第三章轨枕及轨道板预制(第一、二节).ppt

1、第三章 轨枕及轨道板预制,第一节 轨枕的类型与技术特点,在轨道结构中，轨枕的作用是承受来自于钢轨上的各种力，且传递至道床，同时轨枕还起着保持钢轨方向、轨距和位置等作用。轨枕应具有必要的坚固性、弹性和耐久性，并能便于固定钢轨，有抵抗纵向和横向位移的能力。 轨枕按其材质分为木枕、钢枕和混凝土枕。,一、木枕 木枕根据其在线路上使用部位的不同，分为普通木枕、道岔木枕（岔枕）和桥梁木枕（桥枕）三种。 木枕具有弹性好、形状简单、制造容易、质量轻、铺设及更换方便等优点，但也有消耗量大、易腐蚀、使用寿命短、在列车动力作用下容易产生轨向不良和轨距扩大等缺点。,第一节 轨枕的类型与技术特点,。 二、钢枕 从182

2、5年铁路问世以来，最初都用木枕，1864年法国提出钢枕方案，当时在欧洲发展最快。使用钢枕最多的有德国、瑞士及南美洲，德国最多时钢轨线路占所有铁路的40%，图3-1为德国的工字钢Y型钢枕，图3-2为用在一般线路上的钢枕。,图3-1 Y型钢枕(单位：mm),图3-2 用在一般线路上的钢枕,第一节 轨枕的类型与技术特点,Y型钢枕的优点是：能保持良好的轨道几何状态，提高轨道的稳定性，节省安装投资，并能够回收利用；可以适用于新建线路、大修线路，以及标准轨距、窄轨距、宽轨距、道岔区等有砟或无砟轨道，通用性比较好。 从1986年到1994年，德国在路基上铺设Y型钢枕63km、隧道内铺设1.734km。 日本

3、大量试铺钢轨在1893年，在上信越干线上，共铺了8公里，10000根左右，当时因技术问题，寿命只有15年。而直到1928年前日本使用的钢枕，都是从法国和德国进口。第二次世界大战后，因预应力混凝土枕（PC枕）出现，钢枕被逐渐取代。 因为钢枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重，钢枕在我国正线上并未使用。,第一节 轨枕的类型与技术特点,三、混凝土枕,随着铁路高速、重载发展的需要，用混凝土枕代替木枕已成为发展方向，由于普通钢筋混凝土枕抗弯能力差，容易开裂失效，后改进为预应力混凝土轨枕，简称为混凝土枕（Pc枕）。,混凝土枕缺点是刚度大、弹性差，致使道床承受的压力和振动加速度增大,在有碴线路上会加剧道

4、碴的粉化,造成轨道的下沉增大，对机车车辆走行部分产生不利影响。同时混凝土枕重量大，、型混凝土轨枕一般在220250kg, 型混凝土枕一般为350 kg，人工更换混凝土枕不方便。,第一节 轨枕的类型与技术特点,（一）混凝土枕分类,1从制造工艺分：普通混凝土枕、预应力钢筋混凝土枕两类。 两者区别在于后者在制造时采用预应力技术。普通混凝土枕强度较低、抗裂性差，容易开裂失效，已被淘汰。预应力混凝土轨枕，制作时给混凝土施加强大的预压应力，因而具有抗裂性能好，用钢量少的优点，在我国得到广泛应用。 2按配筋直径大小分：钢弦（高强度钢丝，简称弦、丝S）和钢筋（高强度钢筋，简称筋J）两种。 在我国铁路上，曾先后

5、试铺过多种类型的预应力混凝土轨枕，如“弦61”、“筋63”、“弦79”、“筋81”、“丝81”等型号，“61”、“63”、“79”、“81”代表设计年份。79型以前的混凝土轨枕统称为旧轨枕。,第一节 轨枕的类型与技术特点,3按结构形式分有整体式、组合式和半枕三种。 整体式混凝土枕整体性强，稳定性好，制作简便，是目前各国使用最多的一种类型。组合式混凝土枕由两个钢筋混凝土块体用一根钢杆连接而成。整体性不如整体性混凝土枕，但由于它用混凝土和钢材组合而成，能充分发挥各自的力学性能优势，如双块式混凝土枕。半枕用两块普通钢筋混凝土块体分别支承左右两股钢轨，彼此间无直接联系，一般用于整体道床，如弹性支承块无

