轨枕课件

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一、轨枕的功能

轨枕置于钢轨之下,是支承钢轨并将钢轨所受荷载传布于道床上,是铁路轨道重要组成部分。轨枕起到固定钢轨位置并保持轨距的作用。轨枕应具有一定的坚固性、弹性、绝缘性和使用寿命。轨枕的需要量较大,因此,原材料应资源丰富,价格适中。

轨枕的分类

1. 2. 1轨枕依据构造及铺设位置不同有以下几种:

( 1) 横向轨枕: 与钢轨垂直间隔铺设, 是常用的铺设方法;

( 2) 纵向轨枕: 与钢轨同向铺设, 是特殊的铺设方法, 轨距需用其它方法保持;

( 3) 梯子形轨枕: 在纵向轨枕的基础上, 等间隔加设横梁, 组成梯子形结构, 起到框架作用;

( 4) 短轨枕: 左右 2股钢轨分别等间隔铺设一对短轨枕, 常用于整体道床;

( 5) 双块式轨枕: 将左右两短轨枕用横梁连接, 用以保持轨距, 可用于特殊地段;

( 6) Y型轨枕: 一般用型钢制造, 可提高轨道抗弯扭刚度, 增加轨道稳定性。

1. 2. 2轨枕按其使用要求分类有: 普通轨枕、桥梁轨枕、道岔轨枕等。

1. 2. 3轨枕按其材质分类有: 木枕、混凝土枕、钢枕、塑料枕 (我国使用尚少 )等。 2 二、木枕

2. 1木枕特点：木枕是铁路最早采用而且到目前为止依然被采用

的一种轨枕。

2. 1. 1优点

具有良好的弹性、绝缘性、重量轻、易于加工制作、与钢轨连接比较简单, 同时便于运输、铺设、维修等。

2. 1. 2缺点

轨道几何尺寸不易保持、容易受到机械损坏、不耐火, 不耐腐蚀、使用寿命短、造价高等。

2.1.3木枕标准

我国用于标准轨距铁路的普通木枕有Ⅰ类木枕、Ⅱ类木枕之分, 分别铺设于正线和站线。Ⅰ类木枕断面形状为宽 220mm高 160mm的矩形, 长度为 2 500mm。其他木枕根据设计要求制作。

2.1.4木枕使用寿命短，失效的原因主要是腐朽、机械磨损和开裂。木枕腐朽是生物作用的过程，而机械磨损和开裂是列车反复作用和时干时湿的结果，这三者是互为因果的。为了延长木枕使用寿命，应对三者进行综合治理。

为了延长木枕的使用寿命, 我国铁路规定木枕必须作注油防腐处理。

2.1.5木枕失效标准

1、腐朽，失去承压能力，钉孔腐朽，不能持钉；2、折断，不能保持轨距；3、厚度不足140mm。

3 三、混凝土枕

3. 1 混凝土枕特点

混凝土枕具有强度高、道床横向阻力大、稳定性好、使用寿命长等

特点, 同时不受气候、腐蚀的影响, 并可节省大量优质木材。缺点是自重大, 不便维修更换, 并且混凝土枕刚度大, 绝缘性差, 此不足可通过扣件解决。

3.2分类：

按使用部位不同，分一般混凝土枕，混凝土岔枕，混凝土桥枕。

按照配筋方式分为普通钢筋混凝土枕和预应力钢筋混凝土枕两大类。

3.3、Ⅰ型混凝土轨枕

早在1953年铁道部有关部门就开始进行了混凝土轨枕代替木枕的研究工作，于1954年开始进行轨枕试制和试铺，铁道部于1957年起开始建立预应力混凝土轨枕制造工厂。1961年铁道部有关单位总结现场使用经验，编制了“弦Ⅱ-61A”型预应力钢弦混凝土轨枕的设计图，并开始了批量生产。

