1第一章軌道結(jié)構(gòu)

本章主要內(nèi)容：

1．鋼軌

2．軌枕

3．接頭聯(lián)結(jié)

4．中間聯(lián)結(jié)——扣件

5．道床2§1.1概述軌道是鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕夹g(shù)裝備之一。

軌道的作用是：引導(dǎo)機(jī)車車輛的運(yùn)行，直接承受列車荷載作用，并把荷載分布傳遞給路基或橋隧建筑物。

為保證機(jī)車車輛在規(guī)定的軸重和速度下能安全運(yùn)行，軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和良好的幾何形位。同時(shí)滿足少維修的原則要求。

3我國(guó)鐵路正線軌道類型分為五種：特重型：年通過總質(zhì)量>50MT；（大秦線4億噸）重型：25～50Mt；次重型：15～25Mt；中型：8～15Mt；輕型：<8Mt4軌道分為兩大類：有砟軌道、無砟軌道有砟軌道結(jié)構(gòu)部件包括鋼軌、軌枕、道床、聯(lián)結(jié)零件、防爬設(shè)備和道岔等。56

1、鋼軌是軌道的主要部件，用于引導(dǎo)機(jī)車車輛行駛，并將所承受的荷載傳布于軌枕、道床及路基。同時(shí)，為車輪提供連續(xù)且阻力最小的滾動(dòng)接觸面。

72、軌枕是軌道結(jié)構(gòu)的重要部件，一般橫向鋪設(shè)在鋼軌下的道床上，承受來自鋼軌的壓力，使之傳布于道床。同時(shí)，利用扣件有效地保持兩股鋼軌的相對(duì)位置。軌枕主要有木枕和混凝土枕兩類。

83、聯(lián)結(jié)零件分為接頭聯(lián)結(jié)零件和中間聯(lián)結(jié)零件（或扣件）。盡可能地保持鋼軌的連續(xù)性與整體性。阻止鋼軌相對(duì)于軌枕的縱橫向移動(dòng)，確保軌距正常，并在機(jī)車車輛的動(dòng)力作用下，充分發(fā)揮緩沖減振性能，延緩線路殘余變形的積累。94、防爬設(shè)備能有效地防止鋼軌與軌枕之間發(fā)生縱向的相對(duì)移動(dòng)，制止鋼軌爬行。

105、道床是軌枕的基礎(chǔ)，用于固定軌枕位置，增加軌道彈性，將軌枕傳來的力分布到路基或者橋隧建筑物上。116、道岔是機(jī)車車輛從一股軌道轉(zhuǎn)入或越過另一股軌道時(shí)必不可少的線路設(shè)備，在鐵路站場(chǎng)布置中應(yīng)用極為廣泛。它是軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分。

1213第二節(jié)鋼軌一、鋼軌功用及基本要求

1、鋼軌的功用為車輪提供連續(xù)、平順和阻力最小的滾動(dòng)表面，引導(dǎo)列車運(yùn)行；直接承受車輪的巨大壓力，并分布傳遞到軌枕；

在電氣化鐵道或自動(dòng)閉塞區(qū)段，還兼做軌道電路之用。

2．鋼軌的基本要求鋼軌使用的一般要求：足夠的強(qiáng)度和耐磨性。較高的抗疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性。足夠光滑又有一定粗糙度的頂面。較強(qiáng)的抗不均勻磨耗性能和硬度的均勻性良好的可焊性。良好的道岔機(jī)加工性能?；瘜W(xué)成分便于進(jìn)行熱處理。高速鐵路鋼軌的高平直度。14

二、鋼軌類型及斷面尺寸1．鋼軌的類型及長(zhǎng)度鋼軌的類型通常以kg/m來表示。每米鋼軌的質(zhì)量越重，它所承受的荷載越大。世界上第一條鐵路的鋼軌為18kg/m，最重的鋼軌在美國(guó)，重達(dá)77kg/m。我國(guó)現(xiàn)行的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)有50kg/m、60kg/m、75kg/m三種。為了提高線路的通過能力，我國(guó)鐵路正逐步淘汰小重量鋼軌，主要線路一般鋪設(shè)60kg/m或75kg/m的重型鋼軌。1516

另外鋼軌按廠制鋼軌長(zhǎng)度的不同可分為：標(biāo)準(zhǔn)軌：12.5m、25m、100m曲線縮短軌：12.5m軌縮短量為40、80、120mm25m軌縮短量為40、80、160mm

按材質(zhì)的不同可分為：碳素軌、合金軌、熱處理軌。按強(qiáng)度的不同可分為五級(jí)：850、900、1000、

1200、1300MPa。按貨源可分為：國(guó)產(chǎn)軌、進(jìn)口軌、試驗(yàn)軌。17鋼軌斷面2．鋼軌斷面設(shè)計(jì)鋼軌斷面形狀為工字形，由軌頭、軌腰、軌底三大部份組成。這個(gè)看似簡(jiǎn)單的工字，受力好、省材料，具有最佳抗彎性能。18表1-1鋼軌斷面尺寸及特性項(xiàng)目類型（kg/m）75605043UIC60每米質(zhì)量M（kg）74.41460.6451.51444.65360.34斷面積F（cm2）95.0477.4565.85776.86重心距軌底面距離y1（mm）8881716980.95對(duì)水平軸的慣性矩Jx（cm4）44893217203714893055對(duì)豎直軸的慣性矩Jy（cm4）665524377260512.9下部斷面系數(shù)W1（cm3）509396287217377上部斷面系數(shù)W2（cm3）432339251208336軌底橫向撓曲斷面系數(shù)Wy（cm3）8970574668.4軌頭所占面積Ah（%）37.4237.4738.6842.83軌腰所占面積Aw（%）26.5425.2923.7721.31軌底所占面積Ab（%）36.0437.2437.5535.86鋼軌高度（H）（mm）192176152140172鋼軌底寬（B）（mm）150150132114150軌頭高度（h）（mm）55.348.5424251軌頭寬度（b）（mm）7573707074.3軌腰厚度（t）（mm）2016.515.514.516.520軌縫設(shè)置軌縫：鋼軌與鋼軌之間的縫隙；構(gòu)造軌縫：鋼軌螺栓孔、夾板螺栓孔與螺栓桿之間在構(gòu)造上能實(shí)現(xiàn)的軌端最大縫隙。預(yù)留軌縫：鋪設(shè)鋼軌鋼軌時(shí)預(yù)留的鋼軌間縫隙。21軌縫設(shè)置

