铁道工程-第二章钢轨.ppt

一、钢轨的功用和类型第二章 钢轨内容提要内容提要内容提要内容提要二、钢轨截面设计原则三、钢轨材质及其力学指标四、钢轨尺寸允许偏差及平直度要求五、钢轨损伤六、钢轨的长度及接头七、现钢轨标记八、现行规范中钢轨相关规定一、钢轨的功用和类型（1）为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面，引导机车车辆前进；1.钢轨的功能（2）钢轨要承受来自车轮的巨大垂向压力，并以分散形式传递到轨枕；（3）在电气化铁道或自动闭塞区段，还兼做轨道电路之用，为轨道电路提供导体。一、钢轨的功用和类型 钢轨分类依据：世界铁路所用轨道通常按每 延米质量来分类；2.钢轨的类别中国钢轨类别：43kg/m、50kg/m、60kg/m和75kg/m。（44.653、51.514、60.64、74.414kg/m)通俗的叫法：通俗的叫法：43轨、轨、50轨、轨、60轨、轨、75轨轨一、钢轨的功用和类型(1)具有足够的刚度(2)具有一定的韧性(3)具有足够的硬度且均匀性良好(4)足够光滑又有一定粗糙度的顶面(5)良好的道岔机加工性能和可焊性(6)化学成分便于进行热处理(7)高速铁路钢轨的高平直度3.对钢轨的基本要求制造容易、造价合理、经久耐用二、钢轨截面设计原则力学角度：工字型截面的构件具有最佳的抗弯曲性能。1.钢轨的最佳断面形状组成部分：钢轨头部、钢轨腰部和钢轨底部。主要尺寸：钢轨高度、轨头宽度、轨底宽度和轨腰宽度。二、钢轨截面设计原则（1）钢轨头部宜大而厚，并具有与车轮踏面相适应的外形（改善轮轨接触条件、提高抵抗压陷的能力），同时具有足够的支撑面积（磨耗）。（2）实践表明：长期工作后的钢轨顶面变为近似于200-300mm半径的圆弧。较轻型钢轨顶面常用一个半径为300mm的圆弧组成；而较重型钢轨顶面则常用三个半径分别为80、300、80mm或80、500、80mm的复合圆弧组成。（3）轨顶面与侧面的连接圆弧半径为13mm（75轨为15mm）(轮缘内圆角半径：L16mm，V18mm)：增大轮缘爬轨，减小轮缘磨耗。2.钢轨头部二、钢轨截面设计原则（4）轨头底面称轨头的下颚，是和夹板顶面相接触的部分，常用斜坡分别为1：2.75、1：3、1：4。过缓夹板受到过大动力作用，加速夹板螺栓的松动和磨耗；过陡螺栓所收拉力过大而容易折断。（5）轨头下角亦应做成圆弧避免应力过分集中，不使夹板的支承看到较小过多，一般圆弧的半径为2-4mm。2.钢轨头部二、钢轨截面设计原则（1）轨腰必须具有足够的厚度和高度，具有较大的承载能力和抗弯能力。（2）轨腰的两侧为直线或曲线，而以曲线最常用，以有利于传递车轮轨钢轨的冲击动力作用和减少钢轨轧制后因冷却而产生的残余应力。50、60和75轨轨腰圆弧半径分别为350、400和500mm。（3）轨腰与轨头、底的连接，须保证夹板能有足够的支承面，并使截面的变化不致过分突然，以免产生过大的应力集中。为此，轨腰与轨头-复曲线，如60轨采用了半径为25和8mm的复曲线进行连接；轨腰与轨底-单曲线，半径为14-20mm。3.钢轨腰部二、钢轨截面设计原则（1）轨底应具有足够的宽度和厚度，并具有必要的刚度和抗锈蚀能力。（2）轨底顶面可以做成单坡或折线坡的斜坡。如为单坡，则要求与轨头下颚的斜坡相同；如为折线坡，则支托夹板部分要求与轨头下颚同，其余部分可采用较平缓的斜坡，如1：6-1:9，两斜面之间，用半径为15-40mm的圆弧连接。（3）轨底的上下角也应做成圆角，半径一般为2-4mm。4.