鋼軌支點彈性模量

《鐵道科學技術(shù)名詞》第一版。 2100433B

1997年，經(jīng)全國科學技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。

鋼軌傷損是鐵路軌道交通中較為嚴重的問題，直接影響了列車運行的安全與平穩(wěn)，與運輸成本、鋼軌材料的選定以及相關(guān)的設計制造有著密切的關(guān)系。鋼軌需要支持并且引導機車按照規(guī)定的方向來行駛。然而在長期的使用過程中，鋼軌會出現(xiàn)損傷，例如常見的折斷、裂紋以及其他影響性能的各種情況。只有明確鋼軌傷損及其成因，才能更好地提高鋼軌探傷的工作質(zhì)量。

鉸支點鋼軌核傷

主要是因為鋼軌在冶煉或者是軋制的過程中，所使用的材質(zhì)比較差，或者是在使用過程中存在著缺陷，使得機車在反復荷載的作用下，應力得以集中，疲勞源不斷增加并且擴展。鋼軌核傷主要發(fā)生在鋼軌的頭部位置內(nèi)側(cè)，并且伴隨核傷的直徑加大，鋼軌所承載的能力便會隨之降低。因此在高速重復載荷的作用下，鋼軌極其容易發(fā)生折斷。

鉸支點鋼軌接頭損傷

這是線路當中最為薄弱的一個環(huán)節(jié)，機車車輛車輪不斷作用于鋼軌的接頭上，使得承受最大的慣性力要比其他部位增加55%左右。因此在平常的鋼軌探傷過程中，經(jīng)常會發(fā)生螺孔裂紋或者是馬鞍形磨耗等。

鉸支點鋼軌縱向與垂直水平裂紋

鋼軌縱向與垂直水平的裂紋主要是因為鋼軌制造工藝較差，沒有重視鋼錠中存在的嚴重偏析、縮孔、夾雜等問題。使得鋼錠在軋制成為鋼軌之后，那些缺陷就會成片狀地殘留在鋼軌頭部、鋼軌軌腰部位還有鋼軌軌底部位，相反地與鋼軌縱向平行，呈現(xiàn)水平或者是垂直的狀態(tài)。

鉸支點鋼軌軌底裂紋

從鋼軌腰垂直縱向裂紋向下發(fā)展，便成為了鋼軌軌底裂紋。鋼軌軌底銹坑或者是劃痕便會形成鋼軌軌底橫向裂紋。另外在制造鋼軌的過程中，鋼軌軌底有軋制、與墊板軌枕間不密貼等缺陷，使得鋼軌底部受到極大的應力，從而導致鋼軌軌底橫向裂紋或者破裂。

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，鋼軌應有足夠的高度，其頭部和底部應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，站線及專用線一般鋪設43kg/m鋼軌。對于重載鐵路和特別繁忙區(qū)段鐵路，則鋪設75kg/m鋼軌。此外，為了適應道岔、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。現(xiàn)采用較多的為矮特種斷面鋼軌，簡稱AT軌。

鋼軌樁設置時，將舊鋼軌放置在事先準備好的鉆孔中，放置時應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，有待進一步研究分析。

鋼軌樁鋼軌樁主要設計參數(shù)

鋼軌樁抗滑力計算原則

如前所述，當巖體堅硬，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，有條件時進行現(xiàn)場樁體應力測試、模型試驗等，得出樁體的應力狀態(tài)，分析樁體的受力形式，進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1～2排樁。