寬混凝土軌枕

混凝土軌枕裂縫的生成可以從結(jié)構(gòu)、工藝、材料等方面探討，也可從設(shè)計、制造、鋪設(shè)、使用等方面研究。在此，僅從物理、化學(xué)、力學(xué)的角度進行分析。

1、力學(xué)因素混凝土軌枕所受彎矩的大小不僅與枕上動壓力有關(guān)，而且與枕下道碴支承狀態(tài)有關(guān)。原先設(shè)計規(guī)定鋪設(shè)和養(yǎng)護時應(yīng)使軌枕中間部分掏空400rnm，掏空部分道碴頂面應(yīng)低于枕底30mm，避免負彎矩過大而產(chǎn)生枕中上部橫裂。近年來要求中間不掏空，即中間應(yīng)墊滿浮碴。設(shè)計時假設(shè)中間部分的支承反力應(yīng)為軌下部分的3／4（掏空時為0）。與一般的預(yù)應(yīng)力混凝土制品不同的是軌枕的支承狀態(tài)隨著列車的運行及養(yǎng)護維修條件而不斷變化，一旦當(dāng)支承狀態(tài)與枕上垂直動壓力力聯(lián)合作用引起的彎矩超過設(shè)計限值時，則軌枕的相應(yīng)部分就會產(chǎn)生裂縫。此外當(dāng)預(yù)加應(yīng)力偏大而脫模時混凝土強度又不足時，軌枕端部就會產(chǎn)生縱向裂縫；列車運行時對鋼軌的水平和縱向作用力和螺旋道釘引起的上拔力又會使軌枕螺栓道釘孔周圍產(chǎn)生的縱向裂縫和橫向裂縫。

由于預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕橫向裂縫（軌下正彎矩和枕中正、負彎矩）在計算和試驗方面均已有諸多研究，而縱向裂縫的計算及試驗卻很少涉及。在此，僅對端部縱向裂縫（或稱水平裂縫）作一分析：

根據(jù)清華大學(xué)研究，先張法高強鋼絲預(yù)應(yīng)力混凝土梁，當(dāng)預(yù)應(yīng)力值較高時，沿梁高離開預(yù)應(yīng)力筋一段距離，靠近中和軸附近，在梁端面上出現(xiàn)拉應(yīng)力6Y，常引起端頭裂縫。

通過20余根梁的模擬試驗，建立了端面最大拉應(yīng)力計算公式：6Ymax＝k6 o式中：6 o一梁端橫截面上平均壓應(yīng)力：6 o＝N／A （A為梁端橫截面積，N為混凝土預(yù)壓力）；

k一應(yīng)力系數(shù)，其變化規(guī)律可近似表達為：

k＝1／{18（e／h）2十0．25}式中：e一集中力距底邊的距離；h一為端部梁高；

裂縫發(fā)生的位置C（裂縫與梁底面的距離）：√eh梁的抗裂性驗算必須滿足下式要求：6Ymax≤rf t式中：f t一混凝土的抗拉強度；

r一塑性系數(shù)（一般取1．7）

將以上研究結(jié)果用來驗算預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕的端部拉應(yīng)力。

由表1可見，預(yù)應(yīng)力引起的軌枕端面最大水平拉應(yīng)力6Ymax約為混凝土設(shè)計抗拉強度的75~90%，并為考慮塑性變形后的混凝土抗拉強度的50%，僅此單一因素，軌枕單面是不會產(chǎn)生縱向裂縫的。但當(dāng)混凝土放張強度不足、溫差、干縮、堿集料反應(yīng)等因素附加作用時，則易造成6Ymax≤ft （物理化學(xué)作用時塑性變形不起作用），從而引起縱向裂縫。此外，螺旋道釘上拔力較大時，與預(yù)加應(yīng)力疊加，則容易造成釘孔縱裂。

2、 物理因素物理因素系指軌枕制造和鋪設(shè)、運營過程中受冷熱、干濕、凍融等的作用。當(dāng)蒸汽養(yǎng)護過程中升溫很快，恒溫溫度很高時，由于混凝土中氣、水、水泥、砂石等不同材料熱膨脹系數(shù)不同，而混凝土初期結(jié)構(gòu)強度又很低時，高溫使氣、水大大膨脹，造成混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，容易引起軌枕表面特別是端頭表面的混凝土龜裂，疏松。

有一段時間，不少工廠軌枕生產(chǎn)中蒸汽養(yǎng)護沒有預(yù)養(yǎng)時間，升溫很快，恒溫溫度高于95℃，脫模時軌枕端部混凝土腫脹、疏松情況常有發(fā)生。而且放張時混凝土強度很多低于35N／m㎡（70%fcu），造成混凝土軌枕縱裂、龜裂現(xiàn)象較多。

當(dāng)出廠時僅有細微裂縫或僅有隱性微裂（肉眼看不見）的軌枕，在運營過程中，受到振動、沖擊、疲勞荷載的作用，以及外界環(huán)境不斷變化著的干濕循環(huán)，凍融循環(huán)作用，也會使裂縫的寬度和長度發(fā)展。