【正文】 應(yīng)高速、重載的需要，鋼軌要重型化，但鋼軌重型化后，若不采用強(qiáng)化技術(shù)，又會(huì)帶來其它的問題。這些指標(biāo)對(duì)鋼軌的承載能力、磨損、壓潰、斷裂和其他傷損有很大的影響。這種晶體性脆易溶，使金屬在800~1200℃時(shí)發(fā)脆，在鋼軌軋制或熱加工過程中容易出現(xiàn)大量廢品。在碳素鋼中，%~%.提高鋼的含硅量也能提高鋼軌的耐磨性能。因此，%。碳對(duì)鋼的性質(zhì)影響最大。一般要求軌高與軌底寬之比為~。鋼軌的頭部頂面寬（b）、軌腰厚（t）、軌身高(H)及軌底寬（B）是鋼軌斷面的四個(gè)主要參數(shù)。軌腰的兩側(cè)為曲線。鋼軌頭部頂面應(yīng)軋制成隆起的圓弧，使由車輪傳來的壓力更能集中于軌軸。因此，鋼軌采用工字形斷面，由軌頭、軌腰和軌低三部分組成。 為完成上述功能，對(duì)鋼軌質(zhì)量、斷面、材質(zhì)三要素均提出了相應(yīng)的要求。但硬度太高，鋼軌又容易受沖擊而折損，因此，要求鋼軌具有一定的韌性。但對(duì)車輛來說，摩阻力太大會(huì)使行車阻力增加，這就又要求鋼軌有一個(gè)光滑的滾動(dòng)表面。在輪載和溫度力的作用下，鋼軌產(chǎn)生復(fù)雜的變形：壓縮、伸長、彎曲、扭轉(zhuǎn)、壓潰、磨耗等。車輪施加于鋼軌上的作用力，其大小、方面和位臵都具有很大的隨機(jī)性。它的功用在于引導(dǎo)機(jī)車車輛的車輪前進(jìn)，承受車輪的巨大壓力，并傳遞到軌枕上。主要材料有碎石和篩選卵石等。其作用是有效地保證鋼軌與鋼軌或鋼軌與軌枕間的可靠聯(lián)結(jié),盡可能地保持鋼軌的連續(xù)性與整體性。同時(shí)，利用扣件有效地保持兩股鋼軌的相對(duì)位臵。軌道必須堅(jiān)固穩(wěn)定，并具有正確的幾何形位，以確保機(jī)車車輛的安全運(yùn)行。，是行車的基礎(chǔ)。鋼軌是軌道的主要部件，用于引導(dǎo)機(jī)車車輛行駛，并將所承受的荷載傳布于軌枕、道床及路基。軌枕主要有木枕和混凝土枕兩類。阻止鋼軌相對(duì)于軌枕的縱橫向移支，確保軌距正常，并在機(jī)車車輛的動(dòng)力作用下，充分發(fā)揮緩沖減振性能，延緩線路殘余變形的積累。道岔是機(jī)車車輛從一股軌道轉(zhuǎn)入或越過加一股軌道時(shí)必不可少的線路設(shè)備，在鐵路站場布臵中應(yīng)用極為廣泛。鋼軌必須為車輪提供連續(xù)、平順和阻力最小的滾動(dòng)表面。這引起都有和機(jī)車車輛與軌道的相互作用有關(guān)。 為使列車能夠安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)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。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(shí)，可用向軌面撒砂的方法提高機(jī)車動(dòng)輪與鋼軌之間的粘著力。 根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理原則，還應(yīng)做到鋼軌斷面設(shè)計(jì)合理，價(jià)格低廉，輕重齊備，自成系列。隨著高速、重載運(yùn)輸?shù)囊螅撥壵蛑匦突l(fā)展，線路上逐步鋪設(shè)75kg/m鋼軌。鋼軌斷面設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下面要求。鋼軌被車輪長期滾壓以后，頂面近似于200~300mm半徑的圓弧。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(dòng)力作用。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(gè)較合適的比例。提高鋼的含碳量，其抗拉強(qiáng)度、耐磨性及硬度均迅速增加。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，%～%。 磷與硫在鋼中均屬有害成分。所以磷、硫的含量必須嚴(yán)格加以控制。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。由于重型 鋼軌的剛度大，相應(yīng)彎曲變形較小，列車車輪對(duì)鋼軌的動(dòng)力作用大部分作用在輪軌接觸區(qū)，同時(shí)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。冶金學(xué)原理及冶金工業(yè)生產(chǎn)實(shí)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。淬火軌對(duì)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)。還有用于曲線內(nèi)股的縮短軌，、80mm、120mm三種；對(duì)于25m軌的有短40mm、80mm、160mm三種。按兩股鋼軌接頭相互位臵來分，可分為相對(duì)式和相錯(cuò)式兩種。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(shí)，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(shí)，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。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。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。列車通過小半徑曲線時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)輪軌兩點(diǎn)接觸的情況，這時(shí)發(fā)生的側(cè)磨最大。