混凝土轨枕Word文档格式.docx

1、1979年在 69型枕配筋不变的情况下， 将轨枕外型尺寸统到与型枕一样， 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。结构设计计算结果表明：轨枕截面疲劳承载能力：轨下断面 11.1kNm，中间断面负弯矩 8.03kNm；而按照给定的线路条件， 轨枕截面承受的荷载弯矩为： 轨下断面 11.8kNm， 中间断面负弯矩 10.1kNm。显然，轨枕承载能力不足，特别是中间断面负弯矩承载

2、能力 相差更远。轨枕截面静载抗裂弯矩为：轨下断面 15.7kN m，中间断面负弯矩 11.3kN 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。 根据各方面的调查发现 I 型混凝土枕主要问题为：1轨下截面强度不足，调查发现：接头轨枕轨下截面正弯矩裂纹占调查总数的 84%，非接头轨枕轨下截面正弯矩裂纹占调查总数的 42%。2中间截面设计承载力偏低。由于截面强度不足，要求中间道碴掏空，这种要求掏 空过长，过深，造成轨下塌碴，严重影响轨下截面的承载能力和增加中间截面的正弯距； 掏空不足，会使轨枕中间截面负弯距因“垫腰”而开裂，调查发现：接头轨枕中间截面正 弯矩裂纹占调查总数

3、的 40%，非接头轨枕中间截面正弯矩裂纹占调查总数的 9.4%，接头轨 枕中间截面负弯矩裂纹占调查总数的 26%，非接头轨枕中间截面负弯矩裂纹占调查总数的 9.4%，这一结果出现的主要原因是，各养路工区对于轨枕中间掏空长度的掌握按“宁长勿 短“的原则执行。现场普遍要求提高轨枕中间截面设计强度，养路作业不再掏空中间截面 道碴。3没有设置螺旋筋和箍筋的 69 型枕以前的轨枕， 普遍出现沿两轨下四个螺栓孔方向而 形成的纵向长大裂纹，失效率较高。 1990 年对广深线的调查结果表明： 69 型枕大部分出 现沿四个螺栓孔的纵向长大裂纹，最大裂纹宽度达 4 5mm，造成螺栓道钉的锚固作用完全失效，危及行车

4、安全，在某一节轨排的 46 根轨枕中有 36 根出现了纵裂。3. 型 枕3.1 型枕 选型 的技 术研 究分 析3.1.1引言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。目前，我国已停止生产 S-2 型枕（图号： TB187787），继续生产和使用并且通过铁 道部组织的专家技术审查的型枕主要有 J-2（图号：专线 322785）、 Y -F（图号：专 线 3385-3）、TKG-2（图号：研线 9840）、新型枕（图号：研线 0

5、121）和 Y -T 型（以 下除特殊说明的以外， 新型枕以外的型枕统称老型枕） 。这些轨枕的长度都是 2.5 米， 除新型枕外，其余都是老型枕的钢模，它们结构设计性能及使用条件上存在着差别。 这里从技术分析的角度出发，对它们的生产、使用性能、理论计算和试验研究提出看法。 3.1.2 型枕存在的主要问题尽管型枕的承载能力高于 I 型枕，随着运量和车速的不断提高，铺设上道的轨枕仍 有提前出现各种伤损的现象，有的区段甚至失效率较高，达不到预期的使用年限。而分析 其原因，往往涉及设计、制造、运输、铺设、养护以及与扣件连接方式等各个环节。以下 叙述其存在的几个主要方面问题。11991 年，部原工务局组

6、织全路个铁路局对管内铺设型枕线路进行了一次大 调查，调查线路 20条，累计长度 112.3公里，近 20 万根轨枕。结果表明，枕中表面横向 裂缝占各类伤损总数的 38.7%，在某些线路区段，枕中有表面横向裂缝的轨枕占该区段轨 枕铺设总数的 60%80%。调查分析认为，中间截面承载能力不足。21994年，部物资总公司等单位组成了联合调查组， 对 9个铁路局管内约 25万根 型枕进行了调查。据调查，枕中横裂是伤损严重的形式之一，有的横裂已形成环裂，导致 轨枕失效。这种伤损在繁忙干线和道碴满铺、板结地段居多。据分析认为，在繁忙干线上 的型枕超负荷承载，其承载能力不足。为此，建议将枕中 600mm 范

7、围的道碴掏空，以 改善中间截面的受力状态。3近年内，铁科院对型枕在列车荷载下的截面弯矩进行过现场测试。在道床中部 为松散满铺的状态下，测得中间截面最大负弯矩值为 8.5 9.2kN.m，与其设计的承载负弯 矩 10.5 kN.m 已很接近；而轨下截面的正弯矩约为 6.8 7.1kN.m，为设计承载正弯矩的 50% 左右。在道床中部掏空状态下，中间截面只承受正弯矩，此时，轨下截面的正弯矩测值达 设计承截正弯矩的 70 85%。需要说明的是，在进行现场动测试验时，轨道及其部件一般 均处于正常的使用状态，所测试结果反映不出最不利的荷载效应。按型枕的铺设要求， 枕中道床应不掏空，而根据实测结果，型枕中