6、砟道床。,第一节 轨枕的类型与技术特点,（二）我国混凝土枕使用现状 我国现行混凝土枕分三类，分别与不同轨道类型配套使用 1.型混凝土轨枕 包括69型、79型，79型是在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）。型混凝土轨枕的承载能力是按建设型蒸汽机车、轴重21t、最高速度85km/h、铺设密度1840根/km设计的，适用于中型、轻型轨道。随着国民经济和铁路运输发展，机车车辆轴重不断提高，年通过总重也不断增长，型混凝土轨枕的承载能力已不能适应这些条件的变化，破损加剧，寿命缩短。因此，在我国线路上正逐步被淘汰下道。,第一

7、节 轨枕的类型与技术特点,2.型混凝土轨枕 型混凝土轨枕设计有 S-2、J-2、Y-F、TKG-型等，承载力是按韶山型机车、轴重 25 t、 最高时速 120km/h标准设计的, 适用于重型、次重型轨道。随着铁路提速、运输能量增加，型混凝土轨枕某些参数不能满足轨道结构发展需要，新型是型混凝土轨枕的替代产品，目前正在推广使用。图3-3、3-4分别为新型混凝土轨枕成品图和铺设在青藏铁路上的新型混凝土轨枕。,图3-3 新型混凝土轨枕成品图,图3-4铺设在青藏铁路上的新型混凝土轨枕,第一节 轨枕的类型与技术特点,3.型混凝土轨枕,由于型轨枕在重型、次重型轨道上使用时，在某些区段出现轨枕中顶面横向裂缝、

8、沿螺栓孔纵向裂缝、枕端龟裂、侧面纵向水平裂缝、挡肩斜裂等病害，轨枕年失效下道率平均1.2%，难以适应重型和特重型轨道的承载条件，为了适应强轨道结构的要求，又研制了型轨枕。型混凝土轨枕是从1988年开始研制，分有挡肩和无挡肩两种形式。长度有2.6m和2.5m两种，目前使用的主要是2.6m，如图3-5所示。设计参数采用机车（三轴）最大轴重23t、最高速度160km/h、轨枕配置1760根/km设计，主要适用于特重型轨道。,图35型有挡肩混凝土枕,第一节 轨枕的类型与技术特点,型混凝土轨枕比型混凝土轨枕轨下和中间的承载力分别提高43%和65%，提高了轨道的整体强度。轨枕轨下截面静载能力可以达到210

9、KN，中间截面可以达到170KN。型枕与型枕相比，加宽了枕底宽度，使之与道床的支承面积增加 17%，端部侧面积增加20%，对于提高道床纵横向阻力和轨道稳定性十分有利。型枕长度2.6米，枕底面积7720cm2。,另外，2012年年底，中铁四局公司委内瑞拉DOS CAMINOS制枕厂生产的第一模型预应力混凝土轨枕，模拟试验测量评定，各项技术指标达到线路设计标准，标志着型预应力混凝土轨枕在委内瑞拉试制成功。如图3-6所示。,图36 型预应力混凝土轨枕在委内瑞拉试制成功,第一节 轨枕的类型与技术特点,（二）混凝土轨枕主要类型及特征 混凝土轨枕主要类型及特征，如表31所示。 混凝土轨枕主要类型及特征 表