加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)維修，設(shè)臵合適的軌距、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。其發(fā)展速度比側(cè)磨還快，成為換軌的主要原因。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(dòng)地段。目前，關(guān)于波磨成因的理論有數(shù)十種，大致可分為兩類：動(dòng)力類成因理論和非動(dòng)力類成因理論。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(qiáng)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)臵合理，外軌工作邊涂油；輪軌系統(tǒng)應(yīng)有足夠的阻尼等。 2．鋼軌接觸疲勞傷損 接觸疲勞傷損的形成大致可分三個(gè)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(duì)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(shí)，硬度可達(dá)HB360；此后，硬化層不再發(fā)生變化，對(duì)碳素鋼軌來說，通過總質(zhì)量200~250Mt時(shí)，在軌頭表層形成微裂紋。軌頭工作邊上圓角附近的剝離主要是由以下三個(gè)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。軌頭核傷產(chǎn)一的主要原因是軌頭鋼軌分級(jí)使用包含兩個(gè)方面的含義：鋼國的二次或多次使用和鋼軌在一次使用中的合理倒換使用。舊軌整修通常分為三類：綜合整形軌、一般整形軌和焊接再用長軌條。德國在實(shí)行鋼軌分級(jí)管理時(shí)，是將再用軌作為一種資源儲(chǔ)備。鋼軌設(shè)備的運(yùn)營制度應(yīng)是“隊(duì)梯式”的，鋼軌隨著其承載能力的減弱而逐步移到運(yùn)量較小的區(qū)段下使用。因此，需要對(duì)鋼軌表面病害及時(shí)整治。鋼軌的定期打磨，可以消除和延緩波磨、消除鋼軌表面的接觸疲勞層防止剝離掉塊、對(duì)斷面打磨還可改善輪軌接觸條件，降低接觸應(yīng)力。它力圖控制鋼軌表面接觸疲勞的發(fā)展，打磨周期較短，以便在鋼軌表面裂紋萌生時(shí)就予以消除。軌枕依其構(gòu)造及鋪設(shè)方法分為橫向軌枕、縱向軌枕及短軌等。一、木枕木枕又稱枕木，是鐵路最早采用而且仍然繼續(xù)使用的一種軌枕。 木枕的使用壽命短，其失效原因很多，主要是腐朽、機(jī)械磨損和開裂。相反，木枕一旦出現(xiàn)機(jī)械磨損和開裂，木質(zhì)受到損傷，這就為加速腐朽提供了有得條件?；炷琳聿皇軞夂?、腐朽、蟲柱及火災(zāi)的影響，使用壽命長。故對(duì)軌下部件的彈性提出了更高的要求，以提高線路抗振能力。組合式混凝土由兩個(gè)鋼筋混凝土塊體用一根鋼桿連接而成。普通鋼筋混凝土抗彎能力很差，容量開裂失效，已被淘汰。（二）混凝土枕外形及尺寸混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要決定于其受力狀況。由圖中可以看出，軌下截面正彎矩以中間部分不支承時(shí)為最大，而枕中截面負(fù)糨矩則以全支承時(shí)為最大。軌枕項(xiàng)面支承鋼軌的部分 稱為承軌槽，做成1：40的斜面,以適應(yīng)軌底坡的要求。底面上一般還作出各種花紋或凹槽，以增回軌枕與道床間的摩阻力。為適應(yīng)高速、重截的需要，國外向增加軌枕長度的方向發(fā)展。而混凝土采用直線配筋，且各截面上的配筋均相同，所以配筋的重心線在軌下部分應(yīng)在截面形心之下,而在中間部分同應(yīng)在截面形心之上。目前使用的I型和II型枕，其外型尺寸完全相同，主要尺寸見表所示。2．II型軌枕。J2型軌枕是采用4根直徑10mm的高強(qiáng)度鋼筋，C58級(jí)混凝土。（，為適應(yīng)不同線路的需要，同時(shí)有，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相同）。并適當(dāng)加寬了枕底，使枕下支承面積增加17%，端側(cè)面積約增加20%，軌枕重量增加31%，因此，可有效提高道床的縱、橫向阻力，減緩重載運(yùn)輸所產(chǎn)生的道床累積變形，提高線路的穩(wěn)定性； (2)軌下和中間截面的設(shè)計(jì)承載力，較II型軌枕分別提高了43%和65%。軌枕密一些，道床、路基面、鋼軌以及軌枕本身受力都可小一些。軌枕的級(jí)差為每公里80根。普通軌道上，鋼軌接頭處車輪的沖擊動(dòng)荷載大，接頭處軌枕的間距應(yīng)當(dāng)比中間的小一些并且從接頭間距向中間間距過渡時(shí)，應(yīng)有一個(gè)過渡間距，以適應(yīng)荷載的變化，如圖19所示。（一）混凝土寬枕的特點(diǎn)混凝土寬枕是一塊預(yù)制的混凝土塊，與混凝土枕外形相似，又稱軌枕板。 混凝土寬枕在道床上是密排鋪設(shè)，每公里鋪1760塊，每塊枕上安裝一對(duì)扣件，由鋼軌傳來的力處于寬枕軸線的對(duì)稱位臵，可避免荷載的偏心。同時(shí)，每塊寬枕的質(zhì)量為500kg左右，可以減小道床的振動(dòng)加速度，使道床的變表減小，殘余變形積累過程延緩，軌道幾何形位易于保持，整個(gè)軌道結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)。再由于養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)基本上可在軌道兩旁進(jìn)行，對(duì)行車干擾較少，比較適合于運(yùn)輸繁忙的鐵路上作用。（二）混凝土寬枕類型及鋪設(shè)要求目前我國鐵路上作用于的混凝土寬枕主要為弦7筋7弦8筋82及幾種型號(hào),也有少量的弦65A、筋 65A、筋65B及弦72等。2. 混凝土寬枕軌道的彈性、