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混凝土枕

混凝土浇筑并有配筋的轨枕

混凝土枕是指用混凝土浇筑并有配筋的轨枕。按配筋方式分为预应力钢筋式及普通钢筋式。前者抗裂性较好，耗钢量较省。

类型
(1)按制造工艺，可分为普通混凝土枕、预应力钢筋混凝土枕两类。
(2)按配筋直径大小可分为钢弦(高强度钢丝，简称弦)和钢筋(高强度钢筋，简称筋)两种。
(3)我国混凝土枕分三类，分别与不同轨道类型配套使用。
①Ⅰ型混凝土枕
Ⅰ型混凝土枕的承载能力是按轴重23 t、最高速度85 km/h、铺设密度1 840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，Ⅰ型混凝土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，在我国铁路线路上，Ⅰ型混凝土枕正逐步被淘汰下道。
②Ⅱ型混凝土枕
Ⅱ型混凝土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60 Mt，轴重机车25 t、货车23 t，最高行车速度120 km/h，铺设60kg/m钢轨，适用于重型、次重型轨道。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8.8%，中间截面负弯矩提高14%-41%。
③Ⅲ型混凝土枕
由于Ⅱ型轨枕在重型、次重型轨道上使用时，某些区段出现轨枕中顶面横向裂缝、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Ⅲ型轨枕。Ⅲ型混凝土枕有挡肩和无挡肩两种形式。长度有2.6m和2.5m两种。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。
特点
我国铁路已广泛使用预应力混凝土枕以代替木枕，与木枕相比，其优越性表现在以下几个方面：
1．材源丰富；
2．适宜于工厂化生产，规格一致，保证线路质量均匀；
3．强度高，耐腐蚀，使用寿命长，一般为木枕的3～4倍；
4．道床阻力大，线路的稳定性好，适合铁路的高速大运量要求，且节约木材。
其缺点如下：
1．弹性差，在同样荷载作用下所受的冲击力大(比木枕约大25%)；
2．对道床铺设要求较高，除了增大道床厚度外，还须铺设缓冲垫层；
3．重量大，Ⅰ、Ⅱ型混凝土枕一般在220～250 kg，Ill型混凝土枕一般为350 kg左右，人工更换混凝土枕不便。
规格尺寸
Ⅰ、Ⅱ型混凝土枕长度为250 cm，Ⅲ型混凝土枕长度为260 cm，截面为梯形，上小下大，有利于增加轨枕支承面积和在轨下截面配置较多的钢筋以抵抗正弯矩。枕底面两端为双楔形，中间为矩形，枕底做出凹槽式花纹，以提高道床阻力j轨枕的厚度在全长范围内不一致，轨下截面厚，中间截面薄。这样做的目的，是因为轨枕内系直线配筋，各截面配筋相同，要使预应力钢筋合力作用线，在轨下截面处在截面形心之下，在中间截面处在截面形心之上，以便利用钢筋对混凝土施加的预压应力形成的偏心，使混凝土所受的拉应力不超过容许限度，防止裂纹的形成与扩展。
主要伤损
(1)轨下截面出现过大的横向裂缝
由于混凝土枕受不稳定重复荷载的作用，在使用期内，轨下截面有可能出现大于该截面抗裂强度的荷载弯矩，产生横向裂缝。当这种裂缝较小时，不致引起轨枕的失效。但在轨下截面的荷载弯矩远远大于轨枕的抗裂强度时，就会出现过大的横向裂缝，导致轨枕失效。
(2)轨下截面压溃
轨枕轨下部分由于橡胶垫板损坏或伸出，使钢轨直接作用于承轨槽，引起轨下部分混凝土压溃。有些轨枕由于轨下截面横向裂缝过大，混凝土受压区产生过大的压应力使混凝土压溃。
(3)轨枕中间部分出现过大的横向裂缝
轨枕中间部分出现的裂缝包括中间上部裂缝和下部裂缝。轨枕中间上部出现裂缝，是由于轨枕中部产生较大的负弯矩所致；轨枕中间下部出现裂缝，是由于中部产生较大的正弯矩所致。通过调查得知，因轨枕中部出现过大的横向裂缝而失效的轨枕多于因轨下截面出现横向裂缝而失效的轨枕，因轨枕中间下部出现过大横向裂缝而失效的轨枕多于因轨枕中间上部出现横向裂缝而失效的轨枕。
(4)轨枕中间部分压溃
轨枕中间部分如果受了过大的正弯矩，不仅会使轨枕中间部分的下部产生过大的裂缝，而且还会引起截面受压区的过大压应力，致使混凝土压溃。这种情况一般发生在钢轨接头。有些轨枕由于中间部分承受了过大的负弯矩，不但引起中间部分的上部裂缝，而且还使中间截面下部受到过大的压应力以致压溃，甚至出现钢筋外露。
(5)轨枕纵向裂缝
轨枕沿长轴线方向的裂缝统称纵向裂缝。纵向裂缝一般有端头裂缝、端部上表面裂缝、侧面水平纵向裂缝、钉孔纵裂和贯通纵裂等。纵向裂缝较多的部位是沿螺栓孑L的两侧或应力钢筋处发生，并向端头及中部发展。1968～1973年制造的轨枕多出现这种裂缝，它严重地影响了轨枕的使用寿命。
(6)轨枕龟裂
龟裂是轨枕表面纵横交错的细小裂纹，多发生在轨枕端部及中部顶面和侧面处。龟裂对轨枕的使用寿命影响很大。
(7)轨枕中间部分斜裂及扭伤
轨枕中间部分斜裂及扭伤是指沿对角方向的破损。线路维修工作中的捣固作业不当，如在轨枕两侧进行对角捣固，过车时容易使轨枕中间部分产生斜裂或扭伤。
(8)轨枕挡肩破损
轨枕挡肩承受由扣件传来的水平推力而产生破损，特别在小半径曲线上这种现象十分普遍，有的采用加宽铁座仍不能解决问题。据统计，在半径400m的曲线上，挡肩破损高达70%。另外，垫片损坏或在轨枕制造过程中挡肩部分的缺陷也可能造成挡肩破损。
(9)轨枕的腐蚀
在长期浸水地段和车辆装载有害介质散落在轨枕上，都会造成轨枕的腐蚀，轻者混凝土表面出现麻点、脱层等现象，重者钢筋锈蚀，并逐渐向内部延伸。
(10)轨枕底边掉块
手工捣固冲击轨枕底边使混凝土掉块，严重时掉块面积可达100 cm2，其结果是轨枕受力状况恶化，容易出现应力集中而造成其他各种伤损，并且削弱轨道的稳定性。
在轨枕的伤损中，钢轨接头轨枕伤损率比非钢轨接头部位高10倍以上。
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