預(yù)留軌縫的原則：

1．當(dāng)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈罡哕墱貢r(shí)，軌縫應(yīng)大于或等于零，使軌端不受擠壓力，以防溫度壓力太大而脹軌跑道；

2．當(dāng)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈畹蛙墱貢r(shí)，軌縫應(yīng)小于或等于構(gòu)造軌縫，使接頭螺栓不受剪力，以防止接頭螺栓拉彎或拉斷。構(gòu)造軌縫是指受鋼軌、接頭夾板及螺栓尺寸限制，在構(gòu)造上能實(shí)現(xiàn)的軌端最大縫隙值。22

《鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定普通線路預(yù)留軌縫計(jì)算公式為：式中a0——換軌或調(diào)整軌縫時(shí)的預(yù)留軌縫(mm)；

——鋼軌線膨脹系數(shù)，

=0.0118(mm/m℃)；

L——鋼軌長(zhǎng)度(m)；

t0——換軌或調(diào)整軌縫時(shí)的軌溫；

ag——構(gòu)造軌縫，50kg/m、60kg/m、75kg/m鋼軌均采用ag＝18mm。

tz——當(dāng)?shù)刂虚g軌溫(℃)；23最高、最低軌溫差不大于85℃地區(qū)，在按上式計(jì)算以后，可根據(jù)具體情況將軌縫值減小1～2mm。24例題：蘭州地區(qū)最高軌溫為59.1℃，最低軌溫為-23.3℃，若鋪設(shè)25m長(zhǎng)的60kg/m鋼軌，采用10.9級(jí)螺栓，試計(jì)算在20℃鋪設(shè)時(shí)的預(yù)留軌縫。25例題：蘭州地區(qū)最高軌溫為59.1℃，最低軌溫為-23.3℃，若鋪設(shè)25m長(zhǎng)的60kg/m鋼軌，采用10.9級(jí)螺栓，試計(jì)算在20℃鋪設(shè)時(shí)的預(yù)留軌縫。解：(1)(2)=8.4mm

取a0=8mm℃26允許鋪軌的年軌溫差：25m鋼軌鋪設(shè)在當(dāng)?shù)貧v史最高、最低軌溫差大于100℃的地區(qū)時(shí)，應(yīng)個(gè)別設(shè)計(jì)。鋪設(shè)12.5m鋼軌地段，不受年軌溫差限制。允許鋪軌軌溫的上下限：

25m鋼軌地段，更換鋼軌或調(diào)整軌縫時(shí)的軌溫限制范圍為(tz+30℃)～(tz-30℃)；最高、最低軌溫差不大于85℃地區(qū)，如將軌縫值減小1～2mm，軌溫限制范圍相應(yīng)地降低3℃～7℃。27鋼軌的材質(zhì)和機(jī)械性能主要取決于鋼軌的化學(xué)成分、物理力學(xué)性能、金屬組織及熱處理工藝。

鋼軌鋼的化學(xué)成分主要有為鐵（Fe），其他還有碳（C）、錳（Mn）、硅（Si）及磷（P）、硫（S）等元素。三、鋼軌的材質(zhì)及機(jī)械性能表1-2鋼軌鋼的化學(xué)成分及力學(xué)性能鋼號(hào)化學(xué)成分（%）力學(xué)性能使用范圍(鋼軌類型)CSiMnCuPS抗拉強(qiáng)度σb(MPa)伸長(zhǎng)率δ5(%)U710.64～0.770.13～0.280.60～0.90≤0.040

≤0.0507851050U740.67～0.800.13～0.280.70～1.00≤0.040

≤0.050785950、60、75U71Cu0.65～0.770.15～0.300.70～1.000.10～0.40≤0.040

≤0.050785950U71Mn0.65～0.770.15～0.351.10～1.50≤0.040

≤0.040883850、60、75U70MnSi0.65～0.750.85～1.150.85～1.15≤0.040

≤0.040883850U71MnSiCu0.65～0.770.70～1.100.80～1.200.10～0.40≤0.040

≤0.040883850PD20.74～0.820.15～0.350.70～1.00≤0.040

≤0.0401175*850、60、75PD30.70～0.780.50～0.700.75～1.050.04～0.08**≤0.035

≤0.035980850、60、75U76NbRE0.70～0.820.60～0.900.90～1.300.02～0.05***≤0.040

≤0.0409808UIC900A0.60～0.800.30～0.900.80～1.30≤0.040

≤0.04088010注：*為PD2全長(zhǎng)淬火鋼軌；**為PD3中微釩的含量；***為U76NbRE中RE的含量。29

鋼軌鋼的物理力學(xué)性能包括強(qiáng)度極限、屈服極限、疲勞極限、伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、沖擊韌性及硬度等。常用軌：

