鋼軌結(jié)構(gòu)分類

鋼軌鋼軌類型

鋼軌的類型是以每米長的鋼軌質(zhì)量千克數(shù)表示的。我國鐵路上使用的鋼軌有75kg/m、60kg/m、50kg/m，43kg/m和38kg/m等幾種。

鋼軌的斷面形狀采用具有最佳抗彎性能的工字形斷面，有軌頭、 軌腰以及軌底三部分組成。為使鋼軌更好地承受來自各方面的力，保證必要強度條件，鋼軌應(yīng)有足夠的高度，其頭部和底部應(yīng)有足夠的面積和高度、腰部和底部不宜太薄。

以上各種類型鋼軌中，38kg/m鋼軌現(xiàn)已停止生產(chǎn)，60kg/m、50kg/m鋼軌在主要干線上鋪設(shè)，站線及專用線一般鋪設(shè)43kg/m鋼軌。對于重載鐵路和特別繁忙區(qū)段鐵路，則鋪設(shè)75kg/m鋼軌。

此外，為了適應(yīng)道岔、特大橋和無縫線路等結(jié)構(gòu)的需要，我國鐵路還采用了特種斷面（與中軸線不對稱工字型）鋼軌?，F(xiàn)采用較多的為矮特種斷面鋼軌，簡稱AT軌。

鋼軌鋼軌長度

我國鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)長度為12.5m和25.0m兩種。特重型、重型軌采用25.0m的標(biāo)準(zhǔn)長度鋼軌，其他類型軌道可采用12.5m25.0m標(biāo)準(zhǔn)長度鋼軌。

《250km/h 客運專線60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件》規(guī)定，250km/h 客運專線（兼顧貨運）鋼軌標(biāo)準(zhǔn)軌定尺長度為100m。

曲線縮短軌長度有比12.5m標(biāo)準(zhǔn)軌短 40、80、120mm 的三種，有比25.0m標(biāo)準(zhǔn)軌短40、80、160mm的三種。

鋼軌形狀規(guī)格

尺寸規(guī)格

鋼軌的長度和其他幾何尺寸及公差等，由“8”中有關(guān)輕重軌相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

外觀質(zhì)量

（1）軋制后的鋼軌應(yīng)筆直，不得有顯著彎曲與扭轉(zhuǎn)。對于輕重軌的局部彎曲和扭轉(zhuǎn)及其矯正變形量，軌端面的傾斜等，不得超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（2）鋼軌表面應(yīng)潔凈光滑，不得有裂紋、結(jié)疤、劃痕等缺陷；其端面不得有縮孔痕跡和夾層等。對于輕重軌整體表面所允許存在的缺陷及其幾何量的程度，均不得超過標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

鋼軌鋼軌分類

國內(nèi)

我國鋼軌以每米大致重量的公斤數(shù)，可分為起重機軌（吊車軌）、重軌與輕軌三種：

①起重機軌分為 QU120,QU100,QU80,QU70四種，材質(zhì)一般為錳鋼，單重最大的是QU120可達(dá)118kg/m。

②重軌。按所用鋼材鋼種分為：普通含錳鋼軌、含銅普碳鋼鋼軌、高硅含銅鋼鋼軌、銅軌、錳軌、硅軌等。主要有38、43、50kg 三種。此外還有用于少數(shù)線路上的45kg軌，已計劃在運量大和車速高的線路上用的60kg軌。GB2585— 81規(guī)定了我國38～50kg/m鋼軌的技術(shù)條件，其尺寸和代號等如表6—7—10所示。

2007年我國頒布了新標(biāo)準(zhǔn) GB 2585-2007，除38～50kg/m外，新增加了60kg/m的重軌和75kg/m的重機軌。

國外

國際上各個國家都有自己的生產(chǎn)鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)，分類方式也不盡相同。

如：英標(biāo)：BS系列（有90A,80A,75A,75R,60A等等）

德標(biāo)：DIN系列吊車軌。

國際鐵路聯(lián)盟：UIC系列。

美標(biāo)：ASCE系列。

日標(biāo)：JIS系列。

③輕軌。品種在“8”的標(biāo)準(zhǔn)（5）中規(guī)定。主要有9、12、15、22、30kg/m 等不同軌型，其斷面尺寸和軌型類別等如6-7-11所示。技術(shù)條件詳見“8”中標(biāo)準(zhǔn)（3）。

輕軌也分為國標(biāo)（GB）和部標(biāo)（YB冶金部標(biāo)準(zhǔn)）兩種，上面說的是GB的幾種型號，YB的型號有：8、18、24kg/m等。