10、31,第一节 轨枕的类型与技术特点,四、特种混凝土轨枕 1、混凝土宽枕 混凝土宽枕一般都是密铺的，几乎将道床顶面全部覆盖，因此可以防止道床污染,使道床长期保持清洁和减少线路维修,主要用于隧道和大型旅客车站，如图3-7所示。,图3-7 混凝土宽枕示意图,第一节 轨枕的类型与技术特点,2混凝土岔枕 用于道岔，可有效提高道岔的稳定性，轨距、水平、方向等几何尺寸容易保持，并消除了导曲线反超高及道岔爬行等病害，减少维修工作量。 3钢纤维混凝土轨枕 钢纤维混凝土轨枕是在轨枕混凝土中掺入一定数量的钢纤维，以提高轨枕的抗冲击韧性和抗裂、抗拉、抗剪、抗弯、抗疲劳强度。目前主要用于线路加强地段（如钢轨接头、小半径

11、曲线等），现用量很少，有待推广使用。 4混凝土桥枕 用于有碴桥梁上，由于有碴桥上需要设置护轮轨，所以不能使用普通断面的混凝土枕，除有设置基本轨的承轨槽外，还必须设置护轮轨的承轨槽。另外，桥梁外端左右两护轨要向道心弯折（弯折部分长度不小于5m）交合于轨道中心，将轨端切斜成梭头。因此，有砟桥面带护轨的混凝土桥枕分平直段部分桥枕和护轨梭头部分桥枕。,第一节 轨枕的类型与技术特点,五、轨枕配置 轨枕间距与每公里配置的轨枕根数有关。轨枕每公里的铺设标准应根据运量、行车速度及线路设备条件等综合考虑，合理配套，以求在最经济的条件下，轨道具有足够的强度和稳定性。对于运量大、速度高的线路，轨枕应该布置得密一些，

12、以减少钢轨、轨枕、道床及路基面的应力和振动，同时使线路轨距、轨向易于保持。但不能太密，太密则不经济，而且净距过小，也会在一定程度上影响捣固数量。,1轨枕配置根数、间距的规定 （1）轨枕间距尺寸，无缝线路应均匀布置，如表32所示，普通线路的轨枕间距如表32所示。,轨 枕 间 距 尺 寸 表32,第一节 轨枕的类型与技术特点,轨 枕 间 尺 寸 表33,注：表中a、b、c符号的含义见图3-8 非标准长度钢轨的轨枕配置根数和间距，比照表33的规定，通过计算采用接近值，但a值不 得比标准大20mm。,第一节 轨枕的类型与技术特点,（2）线路上的轨枕类型及配置根数，应根据运量、线路充许速度及线路设备条件

13、等确定。允许速度大于120km/h的线路应铺设型混凝土枕，既有型混凝土枕应逐步更换为型混凝土枕。普通线路换轨大修及铺设无缝线路前期工程，除应将失效的轨枕和严重伤损的混凝土枕更换掉外，还应根据运输发展的需要，按表34所列标准，更换为与运营条件相适应的轨枕并补足配置根数。,轨枕类型和配置根数标准 表34,第一节 轨枕的类型与技术特点,2轨枕间距尺寸计算 （1）每节钢轨轨枕配置根数，按下列公式计算：,n=,（3-1）,（3-1）,式中： n每节钢轨轨枕配置根数； N每千米轨枕标准配置根数； L每节钢轨长度（m），不含轨缝。 上式计算所得的n值，采用整数（四舍五入）。,（2）如图38所示，每节钢轨轨枕

14、间距a、b、c值，按下列公式计算：,a=,（3-2）,第一节 轨枕的类型与技术特点,式中 L每节钢轨长度（mm），含一个轨缝（一般采用8mm），钢轨接头采用相错式时为两股相错接头之间的长度； ba与c之间的过渡间距（mm）； c钢轨接头两根轨枕间距（mm），其值系根据钢轨接头构造而定； a除接头轨枕间距（c）和过渡间距（b）外，其余轨枕间距（mm）。 一般abc。如采用b=,，则,a=,（3-3）,第一节 轨枕的类型与技术特点,将计算所得的a值，采用整数。如a值大于表3-3的规定，则每节钢轨（或两股相错接头之间）轨枕配置根数应增加1根。由于n值的改变，重新计算a值（仍采用整数），再根据a及c按