总的说来，到1984年Ⅱ型混凝土轨枕鉴定前主要生产和使用的混凝土轨枕有两大类：

(1)69型混凝土枕

69型是按建设型机车，轴重21t、85km/h、1840根/km进行设计的。该枕1995年约占铺设总数的50.0%，以后基本不生产。 4 (2) I型混凝土枕

1979年在69型枕配筋不变的情况下，将轨枕外型尺寸统到与Ⅱ型枕一样，强度与69型等强，最后统一为I型混凝土枕（弦79型和筋79型）。

与69型枕比较，I型枕中间断面高度由155mm增至165mm，提高了中间断面正弯距的承载能力，端头由原斜坡改为平坡；在螺栓孔围增设了螺旋筋，在轨枕端头增设了箍筋。

由于69型枕与I型枕设计承载能力等强，一般也统称为I型混凝土枕。

3.4 Ⅱ型枕

Ⅱ型混凝土枕的研发开始于1978年，原称“81型”轨枕，1984年2月通过了铁道部组织的专家技术审查，鉴定以后改称Ⅱ型混凝土枕，包括S-2型枕和J-2型枕两种，到目前为止已生产和铺设1亿多根。

现行《铁路线路设计规范》（GB50090-99）对Ⅱ型枕适用条件的规定如表3.1.3.4所列（道床厚度项略）：

表3.1.3.4-1 Ⅱ型枕的适用条件

轨 道 类 型 重 型 次重型 中 型 轻 型

年通过总质量（Mt） 25~50 15~25 8~15 ≤8

客车设计最高速度（km/h） ≤120 ≤120 ≤100 ≤80

钢轨类型（kg/m） 60 50 50 50（43）

轨枕铺设根数（根/km） 1840 1680～1760 1600～1680 1520～1640

现行《铁路线路设备大修规则》规定，换轨大修及铺设无缝线路前期工程，应按表3.1.3.4-2更换和补足轨枕配置根数（道床厚度项略）：

表3.1.3.4-2 大修换枕的配置标准

5年内计划通过总重（Mt.km/km） ＞50 25～50 15～25 ＜15

钢轨类型（kg/m） 75 60 50 50（43） 5 轨枕配置根数（根/km） 1840 1840 1760 1760～1680

新Ⅱ型枕的设计满足上述规定的运营条件和轨道结构的相应要求，具体归纳如下：

适用于年通过总质量50Mt及以下各类轨道；

旅客列车设计最高速度≤120km/h；

钢轨类型为60kg/m、50（43）kg/m；

道床厚度按现行《规范》、《规则》的有关规定；

适用于R≥300m的曲线、直线轨道。

表 3.1.4-1 新Ⅱ型枕的主要性能

序号 项 目 单 位 新Ⅱ型枕 TGK-2型枕 YⅡ-F型枕

1 轨枕长度 mm 2500 2500 2500

2 截面尺寸 轨下 枕中 轨下 枕中 轨下 枕中

高 度 mm 205 175 201 165 201 165

顶面宽度 mm 169 190 165.5 161 165.5 161

底面宽度 mm 280 250 275 250 275 250

3 轨枕重量 kg 273 251 251

4 枕底面积 cm2 6700 6575 6575

5 配 筋 8φ7.0 8φ7.0 8φ7.0

总张拉力 kN 348 345 345

用钢量 kg 6.04 6.04 6.04

6 设计承载弯矩 kN.m 14.00 -12.55 14.57 -10.91 14.59 -10.83

7 静载抗裂弯矩 kN.m 20.58 -17.21 20.88 -14.94 20.85 -14.55

8 开裂疲劳钢丝应力增量 MPa 115.8 109.3 114.2 117.0 118.0 145.1

缺点：安全储备还不够大，对提高轨道整体稳定性能力不足。

3.5 Ⅲ型混凝土轨枕 6 Ⅲ型混凝土轨枕的研发分为几个阶段：C-Ⅲ型枕的研发（TK—Ⅲ型枕，长模法生产），M-Ⅲ型枕（短模法生产）的研发，生产图的制定。

C-Ⅲ型混凝土枕（下称TK—Ⅲ枕）是按照“世界银行第五批工务系统贷款PCDW项目”17km线路试验段的运营条件而研制的重型轨枕。

3.5.1 Ⅲ型枕的适用范围(见表4.2.1)