（2）制造及用途。

鋼軌采用平爐、氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的碳素鎮(zhèn)靜鋼軋制而成。其用途是承受機車車輛的運行壓力及沖擊載荷。

鋼軌生產(chǎn)廠

國內(nèi)生產(chǎn)

我國生產(chǎn)鋼軌最主要的有四大軌梁廠，分別是攀鋼集團(tuán)的攀鋼軌梁廠、鞍鋼集團(tuán)的鞍鋼軌梁廠、武鋼軌梁廠以及包鋼軌梁廠。

國外進(jìn)口

由于用量較大，尚需進(jìn)口一些按我國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的理化性能和按國外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法判定的鋼軌及鋼軌附件。進(jìn)口生產(chǎn)國有日本、德國、法國、英國、俄羅斯、澳大利亞等。

鋼軌鋼軌傷損

鋼軌傷損是指鋼軌在使用過程中，發(fā)生折斷、裂紋及其它影響和限制鋼軌使用性能的傷損。

為便于統(tǒng)計和分析鋼軌傷損，需對鋼軌傷損進(jìn)行分類。根據(jù)傷損在鋼軌斷面上的位置、傷損外貌及傷損原因等分為九類32種傷損，用兩位數(shù)編號分類，十位數(shù)表示傷損的部位和狀態(tài)，個位數(shù)表示造成傷損的原因。鋼軌傷損分類具體內(nèi)容可見“鐵道工務(wù)技術(shù)手冊（軌道）”。

鋼軌折斷是指有下列情況之一者：鋼軌全截面至少斷成兩部分；裂縫已經(jīng)貫通整個軌頭截面或軌底截面；鋼軌頂面上有長大于50mm、深大于10mm的掉塊。鋼軌折斷直接威脅行車安全，應(yīng)及時更換。鋼軌裂紋是指除鋼軌折斷之外，鋼軌部分材料發(fā)生分離，形成裂紋。

鋼軌傷損種類很多，常見的有磨耗、剝離及軌頭核傷、軌腰螺栓孔裂紋等。下面介紹幾種常見的鋼軌傷損情況。

鋼軌鋼軌磨耗

鋼軌磨耗主要是指小半徑曲線上鋼軌的側(cè)面磨耗和波浪磨耗。至于垂直磨耗一般情況下是正常的，隨著軸重和通過總重的增加而增大。軌道幾何形位設(shè)置不當(dāng)，會使垂直磨耗速率加快，這是要防止的，可通過調(diào)整軌道幾何尺寸解決。

(1)側(cè)面磨耗

側(cè)面磨耗發(fā)生在小半徑曲線的外股鋼軌上，是現(xiàn)在曲線上傷損的主要類型之一。列車在曲線上運行時，輪軌的磨擦與滑動是造成外軌側(cè)磨的根本原因。列車通過小半徑曲線時，通常會出現(xiàn)輪軌兩點接觸的情況，這時發(fā)生的側(cè)磨最大。側(cè)磨的大小可用導(dǎo)身力與沖擊角的乘積，即磨耗因子來表示。改善列車通過曲線的條件，如采用磨耗型車輪踏面，采用徑向轉(zhuǎn)向架等會降低側(cè)磨的速率。

從工務(wù)角度來講，應(yīng)改善鋼軌材質(zhì)，采用耐磨軌，例如高硬稀土軌其耐磨性是普通軌的2倍左右，淬火軌為1倍以上。

加強養(yǎng)護(hù)維修，設(shè)置合適的軌距、外軌超高及軌底坡，增加線路的彈性，在鋼軌側(cè)面涂油等，都可以減小側(cè)面磨耗的效果。

(2)波浪形磨耗

波浪形磨耗是指鋼軌頂面上出現(xiàn)的波浪狀不均勻磨耗，實質(zhì)上是波浪形壓潰。波磨會引起很高的輪軌動力作用，加速機車車輛及軌道部件的損壞，增加養(yǎng)護(hù)維修費用；此外列車的劇烈振動，會使旅客不適，嚴(yán)重時還會威脅到行車安全；波磨也是噪音的來源。我國一些貨運干線上，出現(xiàn)了嚴(yán)重的波磨。其發(fā)展速度比側(cè)磨還快，成為換軌的主要原因。

波磨可以其波長分為短波（或稱波紋）和長波（或稱波浪）兩種。波紋為波長約50~100mm，波幅0.1～0.4mm的周期性不平順；長波為波長100mm以上，3000mm以下，波幅2mm以內(nèi)的周期性不平順。