15、下式求出b值。,b=,（3-4）,（3-4）,图3-8 轨枕间距计算图,第一节 轨枕的类型与技术特点,【例题】某线路铺设50kg/m钢轨，长度为21m合拢短轨一根，每千米铺设轨枕标准为1760根混凝土轨枕，试计算轨枕间距a及b? 解：,=,37(根),=,=,569mm,n=,a=,=,569mm,b=,=,561mm,计算结果：abc,且a值与值570mm相比小1mm，符合规定要求。,第一节 轨枕的类型与技术特点,六、轨枕铺设规定 轨枕应按设计技术条件规定的标准铺设，非同类型轨枕不得混铺（除道岔内专用钢枕外）。 1.混凝土枕与木枕、混凝土枕与混凝土宽枕的分界处，距钢轨接头不得少于5根轨枕。木

16、枕与混凝土宽枕之间，应用混凝土枕过渡，其长度不得少于25m。 2.提速道岔铺设木岔枕时，应用2600mm260mm160mm的木枕过渡；两端过渡均不得少于50根。 3.铺设混凝土岔枕时，应用型混凝土枕过渡。 （1）道岔直向过渡枕 vmax120km/h时，道岔直向两端，两端过渡均不得少于50根；160km/h vmax120km/h时，道岔直向两端过渡枕不得少于75根。 （2）道岔侧向过渡（含岔后长岔枕） 18号道岔侧向过渡枕不得少于38根；30号和38号道岔侧向过渡枕不得少于65根。 4.同一岔区道岔与道岔之间应铺设与过渡枕同规格的轨枕。,第二节 普通预应力混凝土枕的预制,一、混凝土轨枕发展

17、概况,回顾我国混凝土轨枕发展的历史，大体可分为三个阶段。,第一个阶段为1958年1980年，是预应力混凝土轨枕研制成功并开始推广应用的阶段。,第二阶段为1981年1995年，是推广应用型枕的阶段。,第三阶段是1995年以后至今的发展，是应用推广型枕并改进型枕的阶段。,第二节 普通预应力混凝土枕的预制,二、混凝土轨枕的生产工艺,预应力混凝土轨枕的生产工艺就其施加预应力而言均为先张法，就其模型是否移动而言可分为流水机组-传送法（模型移动）和台座法（模型不动）。我国混凝土轨枕工厂普遍采用流水机组-传送法生产线，有少数工厂采用先张法台座工艺。图3-9就是我国援建的采用先张法台座工艺的坦桑尼亚坦赞铁路轨

18、枕厂。,图3-9坦赞铁路轨枕厂采用先张法台座工艺,第二节 普通预应力混凝土枕的预制,1.混凝土轨枕流水机组传送法工艺及其特点,中国现行的轨枕流水机组传送法的工艺特点是：,（1）采用25或24联组合钢模型，一次可成型10或8根轨枕。它可以减少预应力钢筋的工艺损耗，又能提高轨枕的生产效率。 （2）为与25联组合钢模型相适应，采用15联组合式振动台，相当于每一对并列轨枕布置一个单元台面。台面之间可以安装升降辊道，以便于轨枕模型在流水线上传送。 （3）轨枕成型采用二次振动工艺。第一次振动为普通振动，第二次振动采用加荷振动，即振动时振动台上有加荷盖板，加荷压力不小于5kPa。由于采用了加荷振动，从而可采用干硬性或低流动性混凝土拌合物，不但节约了水泥，提高了混凝土密实性，还满足了振动成型时模型内分隔轨枕的挡浆板处不致漏浆的工艺要求。 （4）生产流水线由于主要采用了辊道传送，形成闭环工艺流程，实现了轨枕生产工艺的连续性和节奏性，减少了车间的非生产性运输。 （5）现行的轨枕生产线，除生产混凝土轨枕外，只要改变模型，还可生产宽枕、岔枕及其他窄长形的预应力混凝土制品。轨枕按流水机组-传送法进行生产时，每个工序的作业时间是控制轨枕生产效率的主要指标。根据生产水平的不同，目前我国轨枕生产线采用的工序节拍时间一般为3min5min。,下面重点介绍混凝土轨枕的流水机组传送