钢轨底部二、钢轨截面设计原则轨头顶面宽度：b=0.34M+51.70b=0.34M+51.70(mm)；轨腰厚度：t=0.16M+7.08t=0.16M+7.08(mm)；轨身高度：H=1.92M+54.16H=1.92M+54.16(mm)；轨底宽度：B=1.25M+69.25B=1.25M+69.25(mm)。5.钢轨截面的经验公式钢轨高度要保证钢轨具有足够的惯性矩和截面系数来承受车轮的竖直压力，并要使钢轨在横向水平力作用下具有足够的稳定性。轨身高与轨底宽之间应有一个适当的比例轨身高与轨底宽之间应有一个适当的比例,一般为一般为:H/B1.15-1.20:H/B1.15-1.20。三、钢轨材质及其力学指标 钢轨出现质量问题是由于钢轨的内部夹杂、缺陷所引起的疲劳折损1.钢轨的材质钢轨的材质是指钢轨的化学成分及其金相组织，要使钢轨具有高可靠性的前提是钢轨材质具有较高的纯净度和合理的化学成分。钢轨的强度、耐磨性能及抵抗冲击的性能，主要取决于钢轨的化学成分、金属组织及生产工艺过程和热处理工艺。提高钢轨材质的纯净度是减少钢轨疲劳折损、提高钢轨可靠性、延长提高钢轨材质的纯净度是减少钢轨疲劳折损、提高钢轨可靠性、延长使用寿命的有效途径之一。使用寿命的有效途径之一。钢轨钢的主要元素是碳和铁，并根据强度和硬度的要求增加其他化学元素，同时限制磷和硫等有害元素的含量。同一种类型的钢轨中，不同炉号和生产批次，其化学元素也有一些差别，所以钢轨中化学元素含量是一个范围钢轨中化学元素含量是一个范围钢轨中化学元素含量是一个范围钢轨中化学元素含量是一个范围。三、钢轨材质及其力学指标1.钢轨的材质l碳（C，一般含量为0.65%，但一般不超过0.82%）l锰（Mn，0.6-1.0%，如含量超过1.2%，则称为高锰钢）l硅（Si，含量一般为0.15-0.30%）l磷和硫（一般要求磷和硫的含量都小于0.04%）l增多可提高抗拉强度、耐磨性和硬度 l过多，变脆，塑性指数（伸长率、断面收缩率和冲击韧性）降低l提高强度和耐磨性，增加韧性，并去除有害的氧化铁和硫类杂质。如果超过1.2%，硬度、抗冲击性、耐磨性能能得到较大的提高，但锰对钢轨的焊接有不利影响l使钢轨致密，提高耐磨性；降低焊接性能l使钢轨变脆，含磷过多（超过0.1%），出现冷脆性，严寒地区，钢轨断裂；硫不溶于铁，不论含量多少，均生成硫化铁，在985C时，呈晶态结晶析出，这种晶体性脆易溶，出现热脆性（800-1200C)，轧制或热加工工程中，钢轨断裂，出现大量废品。三、钢轨材质及其力学指标1.钢轨的材质 世界各国开发的钢轨钢主要有碳素钢碳素钢、合金钢合金钢和热处理热处理钢钢三种。按其金相组织又分为珠光体钢珠光体钢、贝氏体钢贝氏体钢和马氏体马氏体钢钢三种。v 碳素钢生成成本最低，但其金相组织是较粗大的珠光体，因此其强度和韧性并非是最理想的；v 合金钢是通过增加铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、铌（Ni）、钒（V）、钛（Ti）和铜（Cu）等元素，获得细化珠光体组织，可提高钢轨的抗拉强度、耐磨性能和疲劳强度，但其焊接性能不如碳素体钢轨钢，生成成本也较高；v 热处理钢主要是通过热处理形成细微珠光体组织，获得高强度和高韧性，但其如处理设备投资较大。三、钢轨材质及其力学指标2.钢轨的力学性能这些指标对钢轨的承载能力、磨耗、压溃、断裂及其他伤损有显著的影响。这些指标对钢轨的承载能力、磨耗、压溃、断裂及其他伤损有显著的影响。常用钢种：U74（抗拉强度b=785Mpa）碳素钢；U71Mn（b=883Mpa）合金钢。PD3（一般b=980Mpa），秦沈采用PD3全长淬火钢轨 碳微钒轨（b=1300Mpa）寿命提高50以上）（淬火：采用电感应加热的方法，以局部改变轨头钢的组织，从而提高钢轨的强度和韧性。）三、钢轨材质及其力学指标2.