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軌枕
來源:互聯網

軌枕又稱枕木,是鋪在鐵道線上的一個重要構件。

軌枕通常用木頭、特制的鋼筋混凝土或鋼材制成。它的主要功能是支撐鋼軌,確保列車平穩運行,同時承受來自鋼軌的各項壓力,并將這些壓力彈性地傳布于道床。軌枕還起到保持鋼軌位置、方向和軌距的作用。列車經過時,它可以適當變形以緩沖壓力,但列車過后還能盡可能恢復原狀。

依據組成材料的不同,軌枕的發展歷程大致可以分為四個階段。自鐵路技術發展開始,由于各國木材資源豐富,木材首先成為軌枕材料。19世紀中下葉,人們發現木材易受天氣及外部環境因素影響,同時,世界范圍內的鋼鐵制造業開始蓬勃發展,鋼枕開始出現,包括歐洲在內的世界各地開始了對鋼枕的使用。19世紀末,法國設計了世界上第一個鋼筋混凝土軌枕,自此以混凝土為原材料的軌枕開始了在鐵路行業的應用,第二次世界大戰期間,混凝土軌枕的產量不斷增加,隨著混凝土枕不斷發展,它形成了以雙塊式及整體式為代表的兩大種類。20世紀末,隨著各種新型材料的使用,出現了樹脂軌枕、橡膠軌枕等其他合成軌枕。

歷史沿革

軌枕最早是采用木材制造的。木材的彈性和絕緣性較好,加上重量輕和更換簡便的優點,經過防腐處理的木枕,使用壽命也大大延長,在15年左右。所以,最早世界上90%的鐵路都使用木制軌枕。

19世紀中下葉人們發現木材易受天氣及外部環境因素影響,同時,世界范圍內的鋼鐵制造業開始蓬勃發展,鋼枕開始出現,包括歐洲在內的世界各地開始了對鋼枕的使用。19世紀末,法國設計了世界上第一個鋼筋混凝土軌枕,自此以混凝土為原材料的軌枕開始了在鐵路行業的應用第二次世界大戰期間,混凝土軌枕的產量不斷增加,隨著混凝土枕不斷發展,它形成了以雙塊式及整體式為代表的兩大種類。

許多國家從20世紀50年代起,開始普遍生產鋼筋混凝土軌枕。國鐵集團自1957年起也大量采用預應力混凝土軌枕,截至1983年底已鋪設約6445萬根。1983年年產量400萬根以上,約占世界預應力混凝土軌枕年產量(約為1500萬根)的四分之一。20世紀末,隨著各種新型材料的使用,出現了沒藥樹軌枕、橡膠軌枕等其他合成軌枕。

分類

可分為木枕、鋼枕和混凝土枕。

木枕

軌枕最先采用木材制造,木材的彈性和絕緣性較好,受周圍介質的溫度變化影響小,質量小,加工和在線路上更換簡便,并且有足夠的位移阻力。經過防腐處理的木枕,使用壽命也大大延長,在15年左右。所以,鐵路早期大量使用木枕。據統計,在木枕使用高峰期,全世界大約鋪設了30多億根而且大多數是松木

木枕的主要優點是彈性好,可緩和列車的沖擊作用;易加工,安裝、運輸、鋪設、養護維修方便,可以直接使用與木枕相同的設備和緊固件;與鋼軌連接比較簡單;有較好的絕緣性能等。但木枕要消耗大量優質木材,由于資源有限,因而其價格較貴。

木枕的主要缺點是易腐朽、磨損,使用壽命短,這也有來自生產工藝水平的原因。其次是木材種類和取用部位的不同,導致木枕強度、彈性不完全一致,在列車作用下會造成軌道不平順,增大輪軌動力作用。

鋼枕

隨著森林資源的減少、人們環保意識的增強和科學技術的發展,20世紀初,有些國家開始生產鋼枕和鋼筋混凝土枕,以代替木枕。然而,因為鋼枕的金屬消耗量過大,造價不菲,體積也笨重,沒有推廣開來,只有德國等少數國家還在使用。

從鐵路發展的最早時期起,鋼枕曾在木容易被白蟻和腐蝕菌類侵蝕的熱帶鐵路線上被廣泛采用。其具有生產過程簡單、承受荷載大、可提供較大的縱/橫向阻力、牢固地保持軌距可通過電焊進行破損修補等優點。但鋼枕較其他軌造價高,在有絕緣需要的線路上不能使用,容易被酸性土壤、工業氣體,潮濕和有鹽分的空氣侵蝕,并且在列車通過時產生的噪聲較大。目前,鋼枕的使用數量較少,在1949年以前,中國曾在米軌鐵路東北地區鋼鐵企業專用線上鋪設過,在提速道岔特殊部位也曾使用過。城市軌道交通僅在大跨橋梁縫處等特殊地段使用過鋼枕。

