国内外高速铁路桥上有砟轨道轨枕结构研究现状分析

《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。

我国铁路混凝土轨枕的现状及发展轨枕是轨道结构的重要部件。

它承受来自钢轨的各种作用力，并弹性地将作用力传布于道床，同时有效地保持轨道的轨距、方向和位置。

世界高速铁路有碴轨道正线全部采用混凝土轨枕。

我国既有铁路干线绝大部分铺设混凝土轨枕，在高速铁路、客运专线和既有主要干线则要求全部采用混凝土轨枕。

混凝土轨枕的主要优点是：纵、横向阻力大，提供足够的稳定性，可以满足高速铁路的要求;轨枕承载能力可以根据不同的高速运行条件进行设计，使之满足长期使用的耐久性要求;由于高速运行的平顺性、舒适性要求，高速铁路和客运专线必然铺设无缝线路，理论计算和经验表明，混凝土轨枕及其钢轨扣件的性能完全能够满足无缝线路的需要;寿命长和维修工作量小等。

轨枕的受力是极其复杂的，其上承受的作用力有垂向、横向和纵向作用力。

混凝土轨枕设计中的控制断面是轨枕的轨下截面和中间截面。

这两个截面所受荷载弯矩的大小取决于机车车辆轴重、行车速度、轨道状态和道床支承情况等的不同，同时，轨枕截面所受荷载弯矩在很大范围内波动，不仅每一根轨枕所受的荷载不同，而且同一根轨枕的轨下截面和中间截面在每一次轮载作用下所接受的荷载弯矩也是不同的。

在这种不稳定重复荷载作用下，轨枕在予计使用期内达到失效状态的概率应不超过某一予定值。

这是混凝土轨枕按使用安全度设计理论设计的基本含义。

一、我国铁路混凝土轨枕的现状及存在的主要问题：自1956年我国研制出预应力混凝土轨枕以来，无论是铺设数量、产品系列、质量控制还是技术标准，都有长足的发展。

我国铁路采用整体式混凝土轨枕，基本分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。

Ⅰ型混凝土枕包括1979年以前研制的各型轨枕和1979年以后设计的S-1型、J-1型等。

Ⅰ型混凝土枕的承载能力是按建设型机车、轴重210kN、最高速度85km/h、铺设密度1840根/km设计的。

随着铁路运输条件的变化，Ⅰ型枕早已不能适应，破损加剧，寿命缩短，几乎全部出现钉孔纵裂及轨下正弯矩横裂纹。

高速铁路桥梁建设中的结构问题分析摘要：针对高速铁路桥梁建设中的结构问题进行分析，研究了高速铁路设计遵循的基本原则，结合这些内容，总结了工程建设中的结构问题，内容分别为：梁型、内在结构的选用、桥墩的选择、桥梁基础、沉降的控制等。

最后针对耐久性问题进行相应的探讨。

希望通过对这些内容的分析，能够为高速铁路桥梁建设以及结构设计提供一定帮助。

关键词：高速铁路；结构；梁型；桥梁基础我国高速铁路技术水平已经得到了先进水平，属于一项系统性工程。

这一系统工程当中，结构工程有着十分重要的角色。

高速铁路的轨道等基础设施怎样才能够达到较高的平顺性，事实上是对桥梁和路基变形的正确控制，该内容属于一项十分重要的课题。

针对高速铁路桥梁来说，需要具有较为充足的强度、刚度、稳定性以及耐久性，从而确保高速铁路的行车条件，在此基础上具有良好的动力性以及运行的平稳性。

与此同时，需要结合桥梁的施工技术以及经济条件，对合理的结构形式进行选择，其中桥梁竖向刚度、横向刚度等均是对高速铁路桥梁设计进行控制的关键。

1 高速铁路设计遵循的基本原则在对高速铁路进行具体设计过程中，要求其刚度满足要求，需要达到高速铁路舒适、安全的需求，具体设计过程中，必须满足结构自振频率数值需求。