钢轨的力学性能钢轨依其力学性能可分为三类：钢轨依其力学性能可分为三类：第一类为普通钢轨，其抗拉强度为800MPa；第二类为高强度钢轨，其抗拉强度不小于900MPa；第三类为耐磨钢轨，其抗拉强度不小于1100MPa。落锤试验：落锤试验：锤击重量：60以下轨，1000kg；75轨，1000kg和1270kg；锤击高度：60以下轨，依钢轨类型、抗拉强度、弹性和刚性来确定；75轨，11.2m（1000kg）和8.2m（1270kg）；记录事项：锤击1次，查看试件是否出现裂纹和断裂，并记录拱度以供参考。轨端淬火轨端淬火：对钢轨淬火可以提高钢材的硬度，改善钢材的机械性能。目前，我国U71Mn和U74轨采用轨端淬火，PD3和稀土轨可不进行轨端淬火。钢轨全长淬火工艺在我国已有应用。三、钢轨材质及其力学指标2.钢轨的力学性能钢轨的使用性能和所选轨钢力学性能对照表钢轨的使用性能和所选轨钢力学性能对照表 表表2-12-1踏面的硬度分布曲线等 焊接区踏面的平直度 碳当量、相变行为CCT图、TTT图 可焊性 塑性（伸长率、断面收缩率）、冲击韧性、断裂韧性、残余应力 抗裂性（断裂安全性）疲劳强度、疲劳裂纹扩展速率、钢轨的纯净度、残余应力 抗疲劳失效 抗拉强度、硬度 耐磨性 屈服强度 抗压性能 轨钢的力学性能轨钢的力学性能 钢轨的使用性能钢轨的使用性能 四、钢轨尺寸允许偏差及平直度要求1.钢轨尺寸允许偏差钢轨截面尺寸偏差和平直度也是钢轨质量的一个重要指标。钢轨截面尺寸偏差和平直度也是钢轨质量的一个重要指标。如采用截面尺寸偏差过大或平直度不良的钢轨，则很难铺设高质量的铁路轨道。为保证列车运行的平稳性，则要求轨道的几何形位稳定，轨头的轮轨接触光带位置及宽度稳定。而要达到这一点，高精度的外形尺寸和高平直度的钢轨是必不可少的。见表2-2。需要注意的是表2-1所给偏差是根据我国铁路用热轧钢轨（GB2585-2007）的要求来确定的，与高速铁路的要求尚有很大差距，必须在钢轨轧制、冷却、较直等生产环节引入先进技术，如万能法轧制、立卧复合矫直、压力机补矫等，才能生产出满足高速铁路要求的钢轨。高速铁路钢轨尺寸允许偏差请查相关资料。2.钢轨平直度要求由于钢轨焊缝材质、金相组织、硬度、韧度等与钢轨母材的差别，焊接设备的精度高低，操作工人的技术熟练程度以及焊接方法（接触焊、气压焊和铝热焊）的不同等，都会造成钢轨焊接接头处的轨面不平整。四、钢轨尺寸允许偏差及平直度要求五、钢轨损伤（一）钢轨伤损概念（一）钢轨伤损概念 指钢轨在使用过程中，由于机车车辆的动力作用、自然环境和钢轨本身的质量等原因，发生折断、裂纹及其它影响和限制钢轨使用性能的伤损。（二）钢轨伤损分类（二）钢轨伤损分类 依据 伤损在钢轨断面上的位置、伤损外貌及伤损原因 编号 9类32种，见表2-3 用两位数表示，用两位数表示，十位数十位数表示表示伤损的部位和状态伤损的部位和状态，个位数个位数表表示示造成伤损的原因造成伤损的原因。钢轨伤损分类具体内容见“铁道工务技术手册（轨道）”五、钢轨损伤五、钢轨损伤l钢轨折断：指有下列情况之一者：钢轨全截面至少断成两部分；裂缝已经贯通整个轨头截面或轨底截面；钢轨顶面上有长大于50mm、深大于10mm的掉块。钢轨折断直接威胁行车安全，应及时更换。l钢轨裂纹：指除钢轨折断之外，钢轨部分材料发生分离，形成裂纹。l常见钢轨伤损种类：常见的有钢轨磨耗、接触疲劳伤损、剥离及轨头核伤、轨腰螺栓孔裂纹等。（三）钢轨伤损（三）钢轨伤损 五、钢轨损伤（四）常见的钢轨伤损（四）常见的钢轨伤损 1.轨腰螺栓孔裂纹轨腰螺栓孔裂纹 指钢轨在列车冲击指钢轨在列车冲击荷载作用下，其螺栓孔荷载作用下，其螺栓孔边角处，由于存在应力边角处，由于存在应力集中或其他缺陷而造成集中或其他缺陷而造成的裂纹。这种裂纹受载的裂纹。