北京有砟轨道结构及施工工艺讲解

BallastedTrackStructure有砟轨道结构博士、副教授

Ph.D.Associateprofessor

SchoolofCivilengineering,SouthwestJiaotongUniversity2一、轨道的结构组成

thecompositionoftrackstructure

Railfastener,sleeper,trackbed,lowerfoundation钢轨、扣件、轨枕、道床、下部基础传统轨道结构的组成（*）钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备

钢轨Ⅲ型轨枕Ⅲ型扣件碎石道床4传统轨道结构的组成（*）钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备

钢轨木枕防爬器碎石道床道钉扣件轨排石撑5传统轨道结构的组成（*）钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备

木枕线路加强混凝土枕线路加强拉杆防脱护轨拉杆6传统轨道结构的组成（*）钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备

木枕道岔混凝土枕道岔7第一节钢轨(Rail)Functionandbasicrequirements一、钢轨的功能及基本要求（一）钢轨功能、类型及断面支承和引导机车车辆的车轮承受车轮传来的力并传递到轨枕上为车轮滚动提供连续、平顺和阻力最小的表面兼供轨道电路之用功能：导向、承重、传力、导电钢轨基本要求(thebasicrequirementsofrail)强度(strength)刚度(stiffness)硬度

(hardness)韧性(toughness)可焊性(weldability)经济性(economics)1.1钢轨功能、类型及断面

Function,typeandsection

9Railtype钢轨类型以每米大致质量kg数表示另外钢轨按厂制钢轨长度的不同可分为：标准轨和缩短轨按材质的不同可分为：碳素轨、合金轨、热处理轨按强度的不同可分为五级：850、900、1000、1200、1300MPa按货源可分为：国产轨、进口轨、试验轨100m定长钢轨75、60、50、431.1钢轨功能、类型及断面

Function,typeandsection

10钢轨断面railsection工字型——最佳抗弯性能轨头轮轨接触部位：压力大——抗压溃、耐磨（大而厚）磨耗均匀——宽、与车轮踏面配合具有不同半径组合轨腰：承载能力——足够厚抗弯能力——足够高连接要求——侧曲线轨底：稳定——足够宽、厚钢轨断面的四个主要参数：H、B、b、t为保证稳定H:B=1.15-1.2为保证轧制冷却均匀，要求各部比例合理1.1钢轨功能、类型及断面

Function,typeandsection

111.1钢轨功能、类型及断面

Function,typeandsection

钢轨断面Railcrosssection12钢轨的材质和机械性能取决于化学成分(chemicalconstituents)、金属组织(matelstructure)及热处理工艺(heattreatmentprocess)钢轨钢化学成分：Fe、C、Mn、Si、P、SC含量提高，抗拉强度、耐磨性及硬度提高，冲击韧性降低Mn提高强度和韧性，去除氧化铁和硫，高锰钢抗磨性好Si与氧化合，去除气泡增加密度，提高Si含量提高耐磨性P使钢轨具有冷脆性S不溶于与Fe，以硫化铁型式存在，热脆性1.2钢轨的材质及机械性能

thematerialandmechanicalperformanceofrail

1.2钢轨的材质及机械性能

thematerialandmechanicalperformanceofrail

钢轨钢的物理力学性能包括强度极限、屈服极限、疲劳极限、伸长率、断面收缩率、冲击韧性及硬度等Physicalandmechanicalpropertiesofrailsteelincludstrengthlimitb,yieldlimits,fatiguelimitr,elongation5,sectionshrinkage

,impacttoughnesshandhardness.钢轨重型化、强韧化、纯净化The

strengtheningtechnologyofrail钢轨强化技术Rail

alloying钢轨合金化加入合金元素Si、Mn、Cr，钢轨整体强化，表面硬度均匀，可焊性好Therailheattreatment钢轨热处理钢轨接头冲击力大，轨端30-70mm范围进行轨顶淬火处理，提高抗磨能力全长淬火：电感应加热加速奥氏体向珠光体转变，提高强度和韧性combineheattreatmentwithalloying热处理与合金化结合1.3钢轨伤损及合理使用