波磨主要出現(xiàn)在重載運輸線上，尤其是運煤運礦線上特別嚴(yán)重，在高速高客運線上也有不同程度的發(fā)生，城市地鐵上也較普遍。列車速度較高的鐵路上，主要發(fā)生波紋磨耗，且主要出現(xiàn)在直線和制動地段。在車速較低的重載運輸線上主要發(fā)波浪磨耗，且一般出現(xiàn)在曲線地段。影響鋼軌波磨發(fā)生發(fā)展的因素很多，涉及到鋼軌材質(zhì)、線路及機車輛條件等多個方面。世界各國都在致力于鋼軌波形磨耗成因理論研究。關(guān)于波磨成因的理論有數(shù)十種，大致可分為兩類：動力類成因理論和非動力類成因理論?？偟膩碚f，動力作用是鋼軌波磨形成的外因，鋼軌材質(zhì)性能是波磨的內(nèi)因。事實上單靠某一方面的分析來概括鋼軌波磨的所有成因是相當(dāng)困難的，而必須把車輛和軌道作為一個系統(tǒng)，研究多種振動形成，從整體上進(jìn)行多方面、多學(xué)科的研究，才能把握波磨成因的全貌。

打磨鋼軌是現(xiàn)在最有效的消除波磨的措施。除此還有以下一些措施可以減緩波磨的發(fā)展：用連續(xù)焊接法消除鋼軌接頭，提高軌道的平順性；改進(jìn)鋼軌材質(zhì)采用高強耐磨鋼軌，提高熱處理工藝質(zhì)量，消除鋼軌殘余應(yīng)力；提高軌道質(zhì)量，改善軌道彈性，并使縱橫向彈性連續(xù)均勻；保持曲線方向圓順，超高設(shè)置合理，外軌工作邊涂油；輪軌系統(tǒng)應(yīng)有足夠的阻力等。

(3)鋼軌磨耗的允許限度

鋼軌頭部允許磨耗限度主要由強度和構(gòu)造條件確定。即當(dāng)鋼軌磨耗達(dá)到允許限度里，一是還能保證鋼軌有足夠的強度和抗彎剛度；二是應(yīng)保證在最不利情況下車輪緣不碰撞接頭夾板?！惰F路線路維修規(guī)則》中按鋼軌頭產(chǎn)磨耗程度的不同，分為輕傷和重傷兩類。波磨軌耗谷深超過0.5mm為輕傷軌。

鋼軌接觸疲勞傷損

接觸疲勞傷損的形成大致可分三個階段：第一階段是鋼軌踏面外形的變化，如鋼軌踏面出現(xiàn)不平順，焊縫處出現(xiàn)鞍形磨損，這些不平順將增大車輪對鋼軌的沖擊作用；第二階段是軌頭表面金屬的破壞，由于軌頭踏面金屬的冷作硬化，使軌頭工作面的硬度不斷增長，通過總質(zhì)量150~200Mt時，硬度可達(dá)HB360；此后，硬化層不再發(fā)生變化，對碳素鋼軌來說，通過總質(zhì)量200~250Mt時，在軌頭表層形成微裂紋。對于彈性非均等的線路當(dāng)車輪及鋼軌肯有明顯不平順時，軌頂面所受之拉壓力幾乎相等，若存在微型紋，同時撓曲應(yīng)力與殘余應(yīng)力同號，會極大的降低鋼軌強度。第三階段為軌頭接觸疲勞的形成，由于金屬接觸疲勞強度不足和重載車輪的多次作用，當(dāng)最大剪應(yīng)力作用點超過剪切屈服極限時，會使該點成為塑性區(qū)域，車輪每次通過必將產(chǎn)生金屬顯微組織的滑移，通過一段時間的運營，這種滑移產(chǎn)生積累和聚集，最終導(dǎo)致疲勞裂紋的形成。隨著軸載的提高、大運量的運輸條件、鋼軌材質(zhì)及軌型的不適應(yīng)，將加速接觸疲勞裂紋的萌生和發(fā)展。

軌頭工作邊上圓角附近的剝離主要是由以下三個原因引起的：由夾雜物或接觸剪應(yīng)力引起縱向疲勞裂紋而導(dǎo)致剝離；導(dǎo)向輪在曲線外軌引起剪應(yīng)力交變循環(huán)促使外軌軌頭疲勞，導(dǎo)致剝離；車輪及軌道維修不良加速剝離的發(fā)展。通常剝離會造成缺口區(qū)的應(yīng)力集中并影響行車的平順性，增大動力沖擊作用，又促使缺口區(qū)域裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。缺口區(qū)的存在，還會阻礙金屬塑性變形的發(fā)展，使鋼軌塑性指標(biāo)降低。