这种裂纹受载荷反复作用而扩展，甚荷反复作用而扩展，甚至发生断裂。至发生断裂。五、钢轨损伤 轨腰螺栓裂纹发生的主要原因轨腰螺栓裂纹发生的主要原因：钻孔时在螺栓孔周边产：钻孔时在螺栓孔周边产生有肉眼不能发现的发裂，在荷载的作用下加速裂纹发展；生有肉眼不能发现的发裂，在荷载的作用下加速裂纹发展；由于钢轨接头养护中存在的高低台阶、错牙、轨端低塌、鞍由于钢轨接头养护中存在的高低台阶、错牙、轨端低塌、鞍型磨耗及道床板结，列车通过时产生的高频力型磨耗及道床板结，列车通过时产生的高频力P1P1和准静态力和准静态力P2P2对螺孔应力的影响极大。对螺孔应力的影响极大。研究结果表明，研究结果表明，P1P1和和P2P2的合力决定着轨端的第一螺孔的的合力决定着轨端的第一螺孔的应力水平，因而也决定着螺孔四周疲劳裂纹的萌生和发展。应力水平，因而也决定着螺孔四周疲劳裂纹的萌生和发展。而第二螺孔的应力水平几乎完全由而第二螺孔的应力水平几乎完全由P2P2力决定。螺栓孔裂纹属力决定。螺栓孔裂纹属冲击荷载作用下的冲击荷载作用下的疲劳伤损疲劳伤损的性质，的性质，裂纹的方向与主拉应力裂纹的方向与主拉应力方向垂直方向垂直。研究结果表明，螺栓孔裂纹的萌生期远大于扩展期，一研究结果表明，螺栓孔裂纹的萌生期远大于扩展期，一般情况下，后者是前者的四分之一左右。所以控制萌生期是般情况下，后者是前者的四分之一左右。所以控制萌生期是降低螺栓孔裂纹发展速度的关键。降低螺栓孔裂纹发展速度的关键。五、钢轨损伤2.轨头核伤：轨头核伤：黑核黑核 白核白核 最危险的钢轨伤损。在列最危险的钢轨伤损。在列车荷载重复作用下，钢轨走行车荷载重复作用下，钢轨走行面下轨头内部出现极为复杂的面下轨头内部出现极为复杂的应力组合，使细小的横向裂纹应力组合，使细小的横向裂纹扩展而成核伤，直至核伤的四扩展而成核伤，直至核伤的四周钢材强度不足，毫无预兆的周钢材强度不足，毫无预兆的发生骤然折断。发生骤然折断。核伤的内因是非金属夹杂物及白点的存在核伤的内因是非金属夹杂物及白点的存在（在钢冷却过程中有害的氢气从（在钢冷却过程中有害的氢气从钢中逸出而形成）钢中逸出而形成），核伤的外因是列车的重复作用；，核伤的外因是列车的重复作用；钢轨接头处的核伤（距轨端钢轨接头处的核伤（距轨端1 11.5m1.5m）发展速度较中部快）发展速度较中部快1.81.82 2倍，表明倍，表明接头上有较大的动力冲击作用，直接影响伤损的发展速度；接头上有较大的动力冲击作用，直接影响伤损的发展速度；防止、减缓核伤发生和发展的主要措施有：净化钢轨，控制夹杂物的直径；提防止、减缓核伤发生和发展的主要措施有：净化钢轨，控制夹杂物的直径；提高钢轨的接触疲劳强度；提高轨道的弹性，加强轨道的养护维修，特别是对钢轨接高钢轨的接触疲劳强度；提高轨道的弹性，加强轨道的养护维修，特别是对钢轨接头养护维修，减少动力冲击作用。头养护维修，减少动力冲击作用。五、钢轨损伤3.轨头磨耗：轨头磨耗：通常表现为钢轨在轮轨摩擦通常表现为钢轨在轮轨摩擦力和接触应力的作用下，在钢轨力和接触应力的作用下，在钢轨头部发生沿全长的磨损。头部发生沿全长的磨损。轨头磨耗分为垂直磨耗和侧面磨耗，它使钢轨强度下降，伤损增加，一般多出现于曲线外股钢轨的头部。总磨耗按垂直磨耗加侧面磨耗的半数计算。垂直磨耗在轨顶距标准断面作用边1/3处测量，侧磨在钢轨标准断面下16mm处测量；侧面磨耗（简称侧磨），随着内燃和电力机车取代蒸气机车及运量的大幅度提高，钢轨侧磨的严重性，在我国铁路钢轨伤损中已居突出位置。例如，半径450700m的曲线轨道上，因外股钢轨侧磨，60kg/m钢轨通过总质量仅为1亿吨左右就要更换，仅为60kg/m钢轨预期使用寿命的1/7。