Railfailureandfairuseofthetail

（一）railfailure钢轨伤损钢轨在使用过程中，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：根据伤损在钢轨断面上的位置、伤损外貌及伤损原因等分为九类32种伤损，用两位数编号分类，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15钢轨折断brittlefracturesofrail钢轨全截面至少断成两部分裂缝已经贯通整个轨头截面或轨底截面钢轨顶面上有长大于50（30）mm、深大于10（5）mm的掉块钢轨折断直接威胁行车安全，应及时更换钢轨裂纹是指除钢轨折断之外，钢轨部分材料发生分离，形成裂纹。钢轨伤损种类很多，常见的有钢轨磨耗、接触疲劳伤损、剥离及轨头核伤、轨腰螺栓孔裂纹等。

1.3.1钢轨伤损Railfailure16Railwear钢轨磨耗主要指小半径曲线钢轨的侧磨和波形磨耗垂直磨耗存在于所有线路，也是直线和大曲线轨道上的主要磨耗型式，随轴重和总重增加而增大，几何形位设置不当将加快垂直磨耗Sidewear侧面磨耗：轮轨摩擦与滑动为根本原因（两点接触）磨耗因子：导向力与轮轨冲击角乘积改善列车曲线通过条件：磨耗型踏面、径向转向架改善钢轨材质，提高耐磨性加强养护：合理轨距、超高、轨底破、增加弹性、涂油

1.3.1钢轨伤损Railfailure17Railwear钢轨磨耗Corrugations

波形磨耗：钢轨顶面上出现的波状不均匀磨耗或压溃波磨导致轮轨动力作用加剧，加速车辆及轨道部件损坏，影响运行舒适性，较大噪声按波长分：短波（波纹）和长波（波浪）波纹：波长50-100mm,波幅0.1-0.4mm(高速直线和制动地段)波浪：波长100-3000mm，波幅2mm（重载曲线地段）打磨无缝线路高强耐磨轨，提高热处理工艺，消除残余应力加强养护：合理弹性、曲线圆顺、超高轮轨系统足够的阻尼

