軌道工程 第三章 有砟軌道

1、第三章 有砟軌道 第一節(jié)第一節(jié) 有砟軌道的結(jié)構(gòu)形式和組成有砟軌道的結(jié)構(gòu)形式和組成第一節(jié)第一節(jié) 有砟軌道的結(jié)構(gòu)形式和組成有砟軌道的結(jié)構(gòu)形式和組成組成部件：鋼軌軌枕聯(lián)結(jié)零件道砟道岔（防爬器、軌距拉桿等附屬軌道部件）第一節(jié)第一節(jié) 有砟軌道的結(jié)構(gòu)形式和組成有砟軌道的結(jié)構(gòu)形式和組成第一節(jié)第一節(jié) 有砟軌道的結(jié)構(gòu)形式和組成有砟軌道的結(jié)構(gòu)形式和組成軌道的作用：軌道的作用：（1）引導機車車輛運行；（2）直接承受由車輪傳來的荷載，并把它分布傳遞給路基或橋隧構(gòu)筑物。對軌道結(jié)構(gòu)本身的要求：對軌道結(jié)構(gòu)本身的要求：（1）足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和規(guī)定的幾何形位；（2）保證列車按規(guī)定的速度安全運行，同時滿足少維修的原則要求

2、第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件作用：作用：將鋼軌固定在軌枕上保持軌距阻止鋼軌相對于軌枕的縱橫向移動在混凝土軌枕的軌道上，提供足夠的彈性第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件軌道結(jié)構(gòu)對扣件的要求：軌道結(jié)構(gòu)對扣件的要求：足夠的強度足夠的耐久性一定的彈性有效地保持鋼軌與軌枕之間的可靠聯(lián)結(jié)系統(tǒng)零件少，安裝簡單，便于拆卸第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件木枕扣件 混合式鐵墊板道釘?shù)诙?jié)第二節(jié) 扣件扣件木枕扣件 混合式第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件木枕扣件 混合式第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件木枕扣件 分開式第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件木枕扣件 分開式第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件木枕扣件第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件混凝土軌枕扣件混凝土軌枕扣件 要求：要

3、求： 扣壓力 （保證鋼軌和軌枕之間具有可靠的聯(lián)結(jié)） 彈性 （減小輪軌之間的沖擊荷載，提高行車平穩(wěn)性，降低 軌道結(jié)構(gòu)部件的應力水平） 可調(diào)性 （方便調(diào)整軌距和水平）第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件混凝土軌枕扣件混凝土軌枕扣件 扣板式扣件扣板式扣件（扣板、螺紋道釘、彈簧墊圈、鐵座、緩沖墊板）第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件混凝土軌枕扣件 扣板式扣件扣板：將鋼軌所受的橫向力傳遞給軌枕；10種尺寸號碼，可滿足不同鋼軌和軌距調(diào)整需要彈簧墊圈：提供彈性，彈性有限用于CHN50及以下鋼軌的軌道第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件 混凝土軌枕扣件混凝土軌枕扣件 彈條扣件：彈條扣件： 彈條型扣件 彈條型扣件 彈條型扣件第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件混凝

4、土軌枕扣件混凝土軌枕扣件 彈條扣件彈條扣件：彈條型扣件第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件混凝土軌枕扣件混凝土軌枕扣件 彈條扣件彈條扣件：彈條型扣件軌距擋板：傳遞橫向力；調(diào)整軌距（多種號碼）軌距擋板尼龍座：多種號碼，兩斜面的厚度不同，可翻轉(zhuǎn)使用，與軌距擋板配合使用，加大軌距調(diào)整量A型用于CHN50鋼軌B型用于CHN60鋼軌第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件混凝土軌枕扣件混凝土軌枕扣件 彈條扣件彈條扣件：彈條型扣件型彈條外形與型彈條相同，用料為優(yōu)質(zhì)彈簧鋼60Si2CrVA，屈服強度和抗拉強度分別提高了42%和36%?？蹓毫Ω?，彈程更大扣壓力更大，彈程更大第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件混凝土軌枕扣件混凝土軌枕扣件 彈條扣件彈條扣

5、件：彈條型扣件無螺栓無擋肩扣件，適用于重載大運量、高密度的運輸條件。優(yōu)點：扣壓力大，彈性好，保持軌距的能力很強，大大減少了扣件的養(yǎng)護工作量。 第二節(jié)第二節(jié) 扣件扣件混凝土軌枕扣件混凝土軌枕扣件 軌下橡膠墊層作用：增加扣件彈性副作用：較軟，增大了鋼軌的垂向和橫向位移解決辦法：合理選擇剛度其他要求：縱向彈性一致，彈性受溫度影響小第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕功能：功能：支承鋼軌保持軌距和方向?qū)撥墝λ饔玫母飨驂毫鬟f到道床上性能要求：性能要求：堅固性彈性耐久性類型：類型：按構(gòu)造和鋪設方法分：橫向軌枕、縱向軌枕和短枕；按使用目的分：用于一般區(qū)間的普通軌枕，用于道岔地區(qū)的岔枕，用于無砟