在更小半径的曲线上，半年的侧磨量就能达到1.52.0cm而需要更换钢轨。五、钢轨损伤4.轨头剥离：轨头剥离：指发生在钢轨头踏面指发生在钢轨头踏面上一种呈薄片状金属剥离上一种呈薄片状金属剥离母体或呈掉块状剥离母体母体或呈掉块状剥离母体的伤损。的伤损。剥离多发生在铁路曲线外轨上，钢轨接触应力大于钢轨屈服强度是造成剥离的外因;钢轨轨头踏面存在夹杂物是造成剥离形成的内因。五、钢轨损伤5.波形磨耗：波形磨耗：指钢轨顶面或侧面上指钢轨顶面或侧面上呈波浪形的不均匀磨损或呈波浪形的不均匀磨损或塑性变形。塑性变形。（1）列车速度较高的铁路上，主要发生波纹型磨耗，且主要出现在直线和制动地段；（2）在车速较低的重载运输线上主要发生波浪型磨耗，且一般出现在曲线地段；（3）动力作用是钢轨波磨形成的外因，钢轨材质性能是波磨的内因。五、钢轨损伤（五）钢轨轻伤标准（五）钢轨轻伤标准（1）钢轨头部磨耗超过规定限度；（2）钢轨下颚透锈长度超过30mm；（3）钢轨低头（包括轨端踏面压伤磨耗在内），容许速度大于120km/h的线路超过1.5mm，其他线路超过3mm（用1m直尺测量最低处矢度）；（4）轨端或轨顶面剥落掉块，容许速度大于120km/h的线路，其长度超过15mm，深度超过3mm，其他线路深度超过4mm；（5）钢轨顶面擦伤，容许速度大于120km/h的线路，深度达到0.51.0mm，其他线路达到12mm；容许速度大于120km/h的线路，波浪形磨耗谷超过0.3mm，其他线路超过0.5mm；（6）钢轨探伤人员或养路工长认为有伤损的钢轨。五、钢轨损伤（六）钢轨重伤标准（六）钢轨重伤标准（1）钢轨头部磨耗超过规定限度；钢轨在任何部位有裂纹；（2）轨端或轨顶面剥落掉块，容许速度大于120km/h的线路，长度超过25mm，深度超过3mm；其他线路超过30mm，深度超过8mm；（3）钢轨在任何部位变形（轨头扩大，轨腰扭曲或鼓包等），经判断确认内部有暗裂；（4）钢轨锈蚀，经除锈后，容许速度大于120mm/h的线路，轨底边缘处厚度不足8mm，其他线路不足5mm；容许速度大于120km/h的线路，轨腰厚度不足14mm，其他线路不足8mm；（5）钢轨顶面擦伤，容许速度大于120km/h的线路，深度超过1mm，其他线路超过2mm；（6）钢轨探伤人员或养路工长认为有影响行车安全的其他缺陷（含黑核、白核）。五、钢轨损伤（七）高速铁路钢轨的主要伤损类型（七）高速铁路钢轨的主要伤损类型 （1）轨头龟裂 （2）隐伤（又称踏面裂纹或踏面压溃）（3）蜂窝状裂纹（八）减缓钢轨伤损的措施（八）减缓钢轨伤损的措施 （1）净化轨钢，控制杂物的形态 （2）采用淬火钢轨，发展优质重轨，改进轨钢力学性质 （3）改革旧轨再用制度，合理使用钢轨 （4）钢轨打磨 （5）按轨钢材质分类铺轨 五、钢轨损伤（九）钢轨探伤（九）钢轨探伤 （1）根据钢轨探伤设备的原理电磁探伤和超声波探伤 （2）钢轨探伤的主要元件是超声波探头，探头是一个能量转换装置，可电能、声能互相转换。（3）线路上的探伤设备有手推式探伤小车和大型探伤车六、钢轨的长度及接头（一）钢轨的长度（一）钢轨的长度（二）钢轨接头型式及构造（二）钢轨接头型式及构造（三）接头轨缝（三）接头轨缝（四）接头病害（四）接头病害（一）钢轨长度（一）钢轨长度六、钢轨的长度及接头有缝线路：标准长度有有缝线路：标准长度有12.5m和和25m两种，对于两种，对于75kg/m钢轨只有钢轨只有25m长一种；长一种；用于客运专线的有用于客运专线的有50m和和100m两种；两种；缩短轨：缩短轨：12.5m（40mm、80mm、120mm）25m（40mm、80mm，160mm）前苏联标准轨长度：前苏联标准轨长度：25m和和50m；德国标准轨长度：德国标准轨长度：36m和和120m；美国标准轨长度：美国标准轨长度：11.89m和和23.96m；日本标准轨长度：日本标准轨长度：25m；（二）钢轨接头型式及构造（二）钢轨接头型式及构造n接头的联结接头的联结型式按其相型式按其相对于轨枕位对于轨枕位置，可分为置，可分为悬空式悬空式和和承承垫式垫式两种。