U74（抗拉強(qiáng)度σb=785Mpa）――碳素鋼；

U71Mn（σb=883Mpa）――合金鋼。

PD3（一般σb=980Mpa），秦沈采用PD3全長(zhǎng)淬火高碳微釩軌（σb=1300Mpa）壽命提高50％以上

三、鋼軌的材質(zhì)及機(jī)械性能鋼軌淬火：①電感應(yīng)加熱（850℃~900℃）②壓縮空氣或噴霧冷卻。局部改變軌頭鋼的組織（得到珠光體組織），從而提高鋼軌的強(qiáng)度、硬度和韌性。30淬cuì火：將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝淬火是鋼鐵材料強(qiáng)化的基本手段之一。鋼中馬氏體是鐵基固溶體組織中最硬的相(表1)，故鋼件淬火可以獲得高硬度、高強(qiáng)度。但是，馬氏體的脆性很大，加之淬火后鋼件內(nèi)部有較大的淬火內(nèi)應(yīng)力，因而不宜直接應(yīng)用，必須進(jìn)行回火。31四、鋼軌傷損及合理使用

（一）鋼軌傷損是指鋼軌在使用過程中，發(fā)生折斷、裂紋及其它影響和限制鋼軌使用性能的傷損。為便于統(tǒng)計(jì)和分析鋼軌傷損，需對(duì)鋼軌傷損進(jìn)行分類。根據(jù)傷損在鋼軌斷面上的位置、傷損外貌及傷損原因等分為九類32種傷損，用兩位數(shù)編號(hào)分類，十位數(shù)表示傷損的部位和狀態(tài)，個(gè)位數(shù)表示造成傷損的原因。

鋼軌傷損分類具體內(nèi)容見“鐵道工務(wù)技術(shù)手冊(cè)（軌道）”321、鋼軌折斷是指有下列情況之一者：①鋼軌全截面斷裂；②裂縫貫通整個(gè)軌頭截面；

③或軌底截面；④鋼軌頂面上有長(zhǎng)大于50mm、深大于10mm的掉塊。鋼軌折斷直接威脅行車安全，應(yīng)及時(shí)更換。2、鋼軌裂紋是指除鋼軌折斷之外，鋼軌表面或內(nèi)部的部分金屬發(fā)生分離。3、鋼軌其他傷損還有磨耗、壓潰、壓陷、彎曲變形、表面缺陷、外傷、腐蝕等。3334根據(jù)鋼軌傷損輕重，可將鋼軌傷損程度分為四類：①不到輕傷、②輕傷、③重傷、④折斷。常見的鋼軌損傷有鋼軌磨耗(側(cè)磨、波磨、磨耗限)、接觸疲勞傷損、剝離及軌頭核傷、軌腰螺栓孔裂紋等。35軌頭核傷

一般指軌頭內(nèi)部疲勞裂紋，呈橢圓形?？煞譃榘缀耍鸭y未擴(kuò)展到軌頭表面，斷裂后斷口呈現(xiàn)金屬光澤）和黑核（裂紋已擴(kuò)展到軌頭表面，因氧化而變黑）。

產(chǎn)生原因：軌頭內(nèi)部存在微小裂紋或缺陷，在重復(fù)動(dòng)荷載作用下，小裂紋向四周擴(kuò)展成核。核傷是鋼軌最危險(xiǎn)的傷損之一，會(huì)導(dǎo)致鋼軌在毫無預(yù)兆的情況下猝然折斷，嚴(yán)重影響行車安全。36373839核傷的發(fā)展與運(yùn)量、軸重及行車速度、線路平面狀態(tài)有關(guān)。40防止和減緩核傷產(chǎn)生和發(fā)展的措施主要有：（1）提高鋼軌材質(zhì)，防止出現(xiàn)氣孔及夾雜等不良現(xiàn)象；（2）改善線路，提高彈性和平順性，減小動(dòng)力和沖擊；（3）利用大型超聲探傷列車或小型鋼軌探傷車對(duì)鋼軌進(jìn)行探傷，及早發(fā)現(xiàn)核傷，及時(shí)治理。41鋼軌磨耗

鋼軌磨耗是小半徑曲線線路換軌的主要控制因素。

鋼軌磨耗主要有側(cè)面磨耗、垂直磨耗、鞍型磨耗和波浪形磨耗等。42側(cè)面磨耗主要發(fā)生部位：小半徑曲線的外股鋼軌。根本原因：輪軌的摩擦與滑動(dòng)。減小側(cè)磨的途徑：①采用耐磨鋼軌；②保持良好的線路幾何形位、增加線路彈性；③曲線涂油。此外還可采用耐磨型車輪踏面和采用徑向轉(zhuǎn)向架。434432波形磨耗波紋形磨耗（短波）：速度較高的鐵路上，直線和制動(dòng)地段。波浪形磨耗（長(zhǎng)波）：速度較低的重載鐵路上，曲線地段。不良影響：①加速機(jī)車車輛和軌道部件的損壞；②致使旅客不適甚至威脅行車安全；③產(chǎn)生輪軌噪音。產(chǎn)生原因：輪軌動(dòng)力作用（外因）、鋼軌材性（內(nèi)因）4545直線鋼軌不均勻側(cè)磨重載快速條件下出現(xiàn)的一種新病害實(shí)質(zhì)：機(jī)車車輛在直線上的橫向失穩(wěn)問題。不良影響：導(dǎo)致機(jī)車車輛激烈搖晃。特征：波形呈等間距左右交替；磨耗波連續(xù)成群；磨耗量由小變大再由大變小。4634軌腰螺栓孔裂紋

主要來自鉆孔時(shí)產(chǎn)生的微小裂紋，而養(yǎng)護(hù)不當(dāng)又促進(jìn)了裂紋的形成和發(fā)展。措施：①加強(qiáng)接頭養(yǎng)護(hù)，防止接頭出現(xiàn)錯(cuò)牙、鞍磨、低塌及軌道板結(jié)；②螺栓孔周邊倒棱，防止應(yīng)力集中；③加強(qiáng)接頭彈性。采用無縫線路，從根本上消除鋼軌接頭。4748495051右圖：軌頭壓潰飛邊左圖：接頭鋼軌斷裂5253高速鐵路鋼軌的主要傷損類型：①軌頭龜裂②隱傷（又稱踏面裂紋或踏面壓潰）③蜂窩狀裂紋543、鋼軌傷損減緩措施：凈化鋼軌、淬火軌、合理使用鋼軌、鋼軌打磨、按材質(zhì)分類鋪軌等。55（二）鋼軌的合理使用