軌頭核傷是最危險的一種傷損形式，會在列車作用下突然斷裂，嚴(yán)重影響行車安全。軌頭核傷產(chǎn)一的主要原因是軌頭內(nèi)部存在微小裂紋或缺陷（如非金屬夾雜物及白點等），在重復(fù)動荷 載作用下，在鋼軌走行面以下的軌頭內(nèi)部出現(xiàn)極為復(fù)雜的應(yīng)力組合，使細(xì)不裂紋先是成核，然后向軌頭四周發(fā)展，直到核傷周圍的鋼料不足以提供足夠的抵抗，鋼軌在毫元預(yù)兆的情況下猝然折斷。所以鋼軌內(nèi)部材質(zhì)的缺陷是形成核傷的內(nèi)因，而外部荷載的作用是外因，促使核傷的發(fā)展。核傷的發(fā)展與運量、軸重及行車速度、線路平面狀態(tài)有關(guān)。為確保行車的安全，對鋼軌要定期探傷。

減緩鋼軌接觸疲勞傷損的措施有：凈化軌鋼，控制雜物的形態(tài)；采用淬火鋼軌，發(fā)展優(yōu)質(zhì)重軌，改進(jìn)軌鋼力學(xué)性質(zhì)；改革舊軌再用制度，合理使用鋼軌；鋼軌打磨；按軌鋼材質(zhì)分類鋪軌等。

鋼軌相關(guān)規(guī)格

鋼軌相關(guān)表格

（2）檢驗方法：對于規(guī)定的鋼軌化學(xué)成分及力學(xué)工藝性能的檢驗，按照一般鋼鐵分析實驗 方法有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。

鋼軌附件

用來把每節(jié)鋼軌及鋼軌與軌枕互相連接起來使成為連續(xù)的軌道的部件，稱之鋼軌附件。按應(yīng)用部位分為接頭連接零件、中間連接零件。此外還有防爬設(shè)備和加強曲線的軌距桿，如魚尾板、普通道釘?shù)取?/p>

證明書

（1）每根重軌在其規(guī)定部位，軋有清晰凸起的標(biāo)志：生產(chǎn)廠標(biāo)志、鋼號、爐號、型號、制造年（月）號。有表示特定意義的“A”、“Z”字樣及白漆等。

（2）以捆交貨的輕軌，應(yīng)掛有注明批號的牌。

（3）鋼軌的質(zhì)量證明書內(nèi)容，按“8”中（12）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

驗收注意

（1）到貨應(yīng)嚴(yán)格按照合同及附件規(guī)定，在索賠期內(nèi)完成質(zhì)量把關(guān)的一般檢驗。

（2）在鋼軌的品質(zhì)保證期內(nèi)，要注意鋼軌的質(zhì)量變化。近年曾發(fā)生幾起進(jìn)口鋼軌的實際運行使用中出現(xiàn)質(zhì)量問題的索賠案，經(jīng)檢驗檢疫機構(gòu)運用超聲波探傷等檢測手段判明為軌內(nèi)裂、軌面剝離等缺陷，出具檢驗檢疫證書后，取得顯著索賠成效。

鋼軌標(biāo)準(zhǔn)

（1）GB2585—81鐵路用每米38—50kg鋼軌技術(shù)條件；

（2）GB11265—89輕軌用接頭夾板；

（3）GB11264—89輕軌；

（4）GB11266—89輕軌用墊板；

（5）YB/T5055—93起重機鋼軌；

（6）ASTME399金屬材料平面應(yīng)變、斷裂韌度標(biāo)準(zhǔn)試驗方法；

（7）JISG0555鋼材中非金屬夾雜物顯微試驗方法；

（8）JIS Z 2246肖氏硬度試驗方法；

（9）JIS Z 2243布氏硬度方法；

（10）JIS Z 2244維氏硬度試驗方法；

（11）JIS E 1101普通鋼軌；

（12）GB2101—89型鋼驗收、包裝、標(biāo)志及質(zhì)量證明書的一般規(guī)定。

鋼軌樁設(shè)置時，將舊鋼軌放置在事先準(zhǔn)備好的鉆孔中，放置時應(yīng)使鋼軌軌底正對滑坡推力方向(如圖2所示)。鋼軌置人鉆孔以后，需用混凝土或水泥砂漿充填鋼軌與孔壁間的空間，使鋼軌與混凝土或砂漿以及孔壤巖石聯(lián)成一體。這樣可充分發(fā)揮鋼軌的抗滑作用并可防止鋼軌的銹蝕。鋼軌樁適用于滑坡推力不大，巖體較完整的巖質(zhì)邊坡，它比大斷面鋼筋混凝土抗滑樁有輕便、靈活、便于施工等優(yōu)點。因此在國內(nèi)外露天礦滑坡防治工程中廣泛應(yīng)用。

