铁路轨道混凝土轨枕内部多面体钢筋结构、及外体特征的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:本实用新型“铁路轨道混凝土轨枕内部多面体钢筋结构、及外体特征”，属于铁路交通领域。
[0002]【背景技术】:从建国初期到现在中国修建了很多铁路，使国民经济得到了巨大的提升。投资修建铁路需要劈山断岭、桥跨峡谷，巨资投入。企业是以营利为目的，有投入自身应当得到回报，然而恰恰相反，总体上没有回报，出现的却是巨额亏损。“巨亏”的原因是铺建铁路投入资金是按亿元为计算单位，铁路建成好后，运营价额受国家的规划控制，不允许企业运输费自行涨价，而且企业维修材料又十分昂贵。铁路建好后应当好好维护，增加现有设备的使用寿命，但是某些技术缺陷是无法用努力劳动能解决的。比如铁路轨道承载重量的轨枕，每根轨枕每一日都要承受多少万吨列车通过的重载，按道理说轨枕设计要有足够大的抗压、抗破坏设计，实际轨枕设计的非常简单，都比不上一般民间房舍钢筋混凝土建筑设计结构。民间房舍的钢筋混凝土建筑还有设计结构的钢筋粗细、交错搭配，钢筋混凝土轨枕只设计一样粗的纵向钢筋，而且钢筋结构还用受力容易弯曲的圆形体钢筋。
[0003]自从本人进入铁路20多年，曾经连续几年一直更换重型钢筋混凝土轨枕，替换老旧破损的钢筋混凝土轨枕的大修施工，主要有木枕、钢筋混凝土的桥枕、道岔枕、普通钢筋混凝土轨枕，尤其换钢筋混凝土轨枕居多。破损的木枕、钢筋混凝土轨枕有一个共同现象，多数轨枕在其两螺栓孔之间开始出现纵向裂，一直向轨枕的两端延伸，发展到轨枕头和轨枕中间部位。也有部分轨枕出现垂向裂和横向裂。轨枕出现垂向裂、横向裂，一般也伴有轨枕纵向裂。
[0004]过去轨枕出现裂缝的分析与道床板结(板结:轨枕下，石砟道床出现的一种僵硬状态的病害，)失去弹性，车辆重压轨枕，轨枕受减震差有一定关联性。
[0005]在实践工作中发现有些站线(车站一些线路)地段，一年也走不了几趟车，道床也不板结，轨枕也出现很多纵向裂、垂向裂，只是轨枕裂缝受车辆重压的少，轨枕裂缝开裂的没有那么严重。
[0006]轨枕产生的裂缝有多种原因，主要表现为轨枕纵向裂、垂向裂、横向裂。
[0007 ]纵向裂，经分析原因有两种情况。
[0008]轨枕纵向裂占轨枕总伤损量的多数，经分析与立柱螺栓有一定关系。立柱螺栓锚固在轨枕两端的螺栓孔中，立柱螺栓又通过扣板、弹条、平垫圈、螺母连接部件与钢轨连接，在夏天钢轨温度有50-60度(夏天钢轨温度高于气温15度左右)。钢轨受热后通过扣板、弹条、平垫圈、螺母、热传导给立柱螺栓，及立柱螺栓自身受热，造成立柱螺栓在轨枕中细微热膨胀，膨胀力向外挤压轨枕，时间长了轨枕出现裂缝。轨枕中只设计了纵向钢筋，没有设计横向钢筋对轨枕进行拉拽防范;再加上钢轨横压轨枕，列车从钢轨上重压行驶通过，轨枕颤动，久之轨枕纵向裂加大。
[0009]产生轨枕纵向裂另一种原因，钢轨与轨枕通过连接部件主柱螺栓、扣板、弹条、平垫圈、螺母连接紧固，在向下紧固螺母时紧的过力，连接部件的弹条失去弹性，轨枕中的立柱螺栓被连接部件向上拉，轨枕没有设计横向钢筋，对轨枕进行横向拉拽防范;再加上钢轨横压轨枕，列车从钢轨上重压行驶通过，轨枕上下颤动，时间一长轨枕被拔出裂缝，纵向裂逐渐加大。
[0010]轨枕垂向裂，经分析原因有五:
[0011 ] (I)轨枕垂向裂也跟立柱螺栓有关，立柱螺栓锚固在轨枕两端的螺栓孔中，立柱螺栓又通过扣板、弹条、平垫圈、螺母、连接部件与钢轨连接，在夏天钢轨温度有50-60度(夏天钢轨温度高于气温15度左右)。钢轨受热后通过扣板、弹条、平垫圈、螺母热传导给螺栓，以及立柱螺栓自身受热，造成立柱螺栓在轨枕中设置的螺栓孔内细微热膨胀，膨胀力向外挤压轨枕，轨枕出现裂缝，再加上钢轨横压轨枕列车从钢轨上行驶通过，轨枕颤动，久之轨枕垂向裂加大。有的轨枕出现垂向裂缝，再经常年列车重压通过，严重时轨枕都断了。