鋼軌的發(fā)展方向是重型化、強(qiáng)韌化和純凈化；對(duì)合理使用鋼軌也有明確規(guī)定：應(yīng)根據(jù)鋼軌綜合經(jīng)濟(jì)效益分析，確定鋼軌合理的使用周期，實(shí)行鋼軌分期使用制度，并積極做好舊軌的整修工作。561、鋼軌的分級(jí)使用

鋼軌分級(jí)使用包含兩個(gè)方面的含義：

(1)鋼軌的二次或多次使用；

(2)鋼軌在一次使用中的合理倒換使用。2、鋼軌整修技術(shù)

軌端不均勻磨耗和掉塊、擦傷是鋼軌運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生的各種傷損和缺陷的主要形式之一。需要對(duì)鋼軌表面病害及時(shí)整治。鋼軌表面的整治工作包括磨修和焊修。57

（三）鋼軌打磨

對(duì)鋼軌進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打磨始于本世紀(jì)50年代，最初用于整治波形磨耗，現(xiàn)已發(fā)展成為一種多功能的現(xiàn)代化養(yǎng)路技術(shù)。打磨的重點(diǎn)已從鋼軌修理轉(zhuǎn)向鋼軌保養(yǎng)。鋼軌的定期打磨，可以消除和延緩波磨、消除鋼軌表面的接觸疲勞層防止剝離掉塊、對(duì)斷面打磨還可改善輪軌接觸條件，降低接觸應(yīng)力。58根據(jù)鋼軌打磨的目的及磨削量，鋼軌打磨可分為三類：1、修理性打磨主要用來消除鋼軌的波浪形磨耗、車輪擦傷、軌裂紋以及接頭的馬鞍形磨耗；鋼軌的一次磨削量較大，打磨周期長(zhǎng)。但是這種打磨方式并不能消除引起波磨、鋼軌剝離及掉塊的潛在的接觸疲勞裂紋，在以后列車通過時(shí)，這些裂紋還將繼續(xù)擴(kuò)展。592、預(yù)防性打磨預(yù)防性打磨是在裂紋開始擴(kuò)展前將這些裂紋萌生區(qū)打掉，近來已發(fā)展成為控制鋼軌接觸疲勞的技術(shù)。它力圖控制鋼軌表面接觸疲勞的發(fā)展，打磨周期較短，以便在鋼軌表面裂紋萌生時(shí)就予以消除。由于這些裂紋極淺，打磨深度很小：鋼軌頂面打磨深度一般為0.05～0.075mm；對(duì)外軌的內(nèi)緣和內(nèi)軌的外側(cè)打磨深度一般為0.1～0.15mm，以防止由于塑性流動(dòng)而使鋼軌斷面產(chǎn)生累積變形。60

預(yù)防性打磨與修理性打磨相比，其優(yōu)點(diǎn)是：1.能獲得較長(zhǎng)的鋼軌使用壽命；2.提高打磨機(jī)器的生產(chǎn)率；3.并能降低軌道打磨每公里所需的打磨費(fèi)用；4.雖然打磨頻率較高，但與修理性打磨相比，打磨掉的金屬總體積少，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效果?？梢姡粭l鐵路一旦已在修理性打磨上取平，應(yīng)立即向預(yù)防性打磨計(jì)劃方向轉(zhuǎn)變613、鋼軌斷面(廓形)打磨

對(duì)曲線地段的鋼軌斷面進(jìn)行非對(duì)稱打磨能明顯降低輪軌橫向力和沖角，達(dá)到減輕鋼軌側(cè)磨的目的。機(jī)車車輛通過曲線一般是靠導(dǎo)向輪貼靠外軌產(chǎn)生的導(dǎo)向力來導(dǎo)向，輪軌磨耗大。而現(xiàn)代化曲線通過理論證明，在一定的曲線半徑和機(jī)車車輛結(jié)構(gòu)下，可以不用輪緣貼靠的輪軌力導(dǎo)向，而是用輪軌蠕滑力導(dǎo)向，從而使外側(cè)輪緣不貼靠外軌或減小貼靠時(shí)的沖角，以減小輪軌力和磨耗。非對(duì)稱打磨依據(jù)上述理論，通過非對(duì)稱打磨達(dá)到增大左右輪的滾動(dòng)半徑差，以補(bǔ)償內(nèi)外軌的長(zhǎng)度差（外軌輪滾動(dòng)半徑大、內(nèi)軌?。瑥亩鴾p小導(dǎo)向輪緣力、沖角以及輪對(duì)在曲線上的滑動(dòng)，達(dá)到減磨目的。62

非對(duì)稱打磨顯著地降低了輪軌橫向力和沖角，在減緩鋼軌側(cè)磨、延長(zhǎng)使用壽命方面取得了很大的效果。國(guó)外應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明：將這種技術(shù)用于重載鐵路，橫向力可減小50％～90％，延長(zhǎng)曲線鋼軌使用壽命50％以上。(但不同的線路條件需要不同的打磨斷面)我國(guó)鐵路于1988年開始引進(jìn)了鋼軌打磨列車。目前主要還用在修理性打磨上，重點(diǎn)在波磨軌的打磨。對(duì)于預(yù)防性打磨及鋼軌廓形的打磨還需進(jìn)一步開發(fā)。63上節(jié)課內(nèi)容回顧：知識(shí)要點(diǎn)：①軌道的基本組成部分②鋼軌的分類（重量、長(zhǎng)度）③軌縫的設(shè)置原則；25m鋼軌允許鋪軌年溫差；25m鋼軌鋪軌時(shí)候的允許軌溫。④鋼軌鋼中的兩個(gè)有害成分。⑤鋼軌的主要傷損形式⑥擴(kuò)展：鋼軌的分級(jí)使用；三種打磨64§1.3軌枕軌枕的功用