1.3.1钢轨伤损Railfailure18钢轨波磨Ra店il启w虎ea箱r钢轨锐磨耗Al解lo规wa衬bl冰e晌li屑mi锤ta也ti傲on像o陷f行ra惕il备w出ea坊r钢轨途磨耗贯的允草许限灰度：st盟re备ng粉th佳c授on柄di抱ti蓬on隆+卷s疯tr叹uc镇tu单ra准l饺co更nd攻it豆io捉n强度拨条件+构造设条件钢轨护具有储足够旋的强颠度和茎抗弯旁刚度保证医最不波利情局况下敲轮缘锈不碰蹄撞接逐头夹芝板波磨蜓钢轨颠不至夫于引拆起轨辨道部竖件伤杠损及意养护醒维修藏工作泻量的持机组仁增加轻伤工、重捎伤1.更3.至1钢轨概伤损Ra度il被f廉ai压lu腾re20钢轨孙磨耗co进nt悄ac焰t较fa阻ti介gu哈e胞of关r衬ai死l钢轨恶接触浮疲劳翅伤损辨钢轨傅接触肿疲劳日伤损灶过程栽三阶妙段钢轨医踏面塑外形条改变监：焊评缝处滤鞍型摸磨损殊等踏挂面不拐平顺轨头次表面车金属撑破坏寻：冷毁作硬茄化——微裂唇纹轨头毁接触何疲劳快形成恒：金属赚疲劳煤强度挺不足重载收车轮应反复访作用塑性区域形成疲劳裂纹形成剪应红力超寺限滑移换累积叛聚集1.说3.谅1钢轨足伤损Ra形il半f新ai宣lu泄re22Ra至il扰s叫tr圈ip榨pi承ng剥离Ca错us役es产生探原因夹杂拘物或攀接触届剪应扑力引盏起纵割向疲界劳裂万纹导向劫轮在灯外轨昌引起奸的剪都应力祖交变桌循环踏引起烘疲劳犯裂纹车轮窜及轨耕道维骡修不栗良加案速剥卖离发浸展Da钱ma掘ge民s危害缺口裳区应罪力集衔中影响扯轨道傅平顺艇性，雾造成熄动力厕冲击哭，又贝加速砌缺口耻区裂双纹的要产生李和发亚展阻碍级金属住塑性奖变形拐的发属展，伯降低蛛塑性绸指标1.汁3.吼1钢轨川伤损Ra爆il专f幼ai滴lu牧re23剥离汗、掉珠块、脾擦伤轨头扭核伤Ca更us逃es产生务原因内因饿：钢鼠轨材查质缺音陷外因棒：轮浊载反把复作合用产生馅机理趁：轨矿头内虽部的括微小模裂纹摸或缺康陷，律在重典复动腐载作惰用下袭，在屿钢轨裤走行原面一伴下的弯轨头祸内出考现复善杂的竹应力谎组合筋，使悄微小进裂纹拆成核霞，然椒后向艰轨头螺四周抛发展疼，直怖至核横伤周币围的水钢料仆不足画提供笔足够侍的抵终抗，默突然搅折断野。Da臂ma腊ge才s危害抽：突站然折蠢断，尼影响忍行车Pr扛ev毯en摘t植me孩th胡od若s预防较方式爹：定阻期探块伤re巩gu药la译r依in浅sp鹊ec挪ti浪on1.腿3.克1钢轨舍伤损Ra膜il理f顺ai超lu朋re25钢轨村核伤Me荣th漂od步s领to陕s委lo槐w稿do唉wn泼t长he环c零on讯ta册ct借f危at洽ig忆ue熔o滥f袖ra俭il津h劳ea休d减缓虚轨头促接触含疲劳衫措施Cl虫ea焰n估th摧e态ra念il笨a竹nd渡c费on蹦tr粥ol奴t激he凭s止ha爪pe侮o坦f忽su贫nd触ri盒es净化榜轨钢牛，控罚制杂碗物形别态Qu律en将ch师in级g慌to托i痛mp疑ro侮ve图t厦he领m述ec针ha翠ni毫ca含l爷pr诵op稠er筒ti够es兆o趟f叛ra恼il淬火迅，改验进轨尿钢力俊学性失质Re始fo负rm拌t宰he想o芬ld岭r脸ai魂l懂re阿us佣e这sy邀st啦em桂a迁nd轰u呀se板t迈he东r徒ai灿l易pr财op遥er缸ly改革题旧轨续再用判制度脏，合浇理使甜用钢迈轨Ra顺il攀g途ri蛮nd累in鲁g钢轨谈打磨La自y兔th棕e准ra谨il筹a线cc另or友di绪ng升t访o宋it肌s脏ma吹te映ri浴al按轨闭钢材柔质分宿类铺脑轨1.绩3.心1钢轨抢伤损Ra孙il罩f彻ai宜lu醋re钢轨洗发展知方向木：重占型化状、强与韧化讨和纯混净化th私e趋he贵av忆y相du吃ty童,段st岔re馅ng丹th鼻en爆in观g,败p复ur工if怎ic烤at臣io肯n合理纹使用烦钢轨in把te袍ll亚ig屠en于t糖us键e应根测据钢性轨综合畏经济尤效益漫分析，确候定钢慰轨合厦理的使用掘周期，实探行钢轨祖分级轿使用漫制度，并徐积极谦做好旧轨卧整修工作1.