【正文】 分為短波（或稱波紋）和長波（或稱波浪）兩種。 (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。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。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。 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。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）”。為此，可用式（ 11）中 a0 做為預(yù)留軌縫，并在鋪軌后為檢查軌縫計算方便，將鋪軌軌溫上、下限定為： 對于 25m 長的普通線路， ag=18mm，可以求得 ag/2al=℃，因此，《鐵路線路維修規(guī)則》規(guī)定，應(yīng)當(dāng)在（ tz30℃） ~(tz+30℃ )范圍內(nèi)鋪軌 或調(diào)整軌縫。 由于構(gòu)造軌縫 ag 以及接頭和基礎(chǔ)阻力的限制，不是所有地區(qū)都能鋪設(shè) 25m長的鋼軌。預(yù)留軌縫應(yīng)滿足如下條件： 1．當(dāng)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈罡哕墱貢r，軌縫應(yīng)大于或等于零，使軌端不受擠壓力，以防溫度壓力太大而脹軌跑道； 當(dāng)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈畹蛙墱貢r，軌縫應(yīng)小于或等于構(gòu)造軌逢，使接頭螺栓不受剪力，以防止接頭螺栓拉彎或拉斷。按兩股鋼軌接頭相互位置來分，可分為 相對式和相錯式兩種。還有用于曲線內(nèi)股的縮短軌，對于 標(biāo)準(zhǔn)系列的縮短軌有短 40mm、 80mm、120mm 三種；對于 25m 軌的有短 40mm、 80mm、 160mm 三種。 淬火軌對材質(zhì)純凈度的要求比普通鋼軌更高，如果不提高鋼軌的純凈度，鋼軌重型化及強(qiáng)韌化的優(yōu)勢也不能更好地發(fā)揮，因此材質(zhì)純凈化是重型化和強(qiáng)韌化的基礎(chǔ)。冶金學(xué)原理及冶金工業(yè)生產(chǎn)實踐認(rèn)為：如不改變鋼種，單憑碳素鋼熱處理，很難再大幅度地提高強(qiáng)度，唯有微合金與熱處理相結(jié)合，二者相輔相成，才可得到既有更高強(qiáng)度，并有相應(yīng)韌性、硬度和可焊性的優(yōu)質(zhì)鋼軌。由于重型 鋼軌的剛度大，相應(yīng)彎曲變形較小，列車車輪對鋼軌的動力作用大部分作用在輪軌接觸區(qū)，同時由于重型鋼軌扭轉(zhuǎn)中心接近軌底，軌尖產(chǎn)生的縱向正應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軌底的縱向正應(yīng)力，從而加速了重型鋼軌軌頭病害的發(fā)展。 鋼軌接頭處輪軌沖擊力很大，為加強(qiáng)接頭處鋼軌的抗磨能力，在鋼軌兩端30~70mm 范圍內(nèi)進(jìn)行軌頂淬火，淬火深度達(dá) 812 mm。所以磷、 硫的含量必須嚴(yán)格加以控制。 磷與硫在鋼中均屬有害成分。 錳可以提高鋼的強(qiáng)度和韌性，去除有害的氧化鐵 和硫夾雜物，其含量一般為%～ %。提高鋼的含碳量，其抗拉強(qiáng)度、耐磨性及硬度均迅速增加。為使鋼軌軋制冷卻均勻，要求軌頭、軌腰及軌底的面積分配，有一個較合適的比例。鋼軌高度應(yīng)盡可能大一些，以保證有足夠的慣性矩及斷面系數(shù)來承受豎直輪載的動力作用。軌腰與鋼軌頭部及底部的連接，必須保證夾板能有足 夠的支承面。鋼軌被車輪長期滾壓以后，頂面近似于 200~300mm 半徑的圓弧。鋼 軌斷面設(shè)計應(yīng)滿足下面要求。隨著高速、重載運輸?shù)囊螅撥壵蛑匦突l(fā)展，目前世界上最重型的鋼軌已達(dá)到 ，線路上逐步鋪設(shè) 75kg/m 鋼軌。 根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理原則，還應(yīng)做到鋼軌斷面設(shè)計合理，價格低廉，輕重齊備，自成系列。從這一矛盾的主要方面出發(fā)，鋼軌仍應(yīng)維持其光滑的表面，必要時，可用向軌面撒砂的方法提高機(jī)車動輪與鋼軌之間的粘著力。 