轨道结构理论与轨道力学(轨枕)

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Ⅲ型枕分有挡肩和无挡肩两种形式，分别 简称为ⅢA和ⅢB型混凝土枕。

与Ⅰ、Ⅱ型枕一样，ⅢA型采用有螺栓扣件， 与弹条Ⅱ型扣件配套使用；ⅢB型枕采用预 埋铁座，与弹条Ⅲ型扣件配套使用。 长度为2.6m时为A、B型，2.5m时为a、b型。

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第三节 我国其他混凝土轨枕结构特点
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除主型的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型混凝土枕外，我 国还有各类较多的其他型式的混凝土轨 枕，主要有： 用于区间的混凝土宽轨枕 用于道岔的混凝土岔枕 用于桥梁的混凝土桥枕
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3.按使用地点分
普通轨枕 岔枕
桥枕
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二、混凝土枕发展的原因及优缺点
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1.混凝土枕发展的原因

优质木材的缺乏

预应力技术的发展 橡胶技术的发展

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2.混凝土枕的优缺点


使用寿命 轨道稳定性 质量均衡性 线路弹性
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三、我国混凝土枕的发展过程

1953年，开始 1957年，首批使用 1961年，弦61A 1965年，弦61 1969年，弦69，筋69，Ⅰ型枕定型
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橡胶垫变形严重
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木枕腐朽
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木枕线路上因扣件阻力不够造成大轨缝
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小半径曲线木枕地段的防脱护轨
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曲线地段加设轨撑
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木枕地段的轨距拉杆
68
设置石撑
69
设置弹性扣件
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二、混凝土枕的问题及加强措施 ▼挡肩破损 ▼轨距挡板座上爬 ▼扣件断裂 ▼轨下胶垫破裂、变形 ▼接头病害突出
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（2）设计技术条件 容许应力法设计。 枕上动压力150kN。 轨枕中截面承载能力170kN、轨下截面 承载能力210kN。 轨下截面正弯矩180kN.m、中间截面正 弯矩7.2、中间截面负弯矩－14kN.m。
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五、预应力混凝土轨枕的试验方法
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1.轨枕静承载能力试验（三点弯试验）


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第二节 我国主型混凝土轨枕结构特点
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一、 Ⅰ型预应力钢筋混凝土轨枕
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Ⅰ型混凝土枕包括： 弦Ⅱ61A、弦61、筋61 弦65B 弦79、筋79型，84年定名为S1型（Ⅰ 型枕） 1981年停止生产。
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Ⅰ型枕即为79型枕，配筋与69型枕相同， 外形与81型（Ⅱ型枕）相同，强度与69 型枕相同。



钉孔纵裂严重 枕中承载力不足 通过现行的静载检验值困难
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S-2型枕：采用8φ3mm钢丝配筋的S-2型混凝土枕， 因钢丝的工艺性能欠佳，轨枕质量不稳定，已停止 生产。 YⅡ-F型轨枕：采用8φ7mm配筋，由于布筋不合理， 轨枕难于通过性能检验。 TKG-Ⅱ型混凝土枕：布筋合理，提高了Ⅱ型枕的 使用性能，但上排钢筋混凝土保护层略显不足。
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混凝土枕挡肩开裂
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轨距挡板座上爬
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扣件折断
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10mm轨下胶垫时的加强Ⅲ型弹条扣件
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轨下胶垫14mm时的加强Ⅲ型弹条扣件
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加强III 型弹条扣件的性能
弹条类型 III 型 弹 条 加强Ⅲ型 弹条 设计弹程 （mm） 13 14 单个弹条扣 压力（kN） 11.240 12.590 最大应力/ 容许应力 （Mpa） 1290/ 1300 1420/ 1600
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（4）轨下断面承载能力提高13%，枕中断面负弯矩 承载能力提高40%。 （5）混凝土强度由C50提高至C60 （6）轨枕中段不需要再掏空，但不捣固。 （7）道床横向阻力约为9kN/枕，纵向阻力约为 15kN/枕。
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Ⅱ型混凝土枕基本适应次重型及以下的轨道。随 着铁路运输条件的变化，Ⅱ型混凝土枕原有的某 些参数已不能满足轨道结构的发展要求。
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1981年，弦81，筋81 1984年，Ⅱ型枕定型 1995年，TKⅢ型 2000年，Ⅲ型枕定型
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四、我国混凝土枕的设计技术条件
1.Ⅰ型轨枕 （1）使用条件： 建设型机车，轴重210kN；运行速度 85km/h； 50kg/m轨道，铺设密度1840根/km。 （2）技术条件（缺）
23.7
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岔枕的设计承载能力
截面部位 承轨槽处 非承轨槽处 截面疲劳承载弯矩（kN.m） 正弯矩 负弯矩 53.7 70.6 -47.1 -47.1
50年内，正弯矩失效概率为2%，负弯矩失效 概率为0.0014%。比Ⅱ型枕的设计可靠度 高得多（实际应用中没有如此高）。
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主要结构特点



轨下截面：
P
⊙每1000根轨 枕抽样3根。 ⊙加载速度不 大于3kN/s，加 至规定值后稳 定3min。 ⊙承载时用5倍放大镜观 察受拉区有无裂纹。
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60cm

