问道床支承条件与混凝土枕受力的关系如何？

结实呀

压强

（一）类型：随着铁路高速、重载发展的需要，用混凝土枕代替已成为发展方向。混凝土枕材源较多，并能保证尺寸，使轨道弹性均匀，提高了轨道的稳定性。混凝土枕不受气候、腐朽、虫柱及火灾的影响，使用寿命长。此外，混凝土枕还具有较高的道床阻力，这对提高无缝线路的横向稳定性是十分有利的。　　 混凝土枕的特点是自重大、刚度大，与木枕线路相比其轨底挠度较平顺，故轨道动力坡度小。同时也存在列车通过不平顺的混凝土线路时，轨道附加动力增大。故对轨下部件的弹性提出了更高的要求，以提高线路抗振能力。　 混凝土枕按使用部位的不同，可分为普通混凝土枕、混凝土岔枕及混凝土桥枕三种。　　按结构型式分有整体式、组合式和半枕三种。整体式混凝土整体性强，稳定性好，制作简便，是目前各国使用最多的一种类型。组合式混凝土由两个钢筋混凝土块体用一根钢杆连接而成。这种轨枕整体性不如整体式混凝土枕，但由于它用混凝土和钢材组合而成，能充分发挥各自的力学性能优势。图1-4为法国铁路上采用的双块式混凝土枕。　　 按配筋方式分有普通钢筋混凝土枕和预应力混凝土枕两类。普通钢筋混凝土抗弯能力很差，容量开裂失效，已被淘汰。预应力混凝土枕，制作时给混凝土施加强大的预压应力，因而具有抗裂性能好，用钢量少的优点。我国主要采用整体式、预应力混凝土枕，简称混凝土枕（Pc枕）。 　　预应力混凝土枕按照施工方法不同分先张法和后张法预应力混凝土两类。 （二）混凝土枕外形及尺寸 　　混凝土结构设计主要决定于其受力状况。轨枕为支承在弹性基础上的短梁，在钢轨传来的荷载作用下，轨枕底面对轨枕产生反力，轨枕各截面则产生弯矩。 　　混凝土枕受力状况与道床支承条件有密切关系，支承条件有中间不承、中间部分支承和全支承三种情况。在不同支承情况下，轨枕承受弯矩的情况是不同的。由图中可以看出，轨下截面正弯矩以中间部分不支承时为最大，而枕中截面负糨矩则以全支承时为最大。 　　 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。 　　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。轨枕项面支承钢轨的部分 称为承轨槽，做成1：40的斜面,以适应轨底坡的要求。轨枕底面在其纵的方向上采用两侧为梯形、中间为矩形的形状，两端有较大的首床支承面积，以提高轨枕在道床上的横向阻力。当中产部分不支承时，能使钢轨压力R与道床反力q的合力昼靠拢，有利于防止中间断面上出现过大的负弯矩。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，以增回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1-6三种不同支承情况，对不同轨长进行计算表明，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，这是矛盾的，一般应收轨下截面正弯矩与枕中截面负变矩保持一定比例来确定轨枕的合理长度。混凝土枕彻长度一般在2.3~2.7m之间，我国I、II型枕均为2.5m。 为适应高速、重截的需要，国外向增加轨枕长度的方向发展，在主要干线上普通采用长度2.6m的轨枕。有关试验结果表明，轨枕长度增加有以下优点：可减少中间截面外荷载弯矩，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。我国新设计的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丛长是不一致的,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,而在中间部分同应在截面形心之上。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。 （三）我国混凝土枕现状 　　我国铁路使用的混凝土畹，随着轨道荷载（轴重、速度、通过总重）的增加，轨枕截面的顾载弯矩有所加强。在设计中，主要采用提高混凝土等级，增加预应力的截面高度等措施。目前使用的I型和II型枕，其外型尺寸完全相同，主要尺寸见表所示。 　　1．I型轨枕。当前我国线路上I型轨枕还占有相当比例，从线路上更换下来的轨枕，主要是螺栓孔间的纵裂及轨下正弯矩裂缝。产生的主要原因是：　　 （1） 使用条件与承载能力不相匹配； 　　（2） 结构薄弱，I型枕原先没有设计箍筋及螺栓筋 ，因此抵抗纵裂及螺栓孔裂纹的能力较差； 　　（3） 由于中间截面承载能力低，道床需要掏空，给养护维修带来不便。 　　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25t、货车23t，最高行车速度120km/h，铺设60kg/m的宽轨。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10mm的高强度钢筋，C58级混凝土。　　 3．III型轨枕，如图1-8所示。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，现已正式出图。III型轨枕分有挡肩和无挡肩两种形式。（轨枕长度原设计为2.6m，为适应不同线路的需要，同时有2.5m和2.6m两种长度，其结构强度相同）。　　III型轨枕适用范围为：标准轨距铁路，有挡肩轨枕适用于直线或R≧300m的曲线轨道；无挡肩轨枕适用于直线或R≧350m的曲线轨道。作用条件见表。 　　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，使枕下支承面积增加17%，端侧面积约增加20%，轨枕重量增加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尺寸，减少养护修工作量。