6、橋梁上的橋枕； 按材質(zhì)分：木枕、混凝土枕、鋼枕。按結(jié)構(gòu)形式分：整體式，組合式，半枕，寬軌枕等。1.木枕木枕（1 1）木枕的優(yōu)點：）木枕的優(yōu)點： 易加工、運輸、鋪設、養(yǎng)護維修； 彈性好，可緩沖列車的動力作用； 與鋼軌聯(lián)結(jié)較簡單； 良好的絕緣性。（2 2）木軌的缺點：）木軌的缺點： 消耗大量優(yōu)質(zhì)木材，價格較高； 易腐蝕、磨損，使用壽命短 ； 強度、彈性不均 第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕2.鋼枕鋼枕非洲、印度（防白蟻）英國（二戰(zhàn)前木材短缺）優(yōu)點：質(zhì)量較輕，易于捆扎碼堆；凹腔內(nèi)填滿道砟，線路穩(wěn)定缺點：用鋼量大第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕3.混凝土軌枕混凝土軌枕第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕3.混凝土軌枕混凝土軌枕第三節(jié)第

7、三節(jié) 軌枕軌枕（1）混凝土枕的優(yōu)點： 縱、橫向阻力較大 剛度大，軌底撓度較平順 高彈性墊層保證軌道彈性均勻 使用壽命長，降低養(yǎng)修費 節(jié)約木材 加工方便，在流水線工廠成批大量加工 （2）混凝土枕的缺點： 不平順處，軌道附加動力增大，對軌下部件的彈性要求更高 3.混凝土軌枕混凝土軌枕第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕預應力軌枕設計原理：長度：過長，軌下截面彎矩過大，軌中截面可能出現(xiàn)正彎矩；過短，端部長度不足以錨固預應力筋，道床應力增大，阻力減小，影響穩(wěn)定。在長度方向的高度：使預應力筋承受拉力。3.混凝土軌枕混凝土軌枕型（2.5m）：已停產(chǎn)，一級干線不得使用。型（2.5m）：應用廣泛，主要用于一般軌道，軸重23

8、t，客車160km/h以下，貨車100km/h以下。型（2.6m）：近幾年開發(fā)研制，主要用于140-160km/h，25t軸重的提速重載線路。第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕4.其他形式的軌枕欣賞其他形式的軌枕欣賞梯子式軌枕梯子式軌枕第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕4.其他形式的軌枕欣賞其他形式的軌枕欣賞框架式軌枕框架式軌枕第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕4.其他形式的軌枕欣賞其他形式的軌枕欣賞德國德國B系列軌枕系列軌枕B70型軌枕型軌枕 B90型軌枕型軌枕 B75型軌枕型軌枕第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕4.其他形式的軌枕欣賞其他形式的軌枕欣賞雙塊式軌枕雙塊式軌枕法國雙塊混凝土枕（法國雙塊混凝土枕（5T型）型） 第三節(jié)第三節(jié) 軌

9、枕軌枕軌枕鋪設軌枕鋪設普通軌道每公里根數(shù)（級差80） 1520-1600-1680-1760-1840-1920 第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕 普通軌道上，鋼軌接頭處車輪的沖擊動荷載大，接頭處軌枕的間距應當比中間的小一些，并且從接頭間距向中間間距過渡時，應當有一個過渡間距，以適應荷載的變化。 每節(jié)鋼軌接下軌枕的間距應當滿足：abc。軌枕鋪設軌枕鋪設普通軌道每公里根數(shù)（級差80） 1520-1600-1680-1760-1840-1920 第三節(jié)第三節(jié) 軌枕軌枕對于無縫線路，不考慮每25m鋼軌長度的軌枕數(shù)，而且型軌枕的強度較高，所以統(tǒng)一采用軌枕間距0.6m，即每公里軌枕數(shù)1667根。第四節(jié)第四節(jié) 道床

10、道床1.道床的功能道床的功能 （1）承受來自軌枕的壓力并均勻地傳遞到路基面上，使之不超過路基面的容許應力； （2）提供軌道的縱、橫向阻力，保持軌道的穩(wěn)定； （3）提供軌道彈性，減緩和吸收輪軌的沖擊和振動； （4）提供良好的排水性能，以提高路基的承載能力及減少基床病害； （5）便于軌道養(yǎng)護維修作業(yè)，校正線路的平縱斷面。鋼軌鋼軌移動移動方向方向道床道床縱向縱向抵抗力抵抗力道床橫道床橫向向抵抗力抵抗力第四節(jié)第四節(jié) 道床道床2.道砟材質(zhì)道砟材質(zhì)要求：質(zhì)地堅硬，有彈性，不易壓碎和搗碎，排水性能良好，吸水性差，不易風化，不易被風吹動或被水沖走。材料：各種石質(zhì)的碎石、天然級配卵石、粗砂、中砂和熔爐礦砟等。選