8、间截面已处于接近承载水平的受力状态， 如果轨道存在轨面较大的不平顺、轨枕空吊，以及轮、轨面短波不平顺等不利工况，轨枕 就有可能出现裂缝。如果出现小裂缝，虽然不影响正常使用，但使用耐久性肯定会有所下 降。由此分析认为，老型枕中间截面的安全贮备有待提高。3.1.3 现行各种型枕轨枕结构及工艺特点3.1.3.1J-2 型枕J-2型枕的预应力钢筋为 410.0mm 高强螺纹钢筋，与混凝土的粘结力很强，生产工 艺较简单，张拉过程的预应力损失较少。故其有静载和疲劳强度容易达标的优点。但是一 方面又由于其预拉力很集中，每根钢筋承受 80kN 的拉力，对于这样大预拉力，放张时就 象一个大钉子一样插入混凝土里，

9、在混凝土的脱模强度在只达到 C45 的情况下，很容易被胀开，造成轨枕端部沿钢筋位置的纵裂。一些肉眼不见的微细纵裂可能事实上已经存在于 轨枕当中了。1991 年，部原工务局组织的大规模的调查表明： J-2 型枕的纵向、水平裂纹也是较严 重的，个别区段达 43.9%。我们认为这种轨枕应该尽快停止上道。3.1.3.2Y-F 型枕Y -F 型枕采用 87.0 规律变形钢丝（有认为是钢筋的） ，分上下四排布筋，每排 2 根，如图 3.1.3.2所示，这是一种改型枕， 99 年由部建设司发文推广使用。其工艺特点 是预应力张拉比 S-2 型枕简单，将镦好头的钢筋穿在张拉挂板上，预应力值易于保证。开 始时各厂

10、静载达标困难，经过厂家的努力（不管这些努力是否对轨枕的耐久性十分有 利），许多厂家在静载及疲劳试验方面都达了标。这种 Y -F 型枕的缺点是布筋不合理。钢筋（以前相当一些专家认为对于轨枕这样的 小截面构件来说，直径为 5mm 以下的钢丝才称之为钢丝）之间的净间距为 21mm,不能满 足规范规定的 25mm 的要求；由于老型枕的截面小，沿着竖向 4 根钢筋的位置有劈裂现 象。另一个的弱点是靠近截面中心处的两根钢筋在承担疲劳荷载（特别是开裂疲劳荷载） 时不能充分发挥作用。3.1.3.3TKG 2型枕TKG2 型枕也采用 87.0规律变形钢丝，分上下两排布筋，每排 4 根，如图 3.1.3.3 所示

11、，这也是一种改型枕，使用老型枕的钢模。 1998 年由部运输局基础部提出、铁道 科学研究院负责研制。其工艺和 Y-F 型枕一样简单明了，预应力值得以保证。通过技术 审查后已在多个轨枕、桥梁工厂进行生产。这种轨枕的缺点是由于老型枕的截面小，钢丝（有专家认为是钢筋）之间净间距为 mm，不能满足规范规定的 25mm 的要求；沿着横向 4 根钢筋的位置也有劈裂现象。 其最大的优点是钢筋分上下两排，在承担疲劳荷载（特别是开裂疲劳荷载）时能充分发挥 作用。在静载及疲劳试验方面都较容易达标。3.1.3.4新型枕由于对 Y -F 型枕和 TKG-2 型枕的保护层和钢丝之间的静间距等是否符合规范和轨 枕技术条件

12、的要求存在着争议， 1999年 4 月，部科教司主持召开有关型枕（含改型） 的专家研讨会，根据各方面所提意见，为了从根本上解决型枕存在的问题，下决心要开 展新型枕的研制。同年 8 月，蔡副部长作出批示： “组织铁科院、专业设计院抓紧进行 新型混凝土轨枕研究设计。可以几种配筋形式（轨枕外形尺寸要统一） ，形成系列产品 （要考虑现有生产设备的利用） ，并借此整顿混凝土轨枕生产企业” 。 2000 年新型预 应力混凝土轨枕系列的研制列入铁道部科技研究开发计划。铁科院、专业设计院等单位，对轨枕的型式尺寸进行了优化设计、试制、室内试验、 试验段铺设、现场动测和养护维修工作量的跟踪调查等大量的研究工作。于

13、 2001年 9 月 通过了铁道部组织的专家技术鉴定。1运营条件现行铁路线路设计规范 （GB50090-99）对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 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 ）255015258158客车设计最高速度（km/h）12010080钢轨类型（ kg/m ）605050（43）轨枕铺设根数（根/km）1840168017601600168015201640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 ）2550152515钢轨类型（ kg/m）75轨枕配置根数（根 /km）176017601680新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