中间截面：
P
60cm
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2.轨枕疲劳试验 试验加载方法与静载三点弯相同。

试件6根轨枕，3根做轨下截面疲劳、3根 做中间截面疲劳。 最大加载为静承力的80%，荷载循环系 数0.2。疲劳加载次数2百万次。 试验结束时残余裂纹宽度不超过0.05mm。


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新Ⅱ型轨枕：
161

100 244.44


主要截面的混凝土最 大预压应力值略有下 降； 混凝土保护层、预应 力钢筋净距均满足要 求。
165

设计承载能力满足荷 载弯矩的要求； 轨下和枕中的承载能 力分别提高6.9%和 14%；单根轨枕的计 算底面积增加 125mm2；单根轨枕 质量增加约22kg；
76型宽轨枕底面
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8φ8.2预应力钢筋或60φ3预 应力钢弦，C60混凝土
465 470
170
550 550
150
轨下截面
枕中截面
76型宽轨枕断面及配筋
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设计技术条件
（1）使用条件 电力机车、轴重230kN，运行速度160km/h。 （2）强度要求 轨下截面下弯矩31.1kN.m（Ⅱ12.4,Ⅲ18.0) 中间截面负弯矩－27.9kN.m （Ⅱ－9.61,Ⅲ14.0) 中间截面正弯矩19.6 kN.m （Ⅱ无,Ⅲ7.2)
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主要类型


62型单孔及5孔宽轨枕 65－A型（钢弦）、65－B型（钢筋） 弦72型、筋72型 弦76型、筋76型
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结构特点
200(Ⅱ2 30)mm 165(Ⅱ20 4)mm 150(Ⅱ16 5)mm
250cm
76型宽轨枕侧面
50

重量530kg/枕。
542mm（Ⅱ294.5、Ⅲ320)
厚度240mm，比Ⅲ型枕260mm略小 底宽300mm，比Ⅲ型枕320mm略小 8φ 8.2预应力钢筋，总张力432kN，比Ⅲ 型枕总张力422kN略大。 C60混凝土 Ⅲ型枕的可靠度应该比较高
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第四节 轨枕的病害及加强措施
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一、木枕的问题及加强措施
▼木枕线路的主要问题是容易腐朽，保持轨距的能 力不够。 ▼加强措施主要有：防脱护轨、轨撑、轨距拉杆、 石撑、采用弹打扣件等。
43 28 28 28 38
36
36 36 46
26
76 26 204.5

增加了12%握裹面积， 轨下承载能力提高6%， 枕中承载能力提高3%。

钢筋分布均匀，钢筋附 近的混凝土压应力小， 混凝土收缩徐变引起的 预应力损失减小。轨枕 断面高应力区不易连通， 对轨枕受力有利。 37
6
165

在不改变Ⅱ型枕截面和 配筋率前提下，采用10 根φ6.25 mm的螺旋钢 筋，按梅花状排列。
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二、Ⅱ型预应力钢筋混凝土枕
型、 YⅡ-F型、 TKG-Ⅱ型、 新Ⅱ型等。
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与Ⅰ型枕相比， Ⅱ 型枕的改变：
（1）外型尺寸不变； （2）J－2型的钢筋由4根8.2mm增加至6根，预应力 钢筋由4.24kg增加至6.17kg。总预张力由222kN增 加至330kN。 （3）S－2型的钢弦由36根3mm增加至44根，预应力 钢弦由4.995kg增加至6.105kg。总预张力由267kN 增加至327kN。
螺栓孔距214 120º 1/40 170 200 155 60cm掏空 250cm
69型轨枕侧面 25
端头变平，170变 为230 1/40 230 204
螺栓孔距214 120º
C50混凝土
165 60cm掏空 250cm
轨下厚度由200变 为204
中间厚度由155变 为S1的165， J1的175
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一、预应力钢筋混凝土宽轨枕
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概 况

自1957年试制试铺混凝土宽轨枕，至 1982年终止。 目前在线路上使用的宽轨枕线路约有 200km 因养护维修设备不配套，我国目前在用 的宽轨枕线路在陆续拆除，改铺主型混 凝土枕
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宽轨枕的主要优点

重量大、线路稳定、道床受力小。 有效防止道床脏污，清筛周期可延长至 15年。 适应性强。 维修作业少，约为1/3-1/4。 整齐美观

预应力钢筋用10φ7mm压痕钢筋，重量 7.85kg/根（J－2型6.17）。
预应力钢筋总预张力422kN（J－2型 330kN）。
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重量340kg/根（Ⅱ型250kg）。 道床横向阻力15kN（Ⅱ型9kN）、纵向 阻力24 kN（Ⅱ型15kN） 。 与Ⅱ型枕相比，轨下和中间截面的承载 力分别提高了43%和65%。
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（3）设计方法 可靠度设计，寿命50年 50年内轨下截面正弯矩失效为8%，中间 截面负弯矩失效为10%。 失效标准，承载条件下裂纹宽度大于 0.3mm，不承载条件下裂纹宽度大于 0.03mm。