11、用因素：鐵路運量、列車速度、機車車輛軸重 第四節(jié)第四節(jié) 道床道床3.道砟級配道砟級配（級配是指道砟中不同大小粒徑顆粒的分布） 第四節(jié)第四節(jié) 道床道床巖石路基，滲水土質(zhì)路基及級配碎石路基基床，均鋪設單層碎石道床。非滲水路基應設置雙層道床，其中上層為碎石道砟，又稱為面砟面砟。下層為墊層，又稱為底砟底砟。4.底砟作用底砟作用具有隔斷碎石道砟與路基面直接接觸的作用，可防止路基面因道砟顆粒的擠入而破損；阻止路基的細微顆粒直接滲入上層道砟；降低雨水的下滲速度，防止雨水對路基面的浸蝕，并有截斷底層下毛細水作用的功能。 第四節(jié)第四節(jié) 道床道床第四節(jié)第四節(jié) 道床道床 5.道砟顆粒形狀道砟顆粒形狀 道砟的形狀及表

12、面狀態(tài)對道床的性能有重要影響。一般而言，棱角分明，表面粗糙的集料具有較高的強度和穩(wěn)定性。近似于立方體的顆粒比之扁平、長條形顆粒有較高的抵抗變形和破碎的能力。一般用針狀指數(shù)和片狀指數(shù)來控制長條形和扁平顆粒的含量。 針狀顆粒：長度大于該顆粒平均粒徑1.8倍的顆粒。 片狀顆粒：厚度小于該顆粒平均粒徑0.6倍的顆粒。 針狀指數(shù)和片狀指數(shù)均不能超過50%。第四節(jié)第四節(jié) 道床道床 6.道砟的清潔度道砟的清潔度 道砟中的土團、粉末或其他雜質(zhì)對道床的承載能力是有害的，須控制其含量。土團是指那些泡水后出現(xiàn)軟化，喪失其強度的顆粒。粉末會臟污道床，加速道床的板結(jié)，顯著降低道床的排水功能。粘土團及其它雜質(zhì)含量的質(zhì)量百

13、分率不大于0.5；粒徑0.1mm以下的粉末含量的質(zhì)量百分率不大于1。第四節(jié)第四節(jié) 道床道床道床斷面道床斷面主要特征：主要特征：道床厚度頂面寬度邊坡坡度 第四節(jié)第四節(jié) 道床道床 （1）道床厚度）道床厚度：是指直線上鋼軌或曲線上內(nèi)股鋼軌中心線與軌枕中心線相交處，軌枕底面至路基頂面的距離。 道床的總厚度應能防止路基土擠起，以限制引起道床的變形發(fā)生。正常情況下，道床需要3050cm厚度。最小厚度應不小于1530cm。 （2）道床頂面寬度）道床頂面寬度: 道床頂面寬度道床頂面寬度與軌枕長度軌枕長度及道床肩寬道床肩寬有關。道床肩寬指道床寬出軌枕兩端的部分。道床肩寬應保證足夠的道床橫向阻力道床橫向阻力，以保

14、持道床的穩(wěn)定。雙線軌道頂面寬度應分別按單線設計。無縫線路軌道R800m、有縫線路軌道R600m的曲線地段，曲線外側(cè)道床頂面寬度應增加0.10m。第四節(jié)第四節(jié) 道床道床 （3）道床坡度）道床坡度 道床邊坡的穩(wěn)定主要取決于道砟材料的內(nèi)摩擦角和粘聚力，和道床肩寬有一定的關系。道砟材料的內(nèi)摩擦角愈大，粘聚力愈高，邊坡的穩(wěn)定性就愈好。增大肩寬可以容許采用較陡的邊坡，而減小肩寬則必須采用較緩的邊坡。 無縫線路軌道砟肩應使用碎石堆高15cm，堆高道砟的邊坡坡度應采用1:1.75。第四節(jié)第四節(jié) 道床道床4.道床的變形道床的變形（1）道床變形現(xiàn)象）道床變形現(xiàn)象 道床作為散粒體結(jié)構(gòu)，本身具有彈、塑性，在外荷作用下