保持鋼軌的位置、方向和軌距，并把它所承受的鋼軌力均勻地分布到道床上。軌枕的要求①堅(jiān)固性、彈性和耐久性；②便于固定鋼軌；③抵抗縱橫向位移的能力。65軌枕的分類按材質(zhì)：木枕、混凝土枕、鋼枕；按構(gòu)造及鋪設(shè)方式：橫向軌枕、縱向軌枕、短枕、框架式軌枕；按用途：普通軌枕、岔枕、橋枕。66木枕優(yōu)點(diǎn)：彈性好，易加工，運(yùn)輸、鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)維修方便，與鋼軌聯(lián)結(jié)簡(jiǎn)單；有較好絕緣性。

缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴，易腐朽、磨損，使用壽命短（15年），強(qiáng)度、彈性不完全一致。67普通木枕標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度2.5m，斷面形狀分為I、II兩類。岔枕的斷面比木枕寬，長(zhǎng)度為2.6m～4.8m，共12種，公差20mm。橋枕的截面尺寸因主梁中心距的大小而異。68木枕失效的主要原因：腐朽、機(jī)械磨損、開裂。木枕防腐方法：防腐劑（油類、水溶性）浸注。減小機(jī)械磨損：鋪設(shè)墊板、預(yù)鉆道釘孔。防止開裂：降低含水率。裂縫補(bǔ)救措施：防腐漿膏摻以麻筋填塞，加C形釘、S形釘或組釘板，鐵絲捆扎枕木頭。69

隨著森林資源的減少和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，當(dāng)然也因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，上世紀(jì)初，有些國(guó)家開始生產(chǎn)鋼枕和鋼筋混凝土軌枕，以代替枕木。然而，因?yàn)殇撜淼慕饘傧牧窟^大，造價(jià)不菲，體積也笨重，沒有推廣開來，只有德國(guó)等少數(shù)國(guó)家還在使用。而許多國(guó)家從上世紀(jì)50年代起，開始普遍生產(chǎn)鋼筋混凝土軌枕。70混凝土枕優(yōu)點(diǎn)：縱橫向阻力大，使用壽命長(zhǎng)（50年），可保證軌道彈性均勻，扣件易于更換，節(jié)約木材。缺點(diǎn)：彈性差，絕緣性能低，更換困難。在無縫線路上，混凝土枕比木枕的穩(wěn)定性平均提高15~20%，因此，尤其適用于高速客運(yùn)線。71按配筋方式分：

普通鋼筋混凝土枕（淘汰）、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土枕。按結(jié)構(gòu)形式分：

整體式、短枕式、組合式。

我國(guó)主要采用整體式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土枕，簡(jiǎn)稱混凝土枕（PC枕）。按施工方法分：先張法混凝土枕（我國(guó)）、后張法混凝土枕。72Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。（承載能力逐步增強(qiáng)）Ⅰ型、Ⅱ型長(zhǎng)度2.5m，Ⅲ型2.5m、2.6m（有擋

肩、無擋肩兩種）。Ⅰ型軌枕：69、79、S-1、J-1，長(zhǎng)度2.5mⅡ型軌枕：S-2、J-2、YⅡ-F、TKG-Ⅱ，2.5mⅢ型軌枕：Ⅲa(無擋肩)、Ⅲb(有擋肩)京秦線（Ⅲa）、秦沈線（Ⅲb）我國(guó)混凝土枕類型73表1-7我國(guó)混凝土枕主要尺寸軌枕類型主筋數(shù)量混凝土等級(jí)截面高度(mm)截面寬度(cm)底面積(cm2)質(zhì)量(kg)長(zhǎng)度(cm)軌下中間端部軌下中間Ⅰ36φ3C4820.216.529.4527.5256588251250Ⅱ44φ34φ10C5820.216.529.4527.5256588251250Ⅲ10φ78φ7.8C6023.018.532.030.028.0772032025026074混凝土枕受力狀況與軌枕長(zhǎng)度、道床支承條件有關(guān)。軌枕支承情況有三種：全支承、中間不支承、中間部分支承。長(zhǎng)軌枕可以減小中間截面負(fù)彎矩M2，但軌下截面正彎矩M1增大。75混凝土枕配筋重心線示意圖

有擋肩2.6m長(zhǎng)Ⅲ型混凝土軌枕Ⅱ型軌枕Ⅰ型軌枕S-2型預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕Ⅱ型軌枕80IIIa型枕81IIIa型枕82IIIb型枕83IIIb型枕84混凝土岔枕穩(wěn)定性高，易于保持軌道幾何形位，強(qiáng)化了軌道結(jié)構(gòu)，保證道岔與區(qū)間線路軌下基礎(chǔ)剛度基本一致。8586左：預(yù)應(yīng)力混凝土岔枕右：岔枕系列87有砟橋面混凝土枕

設(shè)置有基本軌和護(hù)輪軌的承軌槽。88橋上護(hù)輪軌作用：當(dāng)列車脫軌后，限制落在基本軌內(nèi)側(cè)的車輪繼續(xù)橫移，使列車在敏感區(qū)間不翻車。特征：固定在枕木上和基本軌沒有任何直接相連的固定環(huán)節(jié)，護(hù)軌軌面一般不高于基本軌軌面，護(hù)軌外側(cè)距離基本軌內(nèi)側(cè)距離較遠(yuǎn)其寬度足以容下一個(gè)車輪厚度。8990ⅡZQ－C型橋枕