在对桥梁进行具体设计过程中，要求其能够充分满足车桥动力的指标，对其进行具体检查、计算过程中，需要参照各种刚度，对强度进行具体控制。

对高速铁路进行具体建设过程中，需要确保跨区域之间能够实现无缝线路钢轨附加应力保持在规定的范围内。

技术人员必须对沉降差进行严格限制，对下部结构刚度等数值提出一定要求。

此后，结合桥梁之间具备的相互作用，针对桥梁钢轨的纵向力进行详细分析，通过这种方式，促使侨联设计足够科学合理，保障列车运行足够平稳、安全。

对桥梁结构进行具体设计过程中，相应设计人员需要保障桥梁具有较高的耐久性，保障结构的合理性，桥梁当中的主结构使用年限要以 100 年为一个标准，对中小桥梁动力性能进行进一步改善。

高速铁路轨道结构理论研究进展摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进铁路建设项目的增多。

在高速铁路蓬勃发展的环境下，如何科学高效地维护我国规模庞大的运营线路，实现高速铁路在全生命周期内的稳定、安全运营，是目前我国高速铁路面临的一个至关重要且亟待解决的问题，而探明高速铁路轨道结构在长期运营过程中动态性能演变及服役安全控制机制则是解决这一问题的关键。

安全是铁路运输永恒的主题，更是高速铁路的核心要求。

本文就高速铁路轨道结构理论展开探讨。

关键词：高速铁路；无砟轨道；道岔；无缝线路引言近年来，随着高铁的快速发展，投入运营的高铁线路越来越多，由于200～250km/h的高铁线路多以有砟轨道为主，因此重视研究、探索解决有砟轨道病害特别是长波不平顺病害在维护中存在的运用管理薄弱、作业精度不高、生产组织不合理、作业质量跟踪监控不严等问题，对于提高有砟轨道养修管理水平，确保高铁设备运营安全，具有重要意义。

1高速铁路轨道结构研究现状分析自1964年世界首条高速铁路在日本东海道新干线开通以来，高速铁路技术已历经了五十多年的发展，但其运营安全问题仍未得到全面彻底的解决，危及高速列车运行安全的故障和事故在德国、韩国、日本等地仍时有发生。

出现此类问题的原因，除了对车辆结构关键工程材料失效机理、高速列车脱轨机制等问题认识不足之外，未系统研究作为固定设备之一的高速铁路轨道结构服役性能的时空演变机制，未深入了解高速铁路轨道结构初始损伤演变、动态性能劣化、特殊条件下状态突变对行车安全的影响，以及对高速铁路运营安全保障和长效服役能力关键支撑理论的研究和认识不足，也是极其重要原因。

国内外相关研究成果表明，在动荷载和环境因素耦合循环作用下，高速铁路轨道结构在长期服役过程中，其各项构成材料(如水泥乳化沥青砂浆、混凝土等)的微观结构会发生变化，从而导致关键部件出现伤损甚至失效(如轨道板裂纹、水泥乳化沥青砂浆劣化、扣件折断、钢轨波磨等)，而轨道结构与关键部件材料初始损伤的动态演化，轨道结构与关键部件的持续劣化以及特殊条件下结构局部状态的瞬时突变等，势必会引起轨道服役状态与结构动态性能的持续劣化，导致轨道结构与高速车辆系统不匹配，从而加剧高速铁路线路服役状态的恶化，耐久性和经济性的明显降低，同时影响行车品质，甚至留下安全隐患，危及高速列车运行安全。

第二章高速铁路有砟、无砟轨道结构及精调第一节概述无砟轨道是以混凝土或沥青混合料等取代散粒道碴道床而组成的轨道结构形式。

由于无碴轨道具有轨道平顺性高、刚度均匀性好、轨道几何形位能持久保持、维修工作量显著减少等特点，在各国铁路得到了迅速发展。

特别是高速铁路，一些国家已把无碴轨道作为轨道的主要结构形式进行全面推广，并取得了显著的经济效益和社会效益。

以下是无砟轨道的主要优势和缺点。

一、无砟轨道的优势主要有：1、轨道结构稳定、质量均衡、变形量小，利于高速行车；2、变形积累慢，养护维修工作量小；3、使用寿命长—设计使用寿命60年；二、无砟轨道的缺点主要有：1、轨道造价高：有砟180万/km，双块式350万，１型板式450万，2 型板式500万。