15、將產(chǎn)生彈、塑性變形。荷載消失后，彈性變形部分得以恢復，而塑性變形部分則成為永久變形也稱殘余變形。道床殘余變形的不均勻性，導致軌道幾何形位的變化，由此所引起的軌道維修作業(yè)量占維修工作量的70以上。（2）道床變形的原因：）道床變形的原因：道床的殘余變形主要有兩方面的原因:一是在荷載作用下道砟顆粒的相互錯位和重新排列所引起的結(jié)構(gòu)變形；二是由于顆粒破碎、粉化所致道床內(nèi)摩擦角降低形成道床變形。在列車重復荷載作用下，每次荷載作用所產(chǎn)生的微小殘余變形會逐漸積累，最終導致整個軌道的不均勻下沉。第四節(jié)第四節(jié) 道床道床道床變形引起的軌道不均勻下沉道床變形引起的軌道不均勻下沉道床顆粒道床顆粒重新排列重新排列道床顆粒

16、道床顆粒破裂粉化破裂粉化第四節(jié)第四節(jié) 道床道床道床下沉規(guī)律道床下沉規(guī)律兩個階段： 初始急劇下沉階段 后期緩慢積累階段變形機理: 初始急劇下沉階段： 道砟顆粒在荷載作用下壓實的過程 后期緩慢積累階段： 道砟顆?？朔舜四プ枇ο騼蓚?cè)流動的過程第四節(jié)第四節(jié) 道床道床日本的計算模型日本的計算模型式中右側(cè)第一項相當于道床初始急劇下沉階段，即道床的壓實過程，其中系數(shù) 、 表示壓實程度。右側(cè)第二項表示道床的后期緩慢下沉累積階段,系數(shù)是表示道床下沉進展的指標。xyx)e1 (第四節(jié)第四節(jié) 道床道床道床污臟道床污臟第四節(jié)第四節(jié) 道床道床外界臟污物的侵入（如從運輸車上落下的碎礦石和碎煤屑)道砟顆粒因重復荷載、振動

17、、摩擦等形成的碎粒來自于底砟的顆粒和路基泥漿上升至面砟中堵塞道床孔隙形成道床積水形成翻漿冒泥或道床板結(jié)道床失去彈性，降低穩(wěn)定性，影響正常工作來源來源后果后果我國鐵路規(guī)定：碎石或篩選卵石道砟的污臟率達35%時，道砟贏全部清篩或更換。病害病害 第五節(jié)第五節(jié) 其他軌道部件其他軌道部件防爬器防爬器：應用范圍：應用范圍：主要用于木枕軌道，我國在大坡道混凝土軌枕有時也使用作用：作用：增加鋼軌與扣件之間的阻力穿銷式防爬器：穿銷式防爬器：第五節(jié)第五節(jié) 其他軌道部件其他軌道部件防爬器防爬器：應用范圍：應用范圍：主要用于木枕軌道，我國在大坡道混凝土軌枕有時也使用作用：作用：增加鋼軌與扣件之間的阻力穿銷式防爬器：穿

18、銷式防爬器：第五節(jié)第五節(jié) 其他軌道部件其他軌道部件軌撐：軌撐：應用范圍應用范圍：小半徑曲線軌道外股鋼軌的外側(cè)道岔尖軌部位，基本軌的外側(cè)作用作用：提高鋼軌的橫向剛度第五節(jié)第五節(jié) 其他軌道部件其他軌道部件軌撐：軌撐：應用范圍應用范圍：小半徑曲線軌道外股鋼軌的外側(cè)道岔尖軌部位，基本軌的外側(cè)作用作用：提高鋼軌的橫向剛度第五節(jié)第五節(jié) 其他軌道部件其他軌道部件軌距拉桿：軌距拉桿：一根桿件將兩根鋼軌連接起來作用作用：提高鋼軌的橫向穩(wěn)定性，提高軌道保持軌距的能力第五節(jié)第五節(jié) 其他軌道部件其他軌道部件 第六節(jié)第六節(jié) 特殊地段的軌道過渡段特殊地段的軌道過渡段為保證列車安全平穩(wěn)運行，要求動力學性能不同的結(jié)構(gòu)物之間平順連接。第六節(jié)第六節(jié) 特殊地段的軌道過渡段特殊地段的軌道過渡段幾何形位平順連接動力特性平穩(wěn)過渡典型情況：路基與橋梁連接典型情況：路基與橋梁連接為保證列車安全平穩(wěn)運行，要求動力學性能不同的結(jié)構(gòu)物之間平順連接。第六節(jié)第六節(jié) 特殊地段的軌道過渡段特殊地段的軌道過渡段幾何形位平順連接動力特性平穩(wěn)過渡典型情況：路基與橋梁連接典型情況：路基與橋梁連接路基與橋梁的剛度差異，引起軌面位移響應不一致路基與橋梁沉降不均勻，在過渡點易產(chǎn)生變形差，使軌面彎折對過渡段路基進行處理對