两种。六、钢轨的长度及接头钢轨接头钢轨接头：轨道上钢轨与钢轨之间用：轨道上钢轨与钢轨之间用夹板和螺栓连接，称为夹板和螺栓连接，称为钢轨接头钢轨接头钢轨接头钢轨接头。六、钢轨的长度及接头相对式钢轨接头相对式钢轨接头 相错式钢轨接头相错式钢轨接头 六、钢轨的长度及接头n按两股钢轨接头相互位置，可分为按两股钢轨接头相互位置，可分为相对式相对式和和相错相错式式两种。两种。我国一般采用我国一般采用相对悬空式相对悬空式，即左右两股钢，即左右两股钢轨接头应对齐，同时位于两接头轨枕中间。轨接头应对齐，同时位于两接头轨枕中间。六、钢轨的长度及接头 导电接头导电接头：在自动闭塞区段及电力牵引地段，：在自动闭塞区段及电力牵引地段，为传导轨道电路或牵引电流，钢轨间应设置左右两为传导轨道电路或牵引电流，钢轨间应设置左右两根根5mm5mm的的镀锌铁丝镀锌铁丝作为作为传导装置传导装置，形成导电接头。，形成导电接头。导导电电接接头头钢轨接头按其用途及工作性能又可分为钢轨接头按其用途及工作性能又可分为普通接头普通接头、导电接头导电接头、绝缘接头绝缘接头、焊接接头焊接接头、异形接头异形接头、伸缩伸缩接头接头、冻结接头冻结接头等。等。六、钢轨的长度及接头六、钢轨的长度及接头绝缘接头绝缘接头：用于自动闭塞分区两端的钢轨接头：用于自动闭塞分区两端的钢轨接头上，以隔断电流。绝缘的方法是在夹板与钢轨、上，以隔断电流。绝缘的方法是在夹板与钢轨、螺栓之间、螺孔四周及轨端之间用绝缘材料阻螺栓之间、螺孔四周及轨端之间用绝缘材料阻隔，绝缘材料常用高强度尼龙。隔，绝缘材料常用高强度尼龙。绝绝缘缘接接头头六、钢轨的长度及接头线路的钢轨尼龙隔层绝缘接头线路的钢轨尼龙隔层绝缘接头六、钢轨的长度及接头无缝线路胶结绝缘接头无缝线路胶结绝缘接头六、钢轨的长度及接头异形接头异形接头：用于联结两种不同断面（不同类型）：用于联结两种不同断面（不同类型）的钢轨。的钢轨。6060轨轨5050轨轨六、钢轨的长度及接头伸缩接头伸缩接头：又称温度调节器，是将接头以尖轨形：又称温度调节器，是将接头以尖轨形式联结，它用于轨端伸缩量相当大的处所，或者式联结，它用于轨端伸缩量相当大的处所，或者桥梁结构物上的无缝线路，以减小桥梁结构物与桥梁结构物上的无缝线路，以减小桥梁结构物与无缝线路的相互作用（跨度大于无缝线路的相互作用（跨度大于100m）。）。广广深深线线石石龙龙大大桥桥钢钢轨轨温温度度调调节节器器六、钢轨的长度及接头秦沈客运专线跨兴闫公路特大桥钢轨温度调节器秦沈客运专线跨兴闫公路特大桥钢轨温度调节器六、钢轨的长度及接头普通钢轨接头的构造普通钢轨接头的构造钢轨接头由钢轨接头由夹板夹板、螺栓螺栓、螺母螺母、弹簧垫圈弹簧垫圈等组成。等组成。夹板夹板六、钢轨的长度及接头六、钢轨的长度及接头螺栓螺栓六、钢轨的长度及接头 为为适适应应钢钢轨轨热热胀胀冷冷缩缩的的需需要要，在在钢钢轨轨接接头头处应处应预留轨缝预留轨缝，并满足如下的条件：，并满足如下的条件：1 1）当当轨轨温温达达到到当当地地最最高高轨轨温温时时，轨轨缝缝应应大大于于或或等等于于零零，使使轨轨端端不不受受挤挤压压力力，以以防防温温度度压力过大而胀轨跑道；压力过大而胀轨跑道；2 2）当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应）当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应小于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，小于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以防止接头螺栓拉弯或剪断。