Ⅲ型枕的适用范围见表4.2.1

表4.2.1

机车车辆最大轴重

(kN) 轨道类型 年通过总重密度

(Mt·km/km) 最高速度

(km/h) 钢轨类型

(kg/m) 最小曲线半径

(m)

250 重型、特重型 30～60、＞60 货车90客车160 60、75 350

3.5.2 Ⅲ型枕的主要设计特点

Ⅲ型枕是在总结学习国内外轨枕设计方法的基础上，结合我国当前重载运输及材料、工艺等方面的情况以改进和提高，并根据现行《混凝土结构设计规范》(CBJ10-89)进行设计的。其特点是在设计中选用优质原材料，采用符合制造工厂工艺水平的技术参数进行轨枕外形及结构的优化设计。力求轨枕在设计、材料、制造、检验、使用各环节上的协调，以及在提高轨枕本身承载能力的同时，使整个轨道的强度及稳定性均得到提高，还可以适当减少每公里轨枕的铺设根数，减少线路养护维修工作量。

3.5.2.1轨枕型式尺寸设计的优化

①轨枕的长度 在Ⅲ型枕设计意见书的推荐方案中，轨枕长度为2.6m，在断面承载能力相同的情况下，轨枕长度为2.6m时，轨枕正、负弯短承载能力与外荷弯短的匹配，比轨枕长度为2.5m时，更为合理。同时，在相同枕宽的条件下，轨枕长度为2.6m比2.5m可以适当降低道床应力及路基面应力，从而提高整个轨道的强度及稳定性。

②轨枕的宽度 Ⅲ型枕的底面宽度在轨下断面为311mm，枕中断面为280mm，分别比Ⅱ型枕的280mm、250mm加宽了11%、12%。轨枕底面加宽可以加大轨枕在道床上的技承面积。 7 ③轨枕的挡肩 Ⅲ型枕根据与其匹配扣件的不同分为有挡肩轨枕及无挡肩轨枕，使用单位可以根据扣件型式、铺设养护要求及养护机具条件等进行选用。

④轨枕配置根数的减少

由于Ⅲ型枕底面积及重量的增加，可以保证轨道具有足够的纵、横向阻力，满足道床及路基面应力在允许条件之内。因此，Ⅲ型枕的试验段中每公里铺设根数为1760根，比Ⅱ型枕1840根减少80根，但道床及路基面应力还比Ⅱ型枕降低。同时，可以降低投资，方便现场的养护维修。

3.5.2.2Ⅲ型枕主要特点：

1、结构合理，强化了轨道结构；

2、较Ⅱ型枕提高了轨枕的强度；

3、采用无螺栓扣件的扣压力能保持线路稳定。

3.6混凝土轨枕失效标准

1、纵向水平裂缝基本贯通；

2、横向裂缝长度为枕高的二分之一以上；

3、斜向裂缝长度为枕高的二分之一以上；

4、挡肩破损三分之一以上；

5、严重网状龟裂和掉块；

6、承轨槽压溃，深度超过2mm。

四、其他轨枕

1、混凝土宽枕

预应力混凝土宽枕主要铺设于大型车站和长隧道中，由于能够密排铺设，接缝处还可用沥青砂浆（也可采用其他防水材料）填灌，使得宽枕线路的道床可以减少污染，宽枕因其底面积大，道床压力减小，线路稳定性提高，既可减少线路（尤其是道床）的维修，也可使车站、隧道等处清理方便，以保持环境整洁。