混凝土枕

許多國家從20世紀50年代起,開始普遍生產鋼筋混凝土枕。混凝土枕的優點是質量大(200~500kg)、穩定性好,有利于無縫線路的穩定性;不受氣候影響,使用壽命長(一般50年左右);材源較多,能保證均勻的幾何尺寸,軌道彈性均勻,平順性好;扣件易于更換;設計鋪設的空間大,制造相對簡單,可以滿足鐵路高速、大運量的要求,而且養護工作量小,損傷率和報廢率比木制軌枕要低得多。缺點是彈性差、絕緣性能低,更換較困難。

按混凝土枕配筋方式分類

可分為普通鋼筋混凝土枕和預應力混凝土枕。

普通鋼筋混凝土枕

抗彎能力差,容易開裂,已被淘汰。

預應力混凝土枕

在軌枕制造時給混凝土施加一定的預壓應力,因此抗裂性能好,用鋼量少。所以混凝土枕全稱是預應力鋼筋混凝土軌枕。

按預應力混凝土枕施工方法分類

分為先張法和后張法預應力混凝土枕。中國主要采用先張法預應力混凝土。

按先張法預應力混凝土枕型號分類

為了統一預應力混凝土枕的名稱,中國又將混凝土枕分為:Ⅰ型軌枕、Ⅱ型軌枕、Ⅲ型軌枕,其中Ⅰ型軌枕在1980年以前制造,并已停產,在一級干線上不允許使用。Ⅱ型軌枕適應次重型及以下軌道,廣泛使用的是混凝土軌。Ⅲ型軌枕是最新開發研制的,主要運用于提速重載鐵路。重載鐵路、高速鐵路均采用Ⅲ型軌枕。

按混凝土枕結構形式分類

可分為整體式、組合式(簡稱雙塊式)和短枕式。

整體式混凝土枕

整體式混凝土枕整體性強,穩定性好,易于生產;中國和大部分國家采用整體式預應力混凝土枕。

組合式混凝土枕

組合式混凝土枕由2個鋼筋混凝土塊和1根鋼桿連接而成。

短枕式混凝土枕

短枕式混凝土枕由2個鋼筋混凝土塊組成。

按軌枕用途分類

可分為普通混凝土軌枕、混凝土橋枕和混凝土岔枕。

特種混凝土軌枕

混凝土寬枕

混凝土寬枕(軌枕板)長度與普通混凝土枕長度相同,寬度約為混凝土枕的2倍,其制造工藝基本上與混凝土枕相同。由于混凝土寬枕寬度較大,直接鋪設在預先壓實的道床面上,在制造中對其厚度的控制比較嚴格(因比混凝土枕薄一些)。

混凝土寬枕在道床上是密排鋪設,每千米鋪1760塊,每塊枕上安裝一對扣件,由鋼軌傳來的力處于寬枕軸線的對稱位置。由于支承面積大,與混凝土枕比較,軌道下沉量明顯減小,能減緩道床永久變型的積累,道床應力及振動加速度較小,在道床壓實穩定的前提下,線路變形小,線路平順,軌道結構得到加強;維修工作量減小,一般為混凝土軌枕線路的1/4~1/2;寬枕間的縫隙經封閉后,可以防止雨水、臟物侵入道床,從而有效地保持道床的整潔,延長道床清篩周期;外觀整潔,便于清掃,適合在長大隧道、大型客貨站站場內鋪設使用。

彈性軌枕

高速鐵路對軌道的高平順性、高穩定性、高可靠性、高耐久性的要求越來越嚴格。有砟軌道在長期的高速列車載荷反復作用下已達到承載能力的極限,表現為礫石道床的破壞不斷加劇,由于行車密度大,可用的維修時間越來越少。為此,不得不采取鋪設重型鋼軌和重型軌枕來強化有砟軌道的技術對策。這雖然可以改善有砟軌道狀態的持久均衡性及有利于高速行車和既有線提速的實施,但另一方面,軌道剛度也會隨之增大,又不利于輪軌動態相互作用關系,僅靠低剛度軌下膠墊來緩和高速輪軌動力沖擊作用是遠遠不夠的。為了解決軌道彈性問題,出現了以降低軌道剛度、提高軌道彈性和降低軌道振動、噪聲為主要目的的彈性軌枕軌道結構。彈性軌枕軌道是指在軌枕底部設置彈性墊層以提高軌道彈性的軌枕,有些在軌枕側面也設置彈性墊層,根據其使用目的不同,分有砟道床用彈性軌枕和無砟軌道用彈性軌。