92混凝土寬枕1、特點(diǎn)混凝土寬枕是一塊預(yù)制的混凝土板，與混凝土枕外形相似，又稱軌枕板。其制造工藝與混凝土枕基本相同。寬枕長(zhǎng)度與普通混凝土枕長(zhǎng)度相同，均為2.5m，而寬度（55mm）約為后者的兩倍。寬枕由于寬度較大，直接鋪設(shè)在預(yù)先壓實(shí)的道床面上，在制造中對(duì)其厚度的控制要求較嚴(yán)格。93混凝土寬枕在道床上是密排鋪設(shè)，每公里鋪1760塊，每塊枕上安裝一對(duì)扣件，由鋼軌傳來的力處于寬枕軸線的對(duì)稱位置，可避免荷載的偏心。寬枕由于寬度較大，在縱橫兩個(gè)方向上都有彎矩作用，是一塊支承在彈性基礎(chǔ)上的板?；炷翆捳碥壍榔矫媸疽鈭D94混凝土寬枕959697混凝土寬枕與普通枕比較有以下優(yōu)點(diǎn)（1）支承面積大，降低了道床應(yīng)力和變形，使線路更穩(wěn)定，行車平穩(wěn)。（2）枕間縫隙經(jīng)封閉后，可以防止雨水、臟物侵入道床，保持道床整潔，延長(zhǎng)道床清篩周期。（3）道床阻力增加80%以上，軌道框架更穩(wěn)定，有利于鋪設(shè)無縫線路。（4）外觀整潔，便于清掃。98適合鋪設(shè)寬枕的地段（1）運(yùn)輸繁忙、行車密度大、列車間隔時(shí)

間短的線路。（2）隧道內(nèi)，尤其是地質(zhì)條件差不能鋪設(shè)

整體道床的隧道。（3）大橋橋頭、大型客站正線和到發(fā)線。99混凝土枕的鋪設(shè)數(shù)量及布置軌枕的鋪設(shè)數(shù)量與運(yùn)量、軸重、行車速度及線路設(shè)備有關(guān)。受力合理、養(yǎng)護(hù)維修少、經(jīng)濟(jì)效益好100我國(guó)鐵路規(guī)定的每公里軌枕鋪設(shè)數(shù)量木枕：1440～1920混凝土枕1440～1840級(jí)差80混凝土寬枕一律為1760根/km101符合下列條件之一的地段，正線軌道應(yīng)加強(qiáng)，每公里鋪枕根數(shù)外，對(duì)混凝土枕每公里增加80根，木枕增加160根，當(dāng)條件重合時(shí)，只增加一次，但不能超過前述允許最大鋪設(shè)數(shù)量。

1．R≤800m的曲線地段；

2．坡度大于12‰的下坡制動(dòng)地段；

3．長(zhǎng)度≥300m的且鋪設(shè)木枕的隧道內(nèi)。軌枕類型Ⅱ型混凝土軌枕木枕每千米增加的軌枕數(shù)量（根）80

160每千米最多鋪設(shè)根數(shù)（根枕的布置a——中間間距；b——過渡間距；c——接頭間距每節(jié)鋼軌下軌枕間距應(yīng)當(dāng)滿足：a＞b＞c。接頭軌枕間距一般是給定的：對(duì)于50kg/m及以上鋼軌，木枕接頭間距為440mm，混凝土枕接頭間距為540mm。

考慮軌縫為8mm。103軌枕間距計(jì)算過程：設(shè)代入上式，得(2)

將(2)式代入(1)式，求得b

值：(3)

根據(jù)式(2)算出的軌枕間距a取整，然后代入式

(3)求得應(yīng)有的b值。由圖可知：(1)104我國(guó)高速鐵路設(shè)計(jì)鋪設(shè)III型混凝土枕，每公里1667根，間距60cm。提速道岔和高速道岔鋪設(shè)的混凝土岔枕間距均為60cm。對(duì)于無縫線路，軌枕間距應(yīng)均勻布置。105混凝土枕的使用規(guī)定（1）正線上應(yīng)使用混凝土枕；（2）不同類型軌枕的分界處，如遇普通鋼軌接頭，應(yīng)保持同類型軌枕延伸至鋼軌接頭外5根以上；（3）鋪混凝土枕時(shí)，要成段鋪設(shè)同類型軌枕，嚴(yán)禁插花更換，個(gè)別抽換失效混凝土枕時(shí)應(yīng)更換為與兩端同類型的軌枕；（4）裝、卸混凝土枕時(shí)要使用機(jī)具，嚴(yán)禁摔、撞。106彈性軌枕我國(guó)鐵路II型PC枕下墊板（單位：mm）日本新干線彈性軌枕107圖軌枕底面彈性材料圖軌枕側(cè)面彈性材料108梯子式軌枕109110框架式軌枕111112B系列軌枕B70型軌枕B90型軌枕B75型軌枕113雙塊式軌枕法國(guó)雙塊混凝土枕（5T型）§1.4鋼軌聯(lián)結(jié)

鋼軌聯(lián)結(jié)零件包括接頭聯(lián)結(jié)零件和中間聯(lián)結(jié)零件。

114一、接頭聯(lián)結(jié)部件

鋼軌接頭是線路的三大薄弱環(huán)節(jié)（曲線、道岔、接頭）之一。接頭處易出現(xiàn)的病害有：鋼軌接頭低塌、道床翻漿、鋼軌的鞍型磨耗和軌腰螺栓孔裂紋，軌枕開裂等等。115接頭的類型（1）按左右股鋼軌接頭相互位置分：相對(duì)式、相錯(cuò)式。116相對(duì)式相錯(cuò)式接頭的類型（2）按鋼軌接頭與軌枕相對(duì)位置：懸接式、單枕承墊式、雙枕承墊式。117117懸接式雙枕承墊式118接頭的類型（3）按接頭聯(lián)接的用途及工作性能：

