轨枕

1.轨枕形状
混凝土枕截面为梯形，上窄下宽。

梯形截面可以节省混凝土用量，减少自重，也便于脱模，如图2-6所示。

轨枕顶面宽度应结合轨枕抗弯强度、钢轨支承面积、轨下衬垫宽度、中间扣件尺寸等因素进行综合考虑加以确定。

轨枕顶面支承钢轨的部分称为承轨槽，做成1:40的斜面，以适应轨底坡的要求。

轨枕底面在纵向采用两侧为梯形、中间为矩形的形状，两端有较大的道床支承面积，以提高轨枕在道床上的横向阻力。

当中间部分不支承时，能使钢轨压力R与道床反力q的合力尽量靠拢，有利于防止枕中截面出现过大的负弯矩。

轨枕底面宽度应同时满足减少道床压力和便于捣固两方面的要求。

底面上一般还作出各种花纹或凹槽，以增加轨枕与道床间的摩阻力。

2.轨枕长度
轨枕长度与轨枕受力状态有关。

根据图2-5三种不同支承情况，对不同轨枕长度进行计算表明，长轨枕可以减少中间截面负弯矩，但轨下截面上正弯矩将增大，两者互相矛盾，一般应以轨下截面正弯矩与枕中截面负弯矩保持一定比例来确定轨枕的合理长度。

混凝土枕长度一般在2.3～2.7m之间，我国Ⅰ、Ⅱ型枕长度均为2.5m。

为适应铁路高速、重载发展的需要，国外向增加轨枕长度的方向发展，在主要干线上普遍采用长度2.6m的轨枕。

有关试验结果表明，轨枕长度增加有以下优点：可减少枕中截面外荷载弯矩，以提高轨枕结构强度；提高纵横向稳定性和整体刚度，改善道床和路基的工作状况，对无缝线路的铺设极为有利；提高了道床的纵横向阻力，可适当减少轨枕配置根数。

我国设计的Ⅲ型轨枕长度有2.6m和2.5m两种。

3.轨枕高度
混凝土枕的高度在其全长是不一致的，轨下部分高些，中间部分矮些。

这是因为轨下截面通常在荷载作用下产生正弯矩，而中间截面则在荷载作用下产生负弯矩。

而混凝土枕采用直线配筋，且各截面上的配筋均相同，所以配筋的重心线在轨下部分应在截面形心之下，而在中间部分则应在截面形心之上，如图2-6所示。

这样对混凝土施加的预压应力形成有利的偏心距，使混凝土的拉应力不超过允许限度，防止裂缝的形成和扩展。

图2-6 混凝土枕配筋重心线示意图
a—轨下截面形心b—中间截面形心c—应力筋重心线
（三）混凝土岔枕
20世纪70~80年代研制混凝土岔枕。

混凝土岔枕能较好地保持道岔纵横向位置、各部轨距、水平，减少道岔部件应力，保证道岔与区问线路轨下基础刚度基本一致，延长使用寿命。

我国9号、12号单开道岔、部分特殊道岔、提速道岔、大号码道岔均配有混凝土岔枕。

（四）混凝土桥枕
混凝土桥枕有一般和宽枕2种，分别有护轮轨平直段部分用桥枕和护轮轨梭头部分用桥枕，均为带挡肩型式全长为2500 mm。

桥枕预留安装护轮轨扣件的锚固孔，适用于需要铺设护轮轨的有砟桥面上及路肩挡土墙地段。

（五）我国混凝土枕现状
我国铁路使用的混凝土枕，随着轨道设计荷载（轴重、速度、通过总重）的增加，轨枕
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截面的设计承载弯矩也有所加强。

在设计中，主要采用提高混凝土等级，增加预应力和截面高度等措施。

目前使用的Ⅰ型和Ⅱ型枕，其外形尺寸完全相同，我国混凝土轨枕主要尺寸见表2-12所示。

表2-12 我国混凝土枕主要尺寸
轨枕
类型 主筋 数量 混凝土 等级 截面高度(mm) 截面宽度(cm) 底面积(cm 2) 质量 (kg) 长度 (cm) 轨下 中间 端部 轨下 中间 Ⅰ 36φ3
C48 20.2 16.5 29.45 27.5 25 6588 251 250 Ⅱ 44φ3
4φ10
C58 20.2 16.5 29.45 27.5 25 6588 251 250 Ⅲ
10φ7
8φ7.8 C60 23.0 18.5 30.0 28.07720 320 260
国内的I 型、Ⅱ型、Ⅲ型枕的主要设计参数见表2-13。