以防止接头螺栓拉弯或剪断。构造轨缝构造轨缝是指受钢轨、接头夹板及螺栓尺是指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制，在构造上能实现的轨端最大缝隙值。寸限制，在构造上能实现的轨端最大缝隙值。（三）接头轨缝（三）接头轨缝六、钢轨的长度及接头铁路线路维修规则铁路线路维修规则规定普通线路预留轨缝计算公式为：规定普通线路预留轨缝计算公式为：预留轨缝计算：六、钢轨的长度及接头 a0换轨或调整轨缝时的预留轨缝换轨或调整轨缝时的预留轨缝(mm)(mm)；钢轨钢线膨胀系数钢轨钢线膨胀系数0.0118(mm/m)0.0118(mm/m)；L钢轨长度钢轨长度(m)(m)；tz当地中间轨温当地中间轨温()()，其中其中Tmax、Tmin当地历史最高、最低轨温当地历史最高、最低轨温()()；t0换轨或调整轨缝时的轨温换轨或调整轨缝时的轨温()()；ag构造轨缝，构造轨缝，43、50、60、75kg/m钢轨均采用钢轨均采用ag=18mm。当当 时，时，并考虑接头阻力和道床阻力存并考虑接头阻力和道床阻力存在使钢轨未能实现的伸缩量在使钢轨未能实现的伸缩量C(mm)C(mm)，预留轨缝计算式，预留轨缝计算式的修正后的计算式成为：的修正后的计算式成为：由此可以得到允许铺轨的年轨温差由此可以得到允许铺轨的年轨温差 应应小于下式的允许值小于下式的允许值：允许铺轨年温差的检算六、钢轨的长度及接头对于对于25m25m钢轨，钢轨，T=101.7T=101.7对于对于12.5m12.5m钢轨，钢轨，T=149.2T=149.2在允许铺轨的最大年温差在允许铺轨的最大年温差TT范围内，也应当合理选择范围内，也应当合理选择铺轨温度，以满足预留轨缝的要求。为此，可用式铺轨温度，以满足预留轨缝的要求。为此，可用式(2-1)(2-1)中中a0 0作为预留轨缝，在铺轨后为检查轨缝计算方便，将铺作为预留轨缝，在铺轨后为检查轨缝计算方便，将铺轨轨温上、下限定为：轨轨温上、下限定为：对于对于25m25m长的普通线路，长的普通线路，ag g18mm18mm，可以求得，可以求得 ag g/2L/2L30.530.5，因此，因此，铁路线路维修规则铁路线路维修规则规定，应当在规定，应当在（t tz z-30-30）（）（t tz z3030）范围内铺轨或调整钢轨。）范围内铺轨或调整钢轨。六、钢轨的长度及接头六、钢轨的长度及接头（四）接头病害（四）接头病害 钢钢轨轨接接头头的的存存在在破破坏坏了了钢钢轨轨的的连连续续性性，产产生生较较大大的的轮轮轨轨冲冲击击动动力力，加加速速接接头头部部分分轨轨道道的的破破坏坏。据据统统计计，钢钢轨轨在在接接头头处处的的伤伤损损约约占占其其全全部部伤伤损损的的一一半半以以上上，接接头头下下混混凝凝土土轨轨枕枕的的失失效效相相当当于于其其它它部部分分的的3 35 5倍倍，接接头头下下道道床床振振动动加加速速度度比比中中间间部部分分大大3 36 6倍倍，道道床床变变形形发发展展迅迅速速，为为消消除除接接头头病病害害而而进进行行的的养路工作量占总数的养路工作量占总数的35355050。列列车车通通过过接接头头产产生生冲冲击击动动力力与与三三方方面面因因素素有有关关，即即轨轨缝缝、台台阶阶和和折折角角。台台阶阶是是接接头头处处两两根根钢钢轨轨的的端端部部不不在在同同一一水水平平面面上上。