料轨枕开展标准设计和产品优化工作.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2017(057)008【总页数】6页(P115-120)【关键词】铁路轨枕;塑料轨枕;合成材料轨枕;容许应力法;极限状态法;分析研究【作者】尤瑞林;rica Andrade Silva;Sakdirat Kaewunruen【作者单位】中国铁道科学研究院铁道建筑研究所,北京 100081;伯明翰大学土木工程系,英国伯明翰 B15 2TT;伯明翰大学土木工程系,英国伯明翰 B15 2TT【正文语种】中文【中图分类】U213.3铁路轨枕是有砟轨道结构中重要的轨道部件。
轨枕的主要功能是承担列车轮载并将其传递至道床,道床接着将荷载传递至铁路下部基础[1-2]。
在有砟轨道结构中,轨枕的另一项重要功能是避免轨道发生横向和纵向位移,提供横向阻力从而保证轨道结构的稳定性[3-4]。
当轨枕的横向阻力不足时,轨道结构可能胀轨跑道。
轨枕按照材料类型可以分为木枕、钢枕、混凝土轨枕、塑料轨枕与合成材料轨枕。
混凝土轨枕、木枕以及相关国家使用的钢枕是传统材料制作的轨枕。
表1为2010年不同类型轨枕在欧洲国家干线铁路中的使用情况[5]。
2013年,我国国家铁路在线轨枕23 899万根。
其中:木枕1 383万根,约占 5.8%;混凝土枕20 225万根,约占84.6%;其他轨枕2 291万根,约占9.6%[6-7]。
轨枕的更换维修成本占轨道结构养护维修费用很大一部分。
美国和加拿大每年大约有5%的轨枕需要更换[8-9]。
德国铁路部门可预期的养护维修工作中有1 100万根轨枕需要更换[10]。
澳大利亚铁路部门每年有25%~35%费用用于养护维修,其中包括更换轨枕[11]。
轨枕高昂的维修成本,也显示了该领域研究工作的重要性和必要性。
塑料轨枕与合成材料轨枕是近几年在世界铁路领域逐渐发展和应用的一种新型轨枕,但目前还未针对其设计方法开展过深入研究。
因此本文在分析不同材料轨枕使用情况和设计方法的基础上,对比不同结构设计方法对塑料轨枕与合成材料轨枕的适用性,为下一步产品的标准化和优化设计提供参考。
早期铁路轨枕通常采用的是硬质木材。
目前,全世界铁路网中仍有大约25亿根木枕。
澳大利亚仅昆士兰州就有800万根铁路木枕[8]。
木枕在使用过程中表现出了较好的稳定性和承载能力[12],但是木材会不断劣化从而降低其使用性能。
木枕可用于不同类型的铁路线路中,由于其具有维修性较好、便于搬运、更换简单、不需要大型维修机械等特性,在各国铁路网中仍在应用。
木枕的主要伤损形式包括磨损和断裂。
轨下垫板和道砟都会对木枕产生磨损作用,而运营过程中列车荷载产生的应力是导致木枕断裂的主要原因[13]。
除了上述伤损之外,由于承受的剪应力过大,铁路线路中木枕端部劈裂的现象时有发生[14]。
木枕还有另外一种伤损形式是真菌腐蚀,大部分的木枕是由于真菌腐蚀而失效(见图1)。
在19世纪80年代,由于木材缺乏,钢枕开始在铁路网中普遍应用。
经过了多年发展,钢枕最初的设计形状已经被目前Y形所替代[15]。
我国铁路钢枕使用较少,仅在岔区的转辙器位置少量使用,而澳大利亚是目前钢枕使用数量最多的国家,其铁路网内13%的轨枕是钢枕[8]。
钢枕比木枕承载能力更强,但由于钢枕是倒扣的,所以向枕底填充道砟非常困难,轨道养护维修成本较高。
另外,钢枕的腐蚀率较高、与道砟的结合不紧密、绝缘成本较高等因素也导致其在铁路网中使用受限[16]。