菌3.补2钢轨偷的合痕理使际用th赖e她pr证op犬er日u税se剥o凝f疾ra因il281.屈Us均in欠g谎th请e袍ra历il优b术y属cl带as狗si轮fi掠ca睬ti粉on钢轨的分抱级使荣用钢轨棋分级匙使用钢轨键的二都次或例多次偏使用承载苦能力揉与运礼量匹障配旧轨足整修填：综忍合整烫形轨迷、一建般整炼修轨柿和焊残接再剖用长稍轨条钢轨梯在一寇次使币用中影的合净理倒育换使俯用阶梯盼式钢乳轨设盟备运阅营制她度曲线费内外喊轨、昆直曲纱轨倒支换使绳用1.研3.椅2钢轨晒的合挪理使母用pr线op仁er盏u疾se细o哭f亦ra聚il292.Ra丘il誓m拦ai促nt你en汪an滩ce连t岁ec臂hn唤ol颗og刊y钢轨除整修翁技术轨端呆不均昏匀磨下耗和神掉块紧、擦寸伤是未主要胳伤损众形式善之一胁，影稼响各习轨道氏部件论使用饺寿命光。钢劣轨表横面伤纪损整站修工凤作包评括磨修猾和焊老修磨修祸：采球用砂绩轮打赚磨机已消除迎接头博表面祝不均磨匀磨袖耗和拉焊补嗽掉块谁、剥俩落等心缺陷接后的素打磨优顺平手砂丽轮机养、平晒型砂田轮机队、碗型茫砂轮向机打磨超深度宇不大朵于0.票5m共m，顺竿坡长气度宜雁大于1m焊修究：不勤均匀劳磨耗离、掉慎块、存擦伤学等伤练损深座度接农近或模大于1m租m，应锐进行席焊修氧——乙炔年、电免弧、愤氧——乙炔律焰金笨属粉萍末喷喂焊1.哑3.戚2钢轨向的合帜理使棕用th跪e塔pr裁op胃er浇u笔se挥o佛f侍ra锄il303.定Ra潜il灯g久ri脖nd吊in周g钢轨机打磨对钢衡轨进请行现扰场打识磨始害于本袄世纪50年代副，最栗初用守于整敢治波江形磨事耗，激现已样发展员成为典一种未多功谢能的麻现代恒化养盐路技慢术。钢轨技的定顺期打捆磨，白可以些消除莲和延按缓波准磨、闲消除本钢轨戒表面馆的接滴触疲其劳层偷防止狗剥离驻掉块评、对笛断面哗打磨仰还可谁改善骆轮轨县接触射条件激，降初低接捉触应撞力。1.塔3.闯2钢轨办的合灯理使拨用th恢e便pr兴op棕er欠u膛se津o植f小ra耐il31It沃c撑an闻b卷e顶di针vi吧de级d愈in龙to报t撤hr娇ee尾c部at经eg逃or臂ie美s煎ac核co塑rd偶in险g摘to纽奉t覆he枕g螺ri致nd触in菠g读pu曾rp跃os贿e惑an副d芹de做pt仁h根据做打磨伶目的拖及磨爬削量牌，可坏分为孝三类柏：Ma刘in科te温na赴nc鬼e更gr性in猾di掌ng修理屠性打来磨主要受用来子消除般钢轨祝的波姨浪形杀磨耗帮、车厉轮擦震伤、纳轨裂极纹以剃及接纵头的芳马鞍喉形磨固耗；钢轨沙的一喉次磨膜削量沈较大令，打诸磨周肾期长葵。但是枣这种细打磨示方式尝并不针能消璃除引膝起波粒磨、缸钢轨骗剥离迎及掉删块的菊潜在亮的接裁触疲痰劳裂始纹，诸在以叮后列均车通忽过时似，这即些裂鹊纹还疮将继威续扩披展。1.难3.绿2钢轨脂的合振理使蛮用th另e咐pr花op缺er架u险se撑o尤f雄ra殊il32Pr尖ev凡en域ti宣ve牛g贪ri极nd针in摸g预防砍性打口磨在裂酬纹开无始扩或展前破将这凤些裂承纹萌药生区傲打掉劝，以会防止具由于婶塑性船流动件而使煎钢轨程断面侨产生思累积妻变形预防劲性打省磨是禾一种说控制蜘钢轨齐接触涂疲劳义的技烤术，钩打磨收周期悲较短娃，打脊磨深遵度很桶小：骄轨顶移为0.便05弯-0匹.0负75霸m杰m；外艘轨内枪缘和刺内轨姨外侧倒为0.竿1广-0袋.1咱5m虎m1.跪3.排2钢轨医的合竭理使唯用th她e铁pr凭op繁er不u疗se值o嚷f瓣ra疫il33预防强性打何磨与倒修理熄性打笨磨相杨比，医其优点是：较长炸的钢怒轨使放用寿扛命、梳提高潜打磨报生产往率、纸降低艳打磨坡费用航、打蠢磨效万率高虽然土打磨腾频率诱较高舞，但爸打磨构掉的饭金属赛总体肺积少解，具楼有显糊著的野经济角效果一条贷铁路祸一旦盖已在减修理氏性打志磨上肉取平糕，应靠立即此向预棋防性慌打磨聚计划情方向叶转变新线忧进行俘预打尖磨，板可改备善轨冒头接形触状仅态，衔控制韵病害删发生助发展1.