鋼軌樁鋼軌樁的受力狀況

隨巖體結(jié)構(gòu)不同，鋼軌樁的受力狀態(tài)也不同。堅硬巖體沿一很薄的滑面滑動時[如圖3中(a)所示]，抗滑樁主要承受剪切應(yīng)力；如果巖體沿一層軟弱的破碎帶或一弱層滑動[如圖3中(b)所示]，由于在滑面處出現(xiàn)塑性變形，而使樁體承受彎曲產(chǎn)生的拉壓應(yīng)力；如果滑體是松散體或碎裂巖體[如圖3中(c)所示]，則樁體也是承受彎曲產(chǎn)生的拉壓應(yīng)力。

總的說來，鋼軌樁的受力狀態(tài)還研究得很不夠，如鋼軌上外力的具體分布至今仍不十分清楚，有待進(jìn)一步研究分析。

鋼軌樁鋼軌樁主要設(shè)計參數(shù)

鋼軌樁抗滑力計算原則

如前所述，當(dāng)巖體堅硬，滑動面很薄時，樁體受剪力較大，可考慮樁體是受剪切，但在一般情況下都是受彎曲的。在計算鋼軌樁抗滑力時，一般可結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，有條件時進(jìn)行現(xiàn)場樁體應(yīng)力測試、模型試驗等，得出樁體的應(yīng)力狀態(tài)，分析樁體的受力形式，進(jìn)而確定按剪切或彎曲條件計算。例如，阜新海州露天煤礦的鋼軌樁是按受彎曲來計算的。也有人將鋼軌樁視為是彈性地基上的彈性地基梁用連桿法求解樁體內(nèi)力。必須說明，鋼軌樁的設(shè)計計算方法是不成熟的。在實際工程中，必須結(jié)合具體條件分析應(yīng)用。

錨固深度和樁長

錨固深度即為樁埋人滑面以下穩(wěn)定基巖中的深度，它應(yīng)以樁體在滑坡推力作用下不被拔出以及在樁底不會產(chǎn)生新的滑面為條件。一般情況下，當(dāng)滑床巖體較完整，強度較大時，錨固深度可取小些。阜新海州露天煤礦▽86站錨固深度取3～5m。

樁的錨固深度與樁在滑面以上的長度之和即為樁長。樁長應(yīng)保證不會產(chǎn)生越過樁頂?shù)幕?。但在一般情況下為施工方便而易于鋼軌定位，常使樁長能露出滑體表面。這樣也為地面觀測提供了方便條件。

樁距和排距

穩(wěn)定一個滑體通常需沒置許多樁。樁成排布置，而且常是雙排或多排，排與排之間的樁位相互錯開。

樁距取決于樁的總數(shù)和巖體強度。要防止軟質(zhì)土巖自樁間擠出，如滑坡推力較小，土巖強度又較大，則樁距可適當(dāng)大些。

粘土巖易被水浸潤而軟化滑動，宜選用較大直徑的鋼軌樁或管樁。隨樁徑增大，柱后形成堅實的粘土巖楔(如圖4所示)，它將阻止樁間巖土向樁外擠出。阻止巖體擠出的阻力為：

樁間巖體的穩(wěn)定條件應(yīng)滿足：

由上式得：

雙排或多排孔時排距一般近似取樁距。對于露天礦采場邊坡，由于施工條件的限制，一般每個臺階設(shè)1～2排樁。

中間聯(lián)結(jié)零件又稱鋼軌扣件。藉以緊固鋼軌和機下部件的軌道配件。按軌枕種類分為木枕線路扣件和混凝土枕線路(其他類型混凝土機下部件線路)扣件兩大類 。

鋼軌連結(jié)是將標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼軌連接起來，分為鋼軌接頭連結(jié)，鋼軌焊接兩種。

鋼軌連結(jié)是將標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼軌連接起來，使鋼軌聯(lián)接部分具有與鋼軌一樣的整體性，給列車提供連續(xù)的滾動表面，承受列車通過時作用于其上的動荷載，并滿足鋼軌伸縮的要求。鋼軌連結(jié)方式可分為鋼軌接頭連結(jié)，鋼軌焊接兩種。2100433B