2、对基础要求高因而显著提高修建成本：有砟轨道可允许15cm工后沉降，无砟轨道允许3cm，由此引起的以桥代路及路基加固投资巨大。

3、振动噪声大：减振降噪型无砟轨道目前尚不成功，减振无砟轨道选型存在较大困难。

4、一旦损坏整治困难：尤其是连续式无砟轨道。

第二节无砟轨道结构一、国外铁路无碴轨道结构型式国外铁路无碴轨道的发展，数量上经历了由少到多、技术上经历了由浅到深、品种上经历了由单一到多样、铺设范围上经历了由桥梁、隧道到路基、道岔的过程。

无碴轨道已成为高速铁路的发展趋势。

1．日本日本是发展无碴轨道最早的国家之一。

早在20世纪60年代中期，日本就开始了无碴轨道的研究与试验并逐步推广应用，无碴轨道比例愈来愈大，成为高速铁路轨道结构的主要形式。

据统计，日本高速铁路无碴轨道比例，在20世纪70年代达到60%以上，而90 年代则达到80%以上。

日本从20世纪60年代中期开始进行板式无碴轨道的研究到目前大规模的推广应用，走过了近40年的历程。

对于最初提出的轨道结构方案，铁道综合技术研究所相继进行了设计、部件试验、实尺模型试验、设计修改、在营业线上试铺等工作。

从津田沼、日野土木试验所内的实尺模型试验到既有线、新干线的桥梁、隧道和路基上的各种形式无碴轨道结构的试铺，总共建立了20多处近30km的试验段，开展了大量的室内、营业线上动力测试和长期观测的试验研究工作，并在试验结果的基础上，不断的改进、完善结构设计参数和技术条件，最终将普通A 型（图4-3）、框架形（图4-4）等板式轨道结构作为标准定型，在山阳、东北、上越、北陆和九州新干线的桥梁、隧道和路基上大量使用。

高速铁路轨道结构及检测技术研究随着高速铁路的不断发展，铁路的安全问题也成为了人们高度关注的话题。

而高速铁路轨道的结构及检测技术成为了保证高速铁路安全运行的重要保障。

本文将从几个方面介绍高速铁路轨道的结构和检测技术研究的现状和未来发展趋势，以期为铁路的安全运行提供参考和帮助。

一、高速铁路轨道结构道床高速铁路轨道的结构从下往上依次为道床、轨枕、轨道和固定方式等。

其中，道床是铺设轨道的基础，它的作用主要在于承受铁路轨道的重量和各种荷载，并向下传递荷载，同时还要起到排水、保温、抗沉降的作用。

目前，常用的道床形式主要有混凝土板式道床、桥梁式钢筋混凝土道床以及碎石（球ast）道床等。

轨枕高速铁路轨道的轨枕通常由木质、钢筋混凝土、预应力混凝土和复合材料等材料制成，其作用是为轨道提供支撑，并保证铁路轨道的线路精度和稳定性。

其中，轨枕质量的高低决定了车轮对轨的接触质量和轨道的噪声和震动程度。

轨道高速铁路轨道的主要结构是钢轨和钢轨之间的连接部件，而钢轨的质量、尺寸和定位精度都是直接影响高速铁路行车安全与平稳的关键因素。

目前，高速铁路轨道中最常用的钢轨类型是50kg/m、60kg/m以及68kg/m三种类型，它们具有不同的优缺点。

固定方式高速铁路轨道的固定方式主要包括道钉固定和橡胶垫片固定两种形式。

道钉固定是在轨枕上加装特制钉子固定铁轨，能够提供较高的保持力和减轨噪声的效果，但在高速铁路应用中，缺乏弹性的刚性固定方式会导致过高的钢轨温度，存在一定的安全隐患。

而橡胶垫片固定是采用橡胶垫片作为铁轨和轨枕之间的组合，在形变方面具有较好的可调性和良好的隔振效果，具有良好的适应性和可塑性。

二、高速铁路轨道检测技术轨道在线监测系统轨道在线监测系统能够实时监测轨道的状态，并对问题情况进行报警和预测，从而及时发现轨道的缺陷和隐患，提高铁路运行的安全性和便捷性。

