钢轨支点弹性模量

《铁道科学技术名词》第一版。 2100433B

1997年，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。

钢轨伤损是铁路轨道交通中较为严重的问题，直接影响了列车运行的安全与平稳，与运输成本、钢轨材料的选定以及相关的设计制造有着密切的关系。钢轨需要支持并且引导机车按照规定的方向来行驶。然而在长期的使用过程中，钢轨会出现损伤，例如常见的折断、裂纹以及其他影响性能的各种情况。只有明确钢轨伤损及其成因，才能更好地提高钢轨探伤的工作质量。

铰支点钢轨核伤

主要是因为钢轨在冶炼或者是轧制的过程中，所使用的材质比较差，或者是在使用过程中存在着缺陷，使得机车在反复荷载的作用下，应力得以集中，疲劳源不断增加并且扩展。钢轨核伤主要发生在钢轨的头部位置内侧，并且伴随核伤的直径加大，钢轨所承载的能力便会随之降低。因此在高速重复载荷的作用下，钢轨极其容易发生折断。

铰支点钢轨接头损伤

这是线路当中最为薄弱的一个环节，机车车辆车轮不断作用于钢轨的接头上，使得承受最大的惯性力要比其他部位增加55%左右。因此在平常的钢轨探伤过程中，经常会发生螺孔裂纹或者是马鞍形磨耗等。

铰支点钢轨纵向与垂直水平裂纹

钢轨纵向与垂直水平的裂纹主要是因为钢轨制造工艺较差，没有重视钢锭中存在的严重偏析、缩孔、夹杂等问题。使得钢锭在轧制成为钢轨之后，那些缺陷就会成片状地残留在钢轨头部、钢轨轨腰部位还有钢轨轨底部位，相反地与钢轨纵向平行，呈现水平或者是垂直的状态。

铰支点钢轨轨底裂纹

从钢轨腰垂直纵向裂纹向下发展，便成为了钢轨轨底裂纹。钢轨轨底锈坑或者是划痕便会形成钢轨轨底横向裂纹。另外在制造钢轨的过程中，钢轨轨底有轧制、与垫板轨枕间不密贴等缺陷，使得钢轨底部受到极大的应力，从而导致钢轨轨底横向裂纹或者破裂。

钢轨的类型是以每米长的钢轨质量千克数表示的。我国铁路上使用的钢轨有75kg/m、60kg/m、50kg/m，43kg/m和38kg/m等几种。钢轨的断面形状采用具有最佳抗弯性能的工字形断面，有轨头、轨腰以及轨底三部分组成。为使钢轨更好地承受来自各方面的力，保证必要强度条件，钢轨应有足够的高度，其头部和底部应有足够的面积和高度、腰部和底部不宜太薄。以上各种类型钢轨中，38kg/m钢轨现已停止生产，60kg/m、50kg/m钢轨在主要干线上铺设，站线及专用线一般铺设43kg/m钢轨。对于重载铁路和特别繁忙区段铁路，则铺设75kg/m钢轨。此外，为了适应道岔、特大桥和无缝线路等结构的需要，我国铁路还采用了特种断面（与中轴线不对称工字型）钢轨。现采用较多的为矮特种断面钢轨，简称AT轨。

钢轨桩设置时，将旧钢轨放置在事先准备好的钻孔中，放置时应使钢轨轨底正对滑坡推力方向(如图2所示)。钢轨置人钻孔以后，需用混凝土或水泥砂浆充填钢轨与孔壁间的空间，使钢轨与混凝土或砂浆以及孔壤岩石联成一体。这样可充分发挥钢轨的抗滑作用并可防止钢轨的锈蚀。钢轨桩适用于滑坡推力不大，岩体较完整的岩质边坡，它比大断面钢筋混凝土抗滑桩有轻便、灵活、便于施工等优点。因此在国内外露天矿滑坡防治工程中广泛应用。

钢轨桩钢轨桩的受力状况

随岩体结构不同，钢轨桩的受力状态也不同。坚硬岩体沿一很薄的滑面滑动时[如图3中(a)所示]，抗滑桩主要承受剪切应力；如果岩体沿一层软弱的破碎带或一弱层滑动[如图3中(b)所示]，由于在滑面处出现塑性变形，而使桩体承受弯曲产生的拉压应力；如果滑体是松散体或碎裂岩体[如图3中(c)所示]，则桩体也是承受弯曲产生的拉压应力。

总的说来，钢轨桩的受力状态还研究得很不够，如钢轨上外力的具体分布至今仍不十分清楚，有待进一步研究分析。

钢轨桩钢轨桩主要设计参数

钢轨桩抗滑力计算原则

如前所述，当岩体坚硬，滑动面很薄时，桩体受剪力较大，可考虑桩体是受剪切，但在一般情况下都是受弯曲的。在计算钢轨桩抗滑力时，一般可结合现场地质情况，有条件时进行现场桩体应力测试、模型试验等，得出桩体的应力状态，分析桩体的受力形式，进而确定按剪切或弯曲条件计算。例如，阜新海州露天煤矿的钢轨桩是按受弯曲来计算的。也有人将钢轨桩视为是弹性地基上的弹性地基梁用连杆法求解桩体内力。必须说明，钢轨桩的设计计算方法是不成熟的。在实际工程中，必须结合具体条件分析应用。

锚固深度和桩长

锚固深度即为桩埋人滑面以下稳定基岩中的深度，它应以桩体在滑坡推力作用下不被拔出以及在桩底不会产生新的滑面为条件。一般情况下，当滑床岩体较完整，强度较大时，锚固深度可取小些。阜新海州露天煤矿▽86站锚固深度取3～5m。

桩的锚固深度与桩在滑面以上的长度之和即为桩长。桩长应保证不会产生越过桩顶的滑坡。但在一般情况下为施工方便而易于钢轨定位，常使桩长能露出滑体表面。这样也为地面观测提供了方便条件。

桩距和排距

稳定一个滑体通常需没置许多桩。桩成排布置，而且常是双排或多排，排与排之间的桩位相互错开。

桩距取决于桩的总数和岩体强度。要防止软质土岩自桩间挤出，如滑坡推力较小，土岩强度又较大，则桩距可适当大些。

粘土岩易被水浸润而软化滑动，宜选用较大直径的钢轨桩或管桩。随桩径增大，柱后形成坚实的粘土岩楔(如图4所示)，它将阻止桩间岩土向桩外挤出。阻止岩体挤出的阻力为：

桩间岩体的稳定条件应满足：

由上式得：

双排或多排孔时排距一般近似取桩距。对于露天矿采场边坡，由于施工条件的限制，一般每个台阶设1～2排桩。