為使列車能夠安全、平穩(wěn)和不間斷地運行，鋼軌除 必須充分發(fā)揮上述諸功能外，還應(yīng)保證在輪載和軌溫變化作用下，應(yīng)力和變形均不超過規(guī)定的限值。除輪載外，氣候及其他因素對鋼軌受力也有影響，例如，軌溫的變化可以使鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度力，特別是無縫線路上。在電氣化鐵道或自動閉塞區(qū)段，鋼軌還可兼做軌道電路之用。它是軌道結(jié)構(gòu) 的重要組成部分。 防爬設(shè)備能有效地防止鋼軌與軌枕之間發(fā)生縱向的相對移動，制止鋼軌爬行。 聯(lián)結(jié)零件是聯(lián)結(jié)鋼軌或聯(lián)結(jié)鋼軌和軌枕的部件。同時，為車輪的滾動提供阻力最小的接觸面。軌道是由鋼軌、軌枕、道床、道岔、聯(lián)結(jié)零件及防爬設(shè)備組成。它的的作用是引導(dǎo)機(jī)車車倆運行，直接承受由車輪傳來的荷載，并把它傳布給路基 或橋隧建筑物。 軌枕是軌道結(jié)構(gòu)的重要部件，一般橫向鋪設(shè)在鋼軌下的道床上，承受來在鋼軌的壓力，使之傳布于道床。前者稱接頭聯(lián)結(jié)零件 ,后者稱中間聯(lián)結(jié)零件（或扣件）。 道床是軌枕的基礎(chǔ)，在其上以規(guī)定的間隔布置一定數(shù)量的軌枕，用以增加軌道的彈性和縱、橫向移動的阻力，并便于 排水和校正軌道的平面和縱斷面。 一、鋼軌的基本功能及基本要求 鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件。 鋼軌的工作條件十分復(fù)雜。 鋼軌是作為一根支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)或點支承上的無限長梁進(jìn)行工作的。這就要求鋼軌具有足夠的強(qiáng)度 、韌性和耐磨性能。 鋼軌依靠本身的剛度抵抗輪載作用下的彈性彎曲，但是為了減輕車輪對鋼軌的動 力沖擊作用，防止機(jī)車車輛步行部分及鋼軌的折損，又要求鋼軌具有必要的彈性。鋼軌的類型，以每米大致質(zhì)量 kg表示。 (二 )鋼軌斷面設(shè)計原則 作用于直線軌道鋼軌上的力主要是豎直力，其結(jié)果是使鋼軌撓曲。 鋼軌斷面圖 鋼軌斷面尺寸及特性 鋼軌頭部是直接和車輪接觸的部分，應(yīng)有抵抗壓潰和耐磨的能力，故軌頭宜大而厚，并應(yīng)具有和車輪踏面相適應(yīng)的外形 。因此，在我國鐵路上，較輕型鋼軌的項面，常軋制成一個半徑為 300mm 的圓弧，而較重型鋼軌的頂面，則用三個半徑分別為 80、 300、80或 80、 500、 80mm 的復(fù)合圓弧組成。 鋼軌底部直接支承在軌枕頂面上。但鋼軌愈高，其在橫向水平力作用下的穩(wěn)定性愈差。 (三 )鋼軌的材質(zhì)和機(jī)械性能 鋼軌的材質(zhì)和機(jī)械性能主要取決于鋼軌的化學(xué)成分、物理力學(xué)性能、金屬組織及熱處理工藝。例如，當(dāng)含碳量從 %增加為 %，可使平爐鋼軌的耐磨性能提高 60%。錳含量超過 %者稱中錳鋼，其抗磨性能很高。磷過多（超過 %），使鋼軌具有冷脆性，在冬季嚴(yán)寒地區(qū)，易突然斷裂。 表中除 U7 U74 為碳素鋼外，其他均為提高錳、硅含量或增加銅含量的中錳、高硅或含銅合金鋼。 為提高鋼軌耐磨和抗壓性能，還應(yīng)對鋼軌進(jìn)行全長淬火處理。一般來講，鋼軌愈重，鋼軌的傷損數(shù)量減少，但接觸疲勞傷損總數(shù)的比例提高。 目前我 國使用的鋼軌，抗拉強(qiáng)度約為 900Mpa。例如鋼軌中非金屬夾雜、鋼軌金屬薄弱區(qū)的存在等，都是鋼軌產(chǎn)生疲勞傷損的根源，以這些疲勞源為中心形成核傷，對行車安全構(gòu)成威脅。 軌道上鋼軌與鋼軌之間用夾板和螺栓連接，稱為鋼軌接頭。我國一般采用相對懸空式，即兩股鋼軌接頭左右對齊，同時位于兩接頭軌枕間。構(gòu)造軌縫是指受鋼軌、接頭夾板及螺栓尺寸限制， 在構(gòu)造上能實現(xiàn)的軌端最大縫隙值。根據(jù)軌溫一軌縫變化規(guī)律，在確定的 ag和 C 值情況下，以 Tmax 時軌縫 amin=0， Tmin 時軌縫 amin=ag 為條件，可以得到允許鋪軌的年軌溫差為［Δ T］的地區(qū)： 式中 ［Δ T］ —— 允許鋪軌年軌溫差（℃） Ｃ —— 接頭阻力和道床阻力限制鋼 軌伸縮量（ mm） 由式計算可知，對于 鋼軌，鋪設(shè)地區(qū)不受年軌溫差的限制；對于 25m鋼軌， [***]=℃，近似地只能在年軌溫差 100℃以下地區(qū)鋪設(shè)。 （一）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。 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。下面介紹幾種常見的鋼軌傷損情況。 (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，是目前曲線上傷損的主要類 型之一。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。波磨會引起很高的輪軌動力作用，加速機(jī)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。波紋為波長約 50~100mm，波幅 ～ 的周期性不平順；長波為波長 100m 以上， 3000mm以下，波幅 2mm 以內(nèi)的周 期性不平順。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(jī)車輛條件等多個方面。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。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(qiáng)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。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(qiáng)度。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。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。 （二）鋼軌的合理使用 鋼軌是鐵路線路的重要裝備，在《鐵路工務(wù)主要技術(shù)裝備政策》中，除明確指出鋼軌的發(fā)展方向是重型化、強(qiáng)韌化和純凈化外，對合理使用鋼軌也有明確規(guī)定。重型舊軌的 多次使用，可使整個非繁忙線路的設(shè)備得到顯著加強(qiáng)。例如聯(lián)邦德國一直對鋼軌與通過運量和養(yǎng)護(hù)維修間的關(guān)系進(jìn)行研究，以期獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。因為用過的較重的鋼軌就相當(dāng)于較輕的新軌。 2．鋼軌整修技術(shù) 軌端不均勻磨耗和掉塊、擦傷是鋼 軌運營過程中產(chǎn)生的各種傷損和缺陷的主要形式之一。 3．鋼軌打磨 對鋼軌進(jìn)行現(xiàn)場打磨始于本世紀(jì) 50 年代，最初用于整治波形磨耗，現(xiàn)已發(fā)展成為一種多功能的現(xiàn)代化養(yǎng)路技術(shù)。但是這種打磨方式并不能消除引起波磨、鋼軌剝離及掉塊的潛在的接觸疲勞裂紋，在以后列車通過時，這些裂紋還將繼續(xù)擴(kuò)展。 第二節(jié) 軌枕 概述 軌枕承受來自鋼軌的各向壓力，并彈性地傳布于道床，同時，有效地保持軌道地幾何行位，特別是規(guī)矩和方向。縱向軌枕一般僅用于特殊需要的地段，短軌是在左右兩股鋼軌下分開鋪設(shè)的 軌枕，常用于混凝土整體道床。但木枕要消耗大量優(yōu)質(zhì)木材，由于資源有限，其價格較貴。這三者是互為因果的。 二、混凝土枕類型 隨著鐵路高速、重載發(fā)展的需要，用混凝土枕代替已成為發(fā)展方向。 混凝土枕的特點是自重大、剛度大，與木枕線路相比其軌底撓度較平順，故軌道動力坡度小。 按結(jié)構(gòu)型式分有整體式、組合式和半枕三種。圖 14為法國鐵路上采用的雙塊式混凝土枕。我國主要采用整體式、預(yù)應(yīng)力混凝土枕，簡稱混凝土枕（ Pc 枕）。 混凝土枕受力狀況與道床支承條件有密切關(guān)系，支承條件有中間不承、中間部分支承和全支承三種情況。梯形截面可以節(jié)省混凝土用量，減少自重，也便于脫模。當(dāng)中產(chǎn)部分不支承時，能使鋼軌壓力R與道床反力 q 的合力晝靠攏，有利于防止中間斷面上出現(xiàn)過大的負(fù)彎矩。根據(jù)圖 16 三種不同支承情況，對不同軌長進(jìn)行計算表明，長軌枕可以減少中間截面負(fù)彎矩，但軌 下截面上正彎矩將增大，這是矛盾的，一般應(yīng)收軌下截面正彎矩與枕中截面負(fù)變矩保持一定比例來確定軌枕的合理長度。我國新設(shè)計的 III 型軌枕長度有