普通接頭、導(dǎo)電接頭、絕緣接頭、異型接頭、尖軌接頭、凍結(jié)接頭、膠結(jié)接頭及焊接接頭。1、普通接頭用于前后同類型鋼軌的正常聯(lián)接作用：①保持鋼軌連續(xù)性；②傳遞和承受彎矩和橫向力；③滿足鋼軌伸縮要求。組成：①接頭夾板；②接頭螺栓、螺母及墊圈。119120①接頭夾板平板式角式吊板式雙頭式目前我國(guó)主要使用的是雙頭式夾板特點(diǎn)：具有較大的抵抗撓曲和橫向位移的能力121122②接頭螺栓、螺母及墊圈接頭螺栓由螺栓頭、頸、桿組成，按機(jī)械性能分為三級(jí)：Ⅰ（882Mpa）、Ⅱ（686Mpa）、Ⅲ（490Mpa）.墊圈：防止螺母松動(dòng)123124接頭螺栓布置形式125接頭夾板損傷達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)及時(shí)更換（1）折斷；（2）中央裂紋（中間兩個(gè)螺栓孔范圍內(nèi)）；（3）其他部位裂紋發(fā)展到螺栓孔。接頭螺栓及墊圈損傷達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)及時(shí)更換（1）螺栓折斷、嚴(yán)重銹蝕、絲扣損壞或桿徑磨耗超過3mm不能保持規(guī)定的扭矩。（2）墊圈折斷或失去彈性。（1）異形接頭126a.異型夾板聯(lián)接b.異型鋼軌聯(lián)接2、特種鋼軌接頭（2）絕緣接頭127a.普通高強(qiáng)絕緣接頭b.膠接絕緣接頭128鋼軌絕緣接頭普通高強(qiáng)絕緣接頭膠接絕緣鋼軌接頭全斷面夾板129鋼軌膠接絕緣接頭130加強(qiáng)接頭（3）導(dǎo)電接頭131普通導(dǎo)電接頭（a）焊接式軌端接續(xù)線示意圖（b）塞釘式導(dǎo)電連接裝置132圖1-8鋼軌伸縮接（4）伸縮接頭（尖軌接頭）主要用于無縫線路長(zhǎng)軌節(jié)和溫度跨度大的橋梁等軌端伸縮量大的線路。133134（5）凍結(jié)接頭普通凍結(jié)接頭哈克緊固件一般用于道口、明面小橋等不適應(yīng)鋼軌接頭處135（6）減振接頭136137138139二、扣件鋼軌與軌枕聯(lián)結(jié)零件；鋼軌與軌枕間的聯(lián)結(jié)是通過中間聯(lián)結(jié)零件實(shí)現(xiàn)的。

中間聯(lián)結(jié)零件也稱扣件，要求具有足夠的強(qiáng)度、耐久性和一定的彈性，使能長(zhǎng)期有效地保持鋼軌與軌枕的可靠聯(lián)結(jié)，阻止鋼軌相對(duì)于軌枕的移動(dòng)，并能在動(dòng)力作用下充分發(fā)揮其緩沖減震性能，延緩軌道殘余變形積累。此外，還應(yīng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于安裝及拆卸。140木枕扣件木枕扣件分為：混合式、分開式。優(yōu)點(diǎn)：零件少、安裝方便。缺點(diǎn)：扣壓力不足、易松動(dòng)?；旌鲜?411421-螺紋道釘；2-扣軌夾板；3-底腳螺栓；4-墊板；5-木片；6-彈簧墊圈。分開式“K”型分開式扣件優(yōu)點(diǎn)：扣壓力大、不易松動(dòng)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、用鋼量大143混凝土枕扣件按聯(lián)結(jié)形式分：不分開式、半分開式、分開式。按軌枕上有無擋肩：有擋肩、無擋肩。按彈性性能：全彈性、半彈性、剛性。我國(guó)扣件經(jīng)歷了：板扣扣件，拱形彈片式扣件，I、II、III型彈條扣件的發(fā)展過程。144混凝土枕扣件1、扣板式扣件組成：扣板、螺紋道釘、彈簧墊圈、鐵座及絕緣緩沖墊板等。扣板：5種不同規(guī)格的扣板/共10號(hào)碼

使用：50kg/m及以下鋼軌的線路

1－螺紋道釘；2－螺母；3－平墊圈；4－彈簧墊圈；5－扣板；6－鐵座；7－絕緣緩沖墊片；8－絕緣緩沖墊板；9－襯墊；10－軌枕；11－鋼軌；12－絕緣防銹涂料；13－硫磺錨固劑145扣板式扣件146岔區(qū)軌撐及扣板式扣件1472、彈性Ⅰ型扣件

組成：ω形彈條、螺旋道釘、軌距擋板、擋板座及彈性橡膠墊板等。彈條：有A、B兩種型號(hào)，其中A型彈條較長(zhǎng)。對(duì)于50kg/m鋼軌除14號(hào)接頭軌距擋板安裝B型彈條外，其余均安裝A型彈條。60kg/m鋼軌則一律安裝B型彈條。

軌距擋板：50、60kg/m鋼軌各有兩個(gè)號(hào)碼，分別為20-14和10-6號(hào)。

擋板座：

50kg/m鋼軌有2-4和0-6兩種號(hào)碼，而60kg/m鋼軌只有2-4一種號(hào)碼。148

彈條I型扣件：彈條分A、B兩種類型，A型彈條單個(gè)彈條扣壓力8kN，彈程9mm，B型彈條單個(gè)彈條扣壓力9kN，彈程8mm，軌下膠墊的靜剛度為90～120kN/mm。