新型合成軌枕

新型合成軌枕由硬質彈性聚氨酯泡沫塑料制成,具有以下特點:(1)質量輕,強度高,不透水,不吸濕,絕緣,吸音,耐油,耐化學腐蝕等。(2)尺寸穩定,現場打孔、定位方便,便于加工(能進行與木材同樣的加工,如開槽、鉆孔、磨削、打釘、黏結、涂漆等);道釘、螺釘的拉拔強度大,反復釘人時的保持率也高;耐疲勞性能好,使用壽命長。(3)彈性好,擁有其他枕木材料無法比擬的減振性能;同時,還能通過開孔型的硬泡結構起到較好的吸音、消聲作用。

作用和特點

軌枕是軌道的基礎部件,它承墊于鋼軌之下,將鋼軌所承受的壓力和應力分散傳遞到道床上,同時有效地保持鋼軌的軌距和方向。應具有必要的堅固性、彈性和耐久性,能固定鋼軌,抵抗縱向和橫向位移。

軌枕依其構造及鋪設方法可分為橫向軌枕、縱向軌枕及短枕等。橫向軌枕與鋼軌垂直間隔鋪設,是一種最常用的軌枕。縱向軌枕一般僅用于特殊需要的地段。短枕是在左右兩股鋼軌下分開鋪設的軌枕,常用于混凝土整體道床。軌枕按其使用目的分為用于一般區間的普通軌枕、用于道岔上的岔枕、用于無砟橋梁上的橋枕。

形狀和長度

軌枕的截面

(1)混凝土枕截面為梯形,上窄下寬。梯形截面可以節省混凝土用量,減少自重,也便于脫模。

(2)軌枕頂面支承鋼軌的部分稱為承軌槽,做成1:40的斜面,以適應軌底坡的要求。

(3)混凝土枕的高度在其全長是不一致的,軌下部分高些,中間部分矮些。這是因為軌下截面通常在荷載作用下產生正彎矩,而中間截面則在荷載作用下產生負彎矩。

(4)軌枕底面在縱向采用兩側為梯形、中間為矩形的形狀,兩端有較大的道床支承面積,以提高軌枕在道床上的橫向阻力。

軌枕的長度

Ⅰ型軌枕、Ⅱ型軌枕、Ⅲa(有擋肩)型軌枕,長度為2.5m;Ⅲb(無擋肩)型軌枕,長度為2.6m。道岔用的岔枕長度為2.6~4.8m(木岔枕)或2.4~4.9m(混凝土岔枕)。

軌枕的布置

每千米配置軌枕根數

國鐵集團規定:木枕軌道為1440~1920;混凝土枕軌道為1440~1840。

間距

軌枕間距也是軌道設計中的重要參數之一。軌枕間距大小與每公里鋪設的軌枕數有關,而每公里鋪設的軌枕數與列車速度、機車車輛軸重及鋼軌、軌枕類型有關。中國鐵路每公里軌枕數最少是1520根,一般是在一些次要線路和站場線路上,以后各級為每公里增加軌枕80根,即每公里1600,1680,1760,1840根,最多是每公里1920根。每公里軌數越多,軌間距越密,超過每公里1920根軌枕,則在線路維修養護搗固軌枕時就會發生困難。中國使用最多的是每公里1680,1760和1840根三種軌間距,也即每根25m長鋼軌的軌枕數分別為42根、44根和46根。一般在鋼軌接頭處的軌枕間距稍小,靠近接頭——孔的軌枕間距次之,其余的軌枕間距一樣。

安全規程

1、軌枕公路運輸應使用帶有固定架的車輛,運輸車應與軌枕尺寸相適應,裝車層數不多于6層,裝車后應綁扎牢固,嚴防運輸途中發生位移。

2、軌枕鐵路運輸應按鐵路部門批準的裝車方案進行裝車。

3、裝車時,每摞軌枕之間塞兩塊三角楔木,防止軌枕運輸過程中碰撞、損壞。

4、扛運軌枕應符合下列規定:

(1)抬運混凝土枕應4人一根;橋枕、岔枕等應增加扛抬人員。

(2)抬運軌枕時,掛枕應牢靠,抬運應平穩,放置時步調應一致。

(3)單人扛運木枕應有固定人員搭肩。到達指定地點放置時,應先將木枕一端著地,使木枕豎立,然后放下,不應聳肩摔擲,避免碰撞他人。

5、軌枕卸車時,嚴禁碰、撞、摔、扭,避免危及設備及人身安全。

6、扣配件裝卸搬運過程中不應拋擲,避免傷人。

以上數據參考資料

參考資料 >

快看!鐵路“扛精”本精!.環球網.2025-01-28

鋼軌的枕頭到底有啥用?.澎湃新聞.2025-01-28

軌枕及扣配件裝卸、搬運安全規程.建筑工程質量安全網.2025-01-28

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