折折角角是是由由于于接接头头下下沉形成的。沉形成的。轨缝轨缝折角折角台阶台阶hd六、钢轨的长度及接头试试验验和和分分析析表表明明，车车轮轮通通过过接接头头时时，产产生生峰峰值值很很大大的的高高频频瞬瞬时时冲冲击击力力P1以以及及低低频频的的准准静静态态荷荷载载P2，P1约约发发生生在在车车轮轮越越过过接接头头0.252ms，P2约约发发生生在在7ms后后，如如下下图图所所示示。P1力力的的作作用用被被钢钢轨轨和和轨轨枕枕的的惯惯性性反反作作用用力力抵抵消消，只只对对钢钢轨轨头头部部产产生生破破坏坏作作用用，P2对对轨轨道道（钢钢轨轨、轨轨枕枕和和道道床床）和和路路基基的的影影响响极极其其显著。显著。在在P1和和P2力力的的作作用用下下，接接头头区区轨轨道道的的破破坏坏主主要要表表现现为为钢钢轨轨轨轨头头打打塌塌和和剥剥离离、鞍鞍形形磨磨耗耗、螺螺孔孔裂裂纹纹，夹夹板板弯弯曲曲或或断断裂裂，混混凝凝土土枕枕损损坏坏破破裂裂，道道床床沉沉陷陷、坍坍塌塌和和板板结结，路路基基翻翻浆浆冒冒泥泥等等等等，从从而而加加剧剧轮轮轨轨间间的的动动力力作作用用，形形成成恶恶性循环。性循环。六、钢轨的长度及接头1.1.钢厂商标钢厂商标钢厂商标钢厂商标 七、钢轨标记2.2.钢轨标志钢轨标志 在每根钢轨的轨腰轧制下列清晰、凸起的标志：在每根钢轨的轨腰轧制下列清晰、凸起的标志：生产厂标志生产厂标志、钢号钢号、型号型号、制造年（月）号制造年（月）号。七、钢轨标记包钢包钢七、钢轨标记鞍钢鞍钢七、钢轨标记在在每每根根钢钢轨轨轨轨腰腰上上，距距轨轨端端不不小小于于2m的的二二、三三个个地地方方打打上上炉炉罐罐号号。同同时时，在在相相当当于于钢钢锭锭头头部部和和尾尾部部的的钢钢轨轨上上分分别别打打上上“A”或或“I”字字样样。钢钢轨轨精精整整后后，在在钢钢轨轨一一个个断断面面打打上上炉炉罐罐号，如右图所示。号，如右图所示。钢轨上标志钢轨上标志钢钢轨轨钢钢炉炉罐罐号号表表示示方方法法：鞍鞍钢钢：如如炉炉罐罐号号为为75432017543201，“7575”表表示示19751975年年炼炼的的钢钢；“4 4”表表示示第第一一炼炼钢钢厂厂4 4号号平平炉炉（第第一一炼炼钢钢厂厂为为1 19 9号号平平炉炉，第第二二炼炼钢钢厂厂为为10101919号号平平炉炉）；“320320”表表示示320320炉炉钢钢：“1 1”表表示示该该熔熔炼炼号号的的盛盛钢钢桶桶（即即浇浇注注罐罐号号）的的顺顺序序号号；“”表表示示轧轧制制的的班班别别：-甲甲班班；-乙乙班；班；-丙班丙班。七、钢轨标记八、现行规范中钢轨相关规定（1）铁路轨道设计规范铁路轨道设计规范（2005）八、现行规范中钢轨相关规定八、现行规范中钢轨相关规定七、现行规范中钢轨相关规定（2）地铁设计规范地铁设计规范（2009）9.3.1 钢轨应符合下列规定：1、正线、辅助线钢轨应依据近、远期客流量并经技术经济综合比较确定，宜采用60kg/m 钢轨。正线半径小于400m 曲线地段，宜采用全长淬火钢轨或耐磨钢轨；2、车场线宜采用50kg/m 钢轨；3、正线钢轨接头应采用对接，曲线内股应采用厂制缩短轨。辅助线和车场线半径不大于200m 的曲线地段钢轨接头应采用错接，错接距离不应小于3m；4、不同类型的钢轨应采用异型钢轨连接。1、钢轨的基本功能和分类；2、钢轨的最佳断面和确定依据；3、钢轨的材质和力学指标；4、钢轨尺寸允许偏差和平直度要求；5、钢轨伤损的定义、分类及常见的钢轨伤损；6、减缓钢轨伤损的措施和钢轨探伤；7、钢轨接头型式及构造；8、接头轨缝的概念、预留轨缝的计算方法；9、接头病害的形成及其影响的严重性和养护的 重要性；10、现行规范中关于钢轨的主要规定。第二章知识点归纳