表2-13 国内轨枕统计
轨枕类型 I 型
Ⅱ型 Ⅲ型 预应力筋配置
36Φ3.0
4d8.2 44Φ3.0 4d10.0
16Φ5.0 8（Φ7.5~Φ7.8） 10Φ7.0 预应力筋用量（kg ）
5.1
6.2
7.85~
8.0 初始张拉力（kN ）
267 327 423 设计承载弯矩
（kN·m ）
11.9 -8.0 13.3 -10.5 19.05 -17.30 抗裂弯矩（kN·m ）
17.7 11.9 19.3 -14.0 27.90 -22.50 扣件类型 70型扣扳式
弹条I 型 弹条I 型 （a ）型-弹条Ⅱ型
（b ）型-弹条III 型
1.Ⅰ型轨枕
Ⅰ型混凝土轨枕的承载能力是按轴重21t 、最高速度85km/h 、铺设密度1840根/km 设计的。

随着国民经济和铁路运输发展，我国铁路牵引动力已经发生了很大变化，机车车辆的轴重不断提高，年通过总质量也不断增长，Ⅰ型混凝土枕已不能适应这些外部条件的变化，破损加剧，寿命缩短。

因此，在我国正线铁路上正逐步被淘汰下道。

2.Ⅱ型轨枕
Ⅱ型轨枕的设计是根据重载线路承受荷载大，重复次数多的特点，采用疲劳可靠性进行设计的。

设计标准是按年运量60Mt ，轴重机车25t 、货车23t ，最高行车速度120km/h ，铺设6Okg/m 钢轨。

与I 型轨枕相比，轨下截面正弯矩的计算承载能力提高13%～25%，中间截面正弯矩提高约8.8%，中间截面负弯矩提高14%～41%。

J-2型轨枕是采用4根直径1Omm 的高强度钢筋，C58级混凝土。

Ⅱ型轨枕是目前我国轨枕中强度较高的类型，基本上能适用于次重型、重型轨道。

Ⅱ型轨枕的不足是安全储备还不够大，对提高轨道的整体稳定性能力还不足。

现场使用情况调查表明，在重型、次重型轨道上使用的轨枕，在某些区段出现轨中顶面横向裂缝、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，轨枕年失效下道率平均约1.2%。

由
此可知，Ⅱ型轨枕难以适应重型和特重型轨道的承载条件。

为适应强轨道结构的要求，又研制了Ⅲ型轨枕。

3.Ⅲ型轨枕
Ⅲ型轨枕是从1988年开始，由铁道部专业设计院、铁道部科学研究院等单位研制，分有挡肩和无挡肩两种形式。

为适应不同线路的需要，长度有2.6m 和2.5m两种，其结构强度相同。

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。

有挡肩2.6m长Ⅲ型轨枕如图2-7所示。

图2-7 有挡肩2.6m长Ⅲ型混凝土轨枕
Ⅲ型枕的主要特点：
（1）结构合理，强化了轨道结构。

由于轨枕长度增加到2.6m，并适当加宽了枕底，使枕下支承面积约增加了17%，端侧面积约增加20%，轨枕质量约增加31%。

因此，可有效提高道床的纵、横向阻力，减缓重载运输所产生的道床累积变形，提高线路的稳定性；
（2）轨下和中间截面的设计承载力，较Ⅱ型轨枕分别提高了约43%和65%。

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。

无纵、横向移动，有利于保持轨道的几何形位，减少养护维修工作量。

此外，为适应山区铁路运营条件，在Ⅲ型混凝土轨枕设计荷载条件下，主要对轨枕挡肩结构及相应的挡板座进行了重新设计，可提高挡肩极限承载能力一倍以上，有效地解决混凝土枕挡肩易破损的问题。

四．其它轨枕
（一）混凝土宽枕
预应力钢筋混凝土宽枕长度与普通混凝土枕长度相同，宽度约为混凝土枕的两倍。

其制造工艺基本上与混凝土枕相同。

由于混凝土宽枕宽度较大，直接铺设在预先压实的道床面上，在制造中对其厚度的控制比较严格。

混凝土宽枕在道床上是密排铺设，每公里铺1760块，每块枕上安装一对扣件，由钢轨传来的力处于宽枕轴线的对称位置，图2-8为混凝土宽枕轨道平面示意图。

混凝土宽枕由于宽度较大，在纵横两个方向上都有弯矩作用，是一块支承在弹性基础上的板，与普通混凝土枕相比，它具有以下优点：
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