重载铁路新型高稳定性预应力混凝土轨枕的研发

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1、铁道建筑2016年第3期RailwayEngineering1l3文章编号：1003—1995(2016)03．O113．05重载铁路新型高稳定性预应力混凝土轨枕的研发杜香刚(1．中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京100081；2．高速铁路轨道技术国家重点实验室，北京100081)摘要：考虑我国重载铁路大运量、大轴重和高密度的运营特点，特别是小半径和大坡道地段对轨枕稳定性的特殊需要，兼顾我国养护维修体制，在Ⅲa型轨枕的轨下截面处设计了翅膀，研发了重载铁路新型高稳定性预应力混凝土轨枕(IIIa型轨

2、枕)。本文首先介绍了国内外轨枕的应用情况，然后对新型高稳定性轨枕进行了设计检算，最后将其与HIa型轨枕的强度、横向阻力等性能进行了对比性室内和现场试验。结果表明：重载铁路新型高稳定性预应力混凝土轨枕的静载抗裂强度、疲劳强度和翅膀处抗剪强度均能满足设计要求；相比IUa型轨枕，在相同道床状态下其实测道床横向阻力可提高约15％，并可适当降低道床压应力。关键词：重载铁路有砟轨道预应力混凝土轨枕高稳定性中图分类号：U213．34文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2016．

3、03．28大运量、大轴重、高密度是我国重载铁路和繁忙干头轨枕)就是一种迅速发展起来的新型轨枕。线的显著特点。随着运量、轴重和行车密度的增加，列1．1英国和比利时轨枕车荷载对轨道结构的破坏加剧，线路设备病害发生和英国和比利时就开发了轨下截面处带翅膀的重载发展速度明显加快，且轨道结构及部件的劣化状态极轨枕。其共同特点是中间截面小，轨下截面大。特别易出现恶性循环，导致维修更趋频繁。是英国轨枕在轨下设计为小十字形，既有利于降低枕通过对我国大秦线、朔黄线、大包线等重载铁路和中截面所承受的负弯矩和提高道床横向阻

4、力，也不影客货共线铁路的大量调研发现，在大运量、大轴重、高响大型机械的养护维修作业。密度的运营条件下部分有砟轨道区段的轨枕和轨道结1．2美国和加拿大重载轨枕构出现了明显的伤损病害⋯。同时，对于繁忙干线，北美铁路工程和维修协会(AREMA)规定：“对于其繁重的运输任务造成了养护天窗时间极其有限，养重载铁路需要增大道床横向阻力的区段，可考虑增大护维修工作难以有效开展。如何强化轨枕，确保线路轨枕的端部横向面积”。因此，美国和加拿大针对重运营安全，减少养护维修工作量是当前运营部门亟待载铁路运营和维护特点，在

5、轨枕设计时考虑了提高道解决的问题。床横向阻力的要求。CXT公司开发了侧面压花的轨鉴于此，我国重载铁路轨枕设计时，有必要借鉴国枕，以减少轨枕横移。图1为美国TTCI试验环线上使内外经验，在充分考虑我国重载铁路运营条件和养修用的重载轨枕，每根轨枕两端由两组扣件与钢轨联结。体制的基础上，研发新型高稳定性轨枕，满足重载这些轨枕一般为框架轨枕或两端带十字头轨枕(半框铁路特殊区段提高道床横向阻力和降低道床压应力等架轨枕)，可以提高枕端横向面积，增大道床横向阻要求。力。同时，通过增加枕底和道床的接触面积，降低了道

6、床压应力。1国外新型轨枕应用情况1．3南非重载轨枕世界各国在解决上述问题时，设计了多种形式的南非INFRASET公司是一个轨枕设计和制造企轨枕。其中，轨下截面处设计翅膀的轨枕(俗称十字业，有着50多年的应用轨枕的历史，其提供的混凝土轨枕应用于轴重18．5～30t的各种线路。图2是该公司设计和生产的带翅膀的预应力混凝土轨枕，可用于收稿日期：2015一O1-20；修回15t期：2015-03-30基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目(2015G004-A一般干线铁路和最大轴重为30t的重载线路。

7、轨下截2015G004一C)面处的翅膀用于增大道床横向阻力和降低道床压作者简介：杜香刚(1982一)，男，助理研究员，硕士。应力。2016年第3期杜香刚：重载铁路新型高稳定性预应力混凝土轨枕的研发117过养修作业，与llIa型轨枕处的道床横向阻力缺乏可Ⅲa型轨枕处道床横向阻力平均值可达16．2kN／枕，比性。不过，调研大秦线的实测道床横向阻力数据发比同期铺设的Ⅲa型轨枕处道床横向阻力有较大提现：在通过总重7～10亿t的3个铺设IUa型轨枕区高，可满足重载铁路对道床横向阻力的要求。段，实测道床横向阻力

8、平均值约为12．0kN／枕。可5)与Ⅲa型轨枕相比，Ⅲa型轨枕可明显提高道见：与Ⅲa型轨枕相比，Ⅲa型轨枕可明显提高道床横床横向阻力，并适当降低道床压应力。Ⅲa型轨枕特向阻力，有利于提高轨道结构的稳定性。别适合在重载铁路小半径和大坡道地段铺设使用，并且在道床性能要求相同的情况下，铺设IIIa型轨枕可4结论适当减少道砟用量，降低建设成本。1)国外经验表明：通过在轨下截面处设计翅膀参考文献(十字头)可以进一步加强轨枕的结构强度，提高道床横向阻力，并可适当降低道床压应力。[