现场使用过程中,锈蚀和疲劳裂纹是钢枕常见的伤损形式,钢枕的锈蚀(见图2)是由于道床内存在盐分、泥土和水分所致,而钢枕的疲劳裂纹是由于外荷载的疲劳作用所致[16-17]。
目前世界铁路网中每年约需5亿根混凝土轨枕,约占总需求量的50%。
除北美仍普遍采用木枕外[16],混凝土是世界上很多国家轨枕生产制造的首选材料。
由于采用相同的材料,混凝土轨枕的伤损失效形式与其他混凝土结构类似。
混凝土轨枕常见的伤损类型是裂纹和磨损,北美重载铁路中承轨面磨损现象较多,而纵裂现象在欧洲较多(见图3)。
这种伤损通常是从钉孔处发生,并沿着轨枕长度方向发展,甚至在上线使用之前就已出现。
导致这种伤损的原因是混凝土质量不佳,螺栓孔内侵入砂粒和水分,水分的冻胀导致轨枕开裂[18-19]。
中国自1956年研制出预应力混凝土轨枕以来,目前整体式先张预应力混凝土轨枕已经大量使用[20],总体使用情况良好。
另外,根据国内外混凝土轨枕的使用经验,与其他混凝土结构类似,硫酸盐侵蚀、碱骨料反应以及酸性腐蚀也会导致轨枕出现伤损劣化[21-22]。
近年来,世界范围内的研究人员都在积极开展塑料轨枕与合成材料轨枕的研究工作,目标是替代木枕在铁路网中的应用。
这些新材料轨枕研究都是试图达到木枕的使用性能,同时减少养护维修成本,降低对环境的影响[15]。
由塑料与合成材料这2种材料制作的轨枕可统称为复合材料轨枕[7](国外也有文献将其统称为塑料轨枕)。
本文中塑料轨枕特指采用废旧塑料、轮胎等回收废料制作的轨枕。
这种轨枕一般不加入纤维或者加入短纤维,典型产品名称包括 TieTek、Axion、I-Plas、MPW(Mixed Plastic Waste)等。
本文中合成材料轨枕是指在合成树脂或者发泡聚氨酯等基材中加入了长纤维增强的合成材料制作的轨枕,主要产品包括日本研制的纤维增强发泡聚氨酯FFU(Fibrereforced Foamed Urethane)轨枕,印度和我国研制的玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)轨枕等。
塑料轨枕的耐久性、横向阻力、降噪性能和动力衰减性能都比木枕好[8],但由于采用回收废旧塑料和橡胶作为主材,因此材料自身的强度和刚度较小。
另外,虽然天然橡胶的力学性能良好,但回收橡胶和塑料的性能相对较差[23]。
合成材料轨枕中,以FFU轨枕的应用最为广泛,它是用玻璃纤维和硬质聚氨酯发泡材料制作而成的(见图4)。
该类轨枕已经在特殊区段换铺使用,例如道岔区和明桥面钢桥上[24]。
文献[13]介绍了另外一种合成材料——玻璃纤维增强塑料(GFRP),这种材料既可以用来加固木枕也可以直接用来制作轨枕。
玻璃纤维增强塑料作为木枕的加固材料可增强木枕的强度和耐磨性,而直接用其制作的轨枕硬度很大,不仅能增强与道砟结合面的抗磨损性能,而且能显著提高耐久性[25]。
中国铁道科学研究院从2007年开始对用CFRP制作的轨枕进行研究[26-29]。
在塑料轨枕与合成材料轨枕的生产制造过程中,材料内部会形成孔洞。
这些孔洞在荷载作用时导致应力集中,因此轨枕可能在达到设计使用寿命之前就已失效[15]。
另外,塑料与合成材料的徐变会导致轨枕与扣件系统的联接件松动,这主要与施加荷载的大小和时间有关。
塑料轨枕与合成材料轨枕还存在疲劳裂纹的问题,由于采用非匀质和各向异性的材料,轨枕可能会沿着纤维的缝隙,黏结失效、分层、滑移或断裂[30]。
对于采用废旧塑料、轮胎等材料制作的塑料轨枕,还存在材料降解和热胀冷缩的问题[15]。
轨枕的使用寿命直接取决于材料和生产质量,其他的影响因素包括承受的外荷载、温度变化以及大气中的化学物质。