晕3.羽2钢轨安的合元理使产用th秧e拨pr羞op伴er疮u邻se错o万f遍ra判il343.很Rail蠢g普ri名nd墓in心g佛(o历ut寨li怕ne菜s渐ha号pe郊)钢轨蜂断面(廓形)打磨通过浇改变榴钢轨衣轨头赖形状惧，改舱善轮叹轨接傍触状纽奉态，承从而浮控制测病害朗发生续和发散展。自对曲音线地桃段的捉钢轨师断面只进行非对挠称打急磨能明辫显降嫌低轮菌轨横泛向力订和冲嚼角，摊达到誉减轻永钢轨立侧磨爬的目嗓的。机车季车辆木通过鸽曲线供一般字靠导漏向力厦来导召向，逢轮轨中磨耗罚大。赏而现抵代化习曲线情通过份理论渠证明昆，在犁一定谋的曲镇线半撑径和纤机车志车辆萌结构艺下，蜘可不隶用轮哥轨力袭导向但，而慌用轮柜轨蠕杀滑力文导向望，从铸而使失外侧酷轮缘席不贴顽靠外霸轨或忽减小惕贴靠妈时的形冲角演，以奶减小然轮轨永力和树磨耗俩。非对孙称打号磨依纤据上揪述理乏论，萝通过亡非对昆称打怕磨达粘到增枪大左瓜右轮方的滚吼动半域径差树，以繁补偿钞内外处轨的胃长度皆差（章外轨即轮滚祥动半葛径大鸽、内挎轨小虚），舒从而缩慧减小臭导向琴轮缘诵力、御冲角扰以及弱轮对宜在曲驾线上姐的滑越动，箭达到妇减磨枝目的父。1.览3.狱2钢轨户的合炸理使难用th伙e耳pr醋op策er蒙u晃se浓o择f射ra愚il35轨头庭轮廓吊仪1.秘4高速窄铁路收钢轨消的主妨要伤红损Th摔e齐ma伤in回d组am功ag后e胶of东h路ig饰h瓶sp通ee域d皱ra秋il高速规铁路嫌列车痛运行疫速度扶高、奸动车户组轴爹重轻器，钢帮轨垂录直和艘水平仿磨耗心都比增较小渴，而苹钢轨尿表面吨的接征触疲帮劳伤素损成牌为主极要伤抖损Th玩e伪ra查il贺h狱ea捧d剑cr产ea默ki冷ng轨头词龟裂Hi穗dd搁en烈de兽fe阀ct隐伤(又称裳踏面指裂纹似或踏帐面压触溃)：Ho索ne置yc凶om爬b眉cr鸭ac番k蜂窝飞状裂登纹：371.啄5提速按区段哭钢轨担主要淹伤损Th嚼e谊ma距in暖r颠ai拳l纷da及ma礼ge涝o馒f赛sp爱ee杯d-劣in哪cr夹ea愚si北ngse蔬ct肢io喘nTh饶e鸦un秩ev乞en熟s快id辆e寇w晓ea们r烤of它r恩ai度l夕on脱s混tr贵ai升gh丙t毯li绑ne姓s腹ec枪ti丸on直线贡地段锅钢轨慎交替析不均获匀侧符面磨两耗呈等暑间距某且左钩右交智替;磨耗帆波连破续发逮生，养波数党有较晓大的拆随机孙性;磨耗膜量在她波磨箩群中序段大层，两意端小为，波劣长范姨围基敢本固萌定。原因曾是货榆车蛇避行失恨稳，雕线路赵方向童不平逗顺也阵有一摸定影姑响381.咏6高速励铁路秩钢轨孩选材Hi济gh昌s仅pe垂ed旁r供ai超l标ma勒te绑ri经alMa梢tu勤re厨s蜻te亲el薪t翻yp派e钢种对成熟St叔re泡ng族th符-t口ou贞gh济ne摧ss饼m纲at最ch印in循g强韧休匹配高速涛强调唐韧性拐，重德载强港调耐叙磨Pu仁re厅m疼at好er港ia扑l材质尿洁净Ex殿ce炕ll跪en侄t健we海ld乘in秘g焊接塑优良Su引it开ab朋le四f千or卡t亏ur羊no截ut适用亿道岔高速爸铁路湾钢轨窜选材百可在UI电C9税00截A、U7都1M探n和PD退3三钢称种中惰比选民，以PD隐3钢轨还较好391.靠7絮10都0米定妹尺长睛钢轨柿施工th圆e粥co散ns滩tr矿uc液ti泳on斩o买f会10队0姻me砖te帅rs放l斧on作g下ra圣ilTh谊e播tr萝an今sp饿or组ta侨ti耗on瞧o价f屿10爆0川me削te泪rs芒l诱on瞒g巨ra楚il10放0m定尺暗钢轨蚕的运馒输使用10台龙交门机叙组，什直接浴吊装障到专宾用长搁钢轨构运输柿列车次上，躺每层绢装16根正慨面放密置，叹共计7层，久每层真在中妹部进煌行锁小死固毯定，男再层辰与层锤之间鉴安放扬隔离米装置絮，防余止钢坛轨运学输途略中发慎生纵盖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