轨道结构-铁道工程
103页1、铁道工程Railway Engineering,2,第一章 轨道结构Track Structure,3,反反复复,4,轨道结构,组成功能-引导、承受、传递性能要求-坚固稳定、几何形位、安全,5,第一节 钢轨,钢轨的功能及基本要求钢轨的长度及接头钢轨伤损,6,一、钢 轨,功能为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面,引导机车车辆前进; 直接承受车轮的巨大压力,并分布传递到轨枕; 在电气化铁道或自动闭塞区段,还兼做轨道电路之用,7,钢轨的基本要求: 足够的强度和耐磨性 较高的抗疲劳强度和冲击韧性 足够光滑又有一定粗糙度的顶面 较强的抗不均匀磨耗性能和硬度的均匀性 良好的可焊性 良好的道岔机加工性能 化学成分便于进行热处理 高速铁路钢轨的高平直度,8,钢轨的型号75、60、50、43kg/m钢轨断面尺寸采用工字型断面,由轨头、轨腰、轨底组成。钢轨设计钢轨头部设计钢轨腰部设计钢轨底部设计,钢轨断面的四个主要参数 : 钢轨的头部顶面宽度(b) 轨腰厚度(t) 钢轨高度(H) 轨底宽度(B),9,钢轨断面尺寸,10,钢轨的材质与机械性能化学成分物理力学性能金属组织热处理工艺,碳、锰、硅、硫、磷,强
2、度极限、屈服极限、疲劳极限、伸长率、断面收缩率、冲击韧性及硬度等,钢轨重型化、提高钢轨韧性、纯净化,11,钢轨轨缝,预留轨缝: 目的:适应钢轨热胀冷缩钢轨的长度:12.5m和25m需满足条件 当轨温达到当地最高轨温时,轨缝应大于或等于零,使轨端不受挤压力,以防胀轨跑道。当轨温达到当地最低轨温时,轨缝应小于或等于构造轨缝,以防接头螺栓拉弯或拉断。 构造轨缝指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制,在构造上能实现的轨端最大缝隙值。,12,钢轨接头定义-轨道上钢轨与钢轨之间用夹板和螺栓连接悬空式、承垫式;相对式、相错式;普通接头、异形接头、绝缘接头等。见p23图1-3。,13,钢轨的伤损,钢轨伤损概念 指钢轨在使用过程中,发生折断、裂纹及其它影响和限制钢轨使用性能的伤损钢轨伤损分类 依据 伤损在钢轨断面上的位置、伤损外貌及伤损原因编号 九类32种 用两位数表示,十位数表示伤损的部位和状态,个位数表示造成伤损的原因。,14,钢轨的折断钢轨全断面至少断成两部分裂缝贯通轨头或轨底50mm,H10mm的掉块。160km/h,钢轨顶面上有L30mm,H5mm的掉块。钢轨裂纹除了上述情况外,钢轨部分材料发生分离
3、,形成裂纹。,15,钢轨磨耗侧面磨耗波形磨耗钢轨接触疲劳伤损钢轨踏面外形变化轨头表面金属破坏接触疲劳形成,16,轨头核伤-最危险,突然断裂内因-内部材质缺陷外因-外部荷载内因在外因的作用下,轨头内部裂纹形成核,然后向轨头四周发展,猝然断裂。,17,减缓钢轨伤损的措施 :净化轨钢,控制杂物的形态 采用淬火钢轨,发展优质重轨,改进轨钢力学性质 改革旧轨再用制度,合理使用钢轨 钢轨打磨 按轨钢材质分类铺轨,18,第二节 轨枕,轨枕的功用及类型木枕混凝土枕轨枕间距特种混凝土轨枕,19,二、轨 枕,轨枕的功能 承受来自钢轨的各向压力,并弹性地传布于道床 有效地保持轨道的几何形位,特别是轨距和方向。 对轨枕的要求 具有必要的坚固性、弹性和耐久性,并能便于固定钢轨 具有抵抗纵向和横向位移的能力,20,轨枕的分类,构造及铺设方法构造及铺设方法横向轨枕纵向轨枕短枕使用部位普通轨枕岔枕桥枕,材质木枕混凝土枕钢枕,21,木 枕,优点易加工、运输、铺设、养护维修 弹性好,可缓冲列车的动力冲击作用 与钢轨联结较简单 良好的绝缘性 缺点 消耗大量优质木材,价格较高 易腐蚀、磨损,使用寿命短 强度、弹性不均,22,
4、混凝土枕,优点 纵、横向阻力较大 自重大、刚度大,轨底挠度较平顺,动力坡度小 高弹性垫层保证轨道弹性均匀 使用寿命长,降低养修费用 节约木材 缺点 不平顺处,轨道附加动力增大,对轨下部件的弹性要求更高,23,轨枕的设计方法中间不支承、中间部分支承、全支承原则:轨枕的受力特点截面形状:两侧梯形,中间矩形,上窄下宽轨枕长度:以轨下截面正弯矩与轨中截面负弯矩保持一定的比例。2.32.7m轨枕高度:轨下高些,轨中矮些。 配筋预应力形成有利的偏心距。,24,有挡肩2.6m长型混凝土轨枕,25,PC枕的分类,分类 I型:包括弦15B、弦61A、弦65B、69型、79型、S-1型和J-1型II型:包括S-2型、J-2型、 Y-F型、TKG-型等III型:新研制的与75kg/m钢轨配套的混凝土枕 型、型、型。(强度逐渐加强) 型、型长度2.5m,型2.6m(有档肩、无档肩两种),26,27,不同类型混凝土枕,28,III型混凝土枕的特点:结构合理,强化了轨道结构(长度、枕下面积17%、端侧面积20%、轨枕质量均增加31%)增大了轨下和中间截面的设计承载力43%和65%,提高了轨枕的强度。采用无螺栓扣件
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