彈條II型扣件：?jiǎn)蝹€(gè)彈條扣壓力10kN，彈程10mm，軌下膠墊的靜剛度為55～80、40～60kN/mm（鋼軌接頭地段）。149彈條I型扣件使用：鐵路直線及半徑R≥300m的曲線地段，與50kg/m、60kg/m鋼軌

1－螺紋道釘；2－螺母；3－平墊圈；4－彈條；5－軌距擋板；6－擋板座；7－橡膠墊板150彈條I型扣件3、彈條Ⅱ型扣件

使用：Ⅱ或Ⅲ型混凝土枕的60kg/m鋼軌線路彈條Ⅱ型扣件4、彈條Ⅲ型扣件

組成：彈條、預(yù)埋鐵座，絕緣軌距塊和橡膠墊板絕緣軌距塊：號(hào)碼有7-9和11-13號(hào)兩種

使用：鐵路直線或半徑R＞350m的曲線上，鋪設(shè)60kg/m鋼軌和Ⅲ型無擋肩混凝土枕的無縫線路1－彈條；2－預(yù)埋鐵座；3－絕緣軌距塊；4－橡膠墊塊152彈條Ⅲ型扣件153

§1.6道床道床通常指的是軌枕下面，路基面上鋪設(shè)的石碴(道碴)墊層。主要作用是支承軌枕，把來自軌枕上部的巨大荷載，均勻地分布到路基面上，大大減少了路基的變形。道碴是直徑20~70mm的小塊狀花崗巖，塊與塊之間存在著空隙和摩擦力，使得軌道具有一定的彈性，這種彈性不僅能吸收機(jī)車車輛的沖擊和振動(dòng)，使列車運(yùn)行比較平穩(wěn)，而且大大改善了機(jī)車車輛和鋼軌、軌枕等部件的工作條件，延長(zhǎng)了使用壽命。

道碴的彈性一旦喪失，則鋼筋混凝土軌枕上所受的荷載比正常狀態(tài)時(shí)要增加50~80%。154

道床依靠本身和軌枕間的摩擦，起到固定軌枕的位置，阻止軌枕縱向或橫向的移動(dòng)。這在無縫線路區(qū)段顯得更為重要，因?yàn)檫@種區(qū)段如果線路的縱向或橫向阻力減少到一定程度，很容易發(fā)生脹軌跑道事故，嚴(yán)重危及行車安全。155

道碴還有排水作用。由于道碴塊狀間的空隙，使得地表水能夠順暢地通過道床排走，這樣路基表面就不會(huì)長(zhǎng)期積水。路基表面長(zhǎng)期積水，不僅會(huì)使承載能力大大下降，而且還會(huì)造成翻漿和凍脹等很多病害。156直線地段道床斷面157道床斷面包括道床厚度、頂面寬度及邊坡坡度三個(gè)主要特征。

1．道床厚度

道床的厚度是指直線上鋼軌或曲線上內(nèi)軌中軸線下軌枕底面至路基頂面的距離。

2．道床頂面寬度道床頂面寬度與軌枕長(zhǎng)度和道床肩寬有關(guān)。軌枕長(zhǎng)度基本上是固定的，因此道床頂面寬度主要決定于道床肩寬。適當(dāng)?shù)募鐚捒杀３值来驳姆€(wěn)定，并提供一定的橫向阻力。一般情況肩寬在450～500mm已能滿足要求，再寬則作用不大。1583．道床邊坡坡度坡度大小對(duì)保證道床的堅(jiān)固穩(wěn)定，有十分重要的意義。國(guó)內(nèi)外的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明，邊坡坡度1:1.5不能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，因此我國(guó)鐵路規(guī)定正線區(qū)間邊坡坡度均為1:1.75.表5-11道床頂面寬度及邊坡坡度

線路類別頂面寬度(m)曲線外側(cè)道床加寬碴肩堆高(m)邊坡坡度半徑(m)加寬(m)正線無縫線路υmax＞160km／h3.50.151：1.75υmax≤160km／h3.4≤6000.100.151：1.75普通線路年通過總重不小于8Mt3.1≤8000.101：1.75年通過總重小于8Mt3.0≤6000.10l：1.75站線2.91：1.50159道床厚度(mm)標(biāo)準(zhǔn)五年內(nèi)年計(jì)劃通過總重(Mt)W年≥5050>W年≥2525>W年≥15W年＜15無墊層的碎石道床一般路基450450400350不易風(fēng)化的巖石、碎石路基350350300300有墊層的碎石道床(碎石／墊層)300／200300／200250／200250／200有碴橋面上的碎石道床υmax≤120km／h250υmax＞120km／h300注：允許速度大干120km／h的線路，無墊層時(shí)碎石道床厚度不得小于450mm；有墊層時(shí)碎石道床厚度不得小于300mm，墊層厚度不得小于200mm。160

軌底處道床頂面應(yīng)低于軌枕頂面20～30mm。I型混凝土枕中部道床應(yīng)掏空，其頂面低于枕底不得小于20mm，長(zhǎng)應(yīng)為200～400mm；Ⅱ型和Ⅲ型混凝土枕中部道床可不掏空，但應(yīng)保持疏松。道碴粒徑級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)方孔篩孔邊長(zhǎng)(mm)2535.5455663過篩質(zhì)量百分率(％)0～525～4055～7592～9797～100161混凝土枕配筋重心線示意圖162

隨著生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，新型的軌下基礎(chǔ)嶄露頭角。其中之一就是道床整體化。用某些膠合材料(如瀝青砂漿、快硬水泥砂漿、某些粘性的聚合物等)和碎石道碴澆灌在一起，形成整體化道床，可以提高承載能