目前，轨道在线监测系统主要分为两种：激光测距监测系统和斯特劳斯测距监测系统。

高速铁路轨道过渡段路基结构研究现状摘要：高速铁路作为交通运输的主要方式，其安全可靠性受到越来越多的关注。

高速铁路的建设是跨区域的带状建筑，不可避免的穿越不同地质地形区域。

对于路基过渡段的研究是高速铁路建设必须进行的一项重要任务。

针对目前高速铁路路基过渡段的研究程度，文章做了简单的总结。

关键词：高速铁路；路基过渡段；研究现状1引言铁路的发展必须以安全性、可靠性、舒适性等为前提，以线路的高平顺性和轨下基础的稳定性作保证。

高速铁路的建设不可避免地会遇到不同轨下基础连接处的过渡段，这些地段恰恰是高速铁路线路的薄弱环节，由于强度、刚度、沉降等差异的存在必然会引起钢轨的弯折变形，致使不平顺的产生。

为了保证高速铁路线路的高平顺性，必须对线路刚度有突变的区域进行过渡段的设置。

2国外轨道过渡段的研究现状随着高速铁路的修建并成功投入运营，国外在高速铁路的修建过程中，一直非常注重过渡段部位，并对过渡段的处理措施做过专门的研究。

90年代初德国Gobel和Weisemann等人在室内模拟时速160km的列车作用下，由土工格栅加固后路堤承载力的增加和沉降量减小的问题。

意大利国家铁路公司曾经应用双向土工格栅加固铁路路堤，在不同的横断面上安装测试原件，以确定不同类型车辆经过时产生的动应力场。

美国TTCI研究人员CharityD.Sasaoka和David Davis 为解决大轴重对轨道过渡段的影响，利用NUCARSTM和GeotrackTM软件模拟轨道刚度和阻尼对过渡段的影响分析，得出提高过渡段区域轨道结构的阻尼可以使车轮对轨过渡段的作用衰减30%，此外还认为减小桥梁刚度的最好方法是调整桥上枕下刚度；美国TTCI研究人员Dingqing Li和David Davis对引起和加速路桥过渡段及轨道过渡段破坏的因素进行了研究并得出评估过渡段和一些减缓过渡段破坏的措施。

对于路基与桥梁、涵洞、隧道、隧道与桥梁等过渡段的研究国外己有不少，日本在路基与桥梁过渡段设置碎石填筑段；德国则是加宽路基与桥梁过渡段中路基的宽度，道柞厚度沿桥梁至路基方向逐渐递减，以使线路刚度逐渐变化；法国是在路基与桥梁过渡段设置过渡桥台等。

国外主要高速铁路轨道结构概况高速铁路是现代交通建设的重要组成部分，具有运行速度高、运输能力大、安全可靠等特点。

在全球范围内，国外的高速铁路轨道结构也有不同的特点和技术。

首先，国外的高速铁路轨道结构通常采用了混凝土板式轨道结构。

这种结构是将混凝土板直接铺设在路基上，轨枕直接嵌入混凝土中，形成一个坚固的基础。

这种结构具有结构简单、耐久性好的特点，并且可以适应高速列车的运行要求。

此外，国外的高速铁路轨道结构在路基处理方面也有一定的特点。

为了提高铁路的平顺性和稳定性，国外的高速铁路通常采用了较高的路基处理标准。

这包括采用混凝土路基、加设防震层、进行地基处理等措施，以确保铁路的安全运营。

国外高速铁路轨道结构中的关键技术还包括无砟轨道技术和弹性床轨道技术。

无砟轨道技术是指在轨道上不使用砟石作为路基，而是采用一种特殊的材料层来代替，如聚氨酯、玻璃钢等。

这种技术可以提高铁路的平顺性和稳定性，减少噪音和振动。

弹性床轨道技术则是在轨道上加设了一层弹性材料，可以通过调节弹性材料的硬度来改变轨道的弹性特性，进而提高铁路的平顺性和稳定性。

另外，国外的高速铁路轨道结构还在线路布局和设计上有一些创新。

例如，在一些山区或者海上建设的高速铁路，需要采用特殊的桥梁和隧道结构。

这些结构要求在地形起伏的情况下能够平稳地过桥或者通过隧道，同时要确保铁路的稳定和安全。

因此，在这些特殊地形条件下，国外的高速铁路轨道结构通常采用了更复杂的设计和建造技术。

总的来说，国外的高速铁路轨道结构在技术上有较高的水平，结构简单、稳定性好、耐久性强。

同时，国外的高速铁路轨道结构在特殊地形条件下也有很好的解决方案。

随着高速铁路的快速发展，国外的高速铁路轨道结构将不断创新和改进，以满足不同地区和条件下的需求。