[0012](2)轨枕的垂向裂与混凝土吸收太阳的热量有关，轨枕散发热的能力差，致使轨枕内部储存热量，轨枕内产生膨胀，挤压轨枕孔两侧面，加上列车重压轨枕，使轨枕出现垂向
m
O
[0013]轨枕出现的纵向裂、垂向裂与轨枕受热有关，虽然短期不会出现轨枕裂缝，年深日久出现轨枕裂缝也是有一定关联性。比如某线路1979年建成通车，在有些隧道内，依然用着“一型钢筋混凝土轨枕”(老型钢筋混凝土轨枕)这样地段的钢筋混凝土轨枕出现的轨枕纵向裂、垂向裂很少，原因是钢轨、轨枕、立柱螺栓、及连接零件在隧道内，隧道内温度低，也相对恒温，轨枕不会受太阳照射吸收热量，轨枕中立柱螺栓也不会受热产生对轨枕的热膨胀力，而从内向外挤压轨枕的现象，所以轨枕产生裂缝少。
[0014](3)轨枕垂向裂与维修时的轨枕捣固(捣固:钢轨、轨枕受列车重压下沉，为了使两根钢轨水平的恢复，用机械抬起轨枕，在轨枕悬空的底部塞满石砟)作业有关，维修捣固质量不合格，捣固时轨枕下有一面悬空部分，列车通过时造成悬空部分受力，轨枕出现垂向裂。有时轨枕捣固硬度不均匀，个别轨枕受力大，旁边的轨枕受力小，列车通过时个别轨枕，轨枕承重大，时间一长轨枕裂缝逐渐产生，最后轨枕垂向裂明显。
[0015](4)轨枕垂向裂与内部采用的钢筋细有关，新二型重型钢筋混凝土轨枕换了 10多年，垂向裂也出现了，这根以往轨枕垂向裂有关以外，还和轨枕钢筋直径配置的较细有很大因素。由于轨枕自身质量加重，采用的钢筋细，导致内部钢筋对混凝土拉力弱，车辆长期通过压迫轨枕，轨枕出现微颤动，混凝土有受力脆断的特性，当轨枕的混凝土脆性大于钢筋的拉力时轨枕裂缝逐渐产生，最后轨枕垂向裂明显。
[0016]二型轻型轨枕有的钢筋数量才4根，钢筋直径10毫米，轨枕中的立柱螺栓外围还设置有螺旋状钢丝套，约束立柱螺栓受热向外对轨枕的混凝土挤压，而且轨枕中钢筋粗，拉力大、抵抗力强。所以二型轻型轨枕使用20多年出现的轨枕纵向裂、垂向裂少。新二型重型轨选钢筋数量是10根，钢筋直径才7毫米，新二型重型轨枕的混凝土与钢筋比较显得非常单薄，轨枕受力最大的上部和下部没有足够大的钢筋加强，增大需要部位的拉力和钢度，所以新二型重型轨枕换了也就10年，有的已经在轨枕中部、螺栓孔周围出了垂向裂缝。新二型重型轨枕换完10多年，就发现有的轨枕开始出现垂向裂缝，新二型重型轨枕，还不如二型轻型结实。轨枕中的钢筋起到的是拉拽混凝土的作用，另一方面钢筋还应起到轨枕的是骨架支撑作用。钢筋直径粗、配制的合理，混凝土轨枕坚固。
[0017](5)钢筋混凝土轨枕垂向裂和轨枕外型有关，新二型重枕主要用于区间线路，采用的是梯型设计，梯形是上窄、下宽，轨枕的上窄面在螺栓孔设置有立柱螺栓，这部位不是一体混凝土整体结构，是轨枕的薄弱位置。立柱螺栓受热后，在轨枕孔内部产生热膨胀力向外挤压轨枕孔两侧面，在轨枕的混凝土薄弱的两侧容易被剂裂，时间长了轨枕垂向裂增大。
[0018]少数轨枕出现横向裂，原因是轨枕内部没有设计垂向钢筋拉拽保护。车辆通过时，有些地段路基受列车重压下沉，车辆行走时轨枕上下颠簸(技术语言叫空掉)，轨枕上部分受钢轨上拉，下部分受轨枕自重下坠，导致轨枕某一部位延着轨枕中的纵向钢筋方向出现裂缝，逐渐形成轨枕大的横向裂，而且轨枕中的立柱螺栓有的还会在车辆通过时被拉断。
[0019]人力更换轨枕不是所有人的体质都能胜任的，在铁路换枕的施工中是要封锁线路、终止行车、(过去换轨枕施工要设置车辆慢行通过施工现场，施工时间长达几个小时)再规定的施工时间内必须完成换轨枕任务，一根钢筋混凝土轨枕重达几百公斤。在过去换枕施工中有人劳动受伤；由于劳动强度大，有人中暑住进医院；甚至有人劳累过度献出了生命。换枕是个大修施工，施工进展也相对缓慢。
[0020]轨枕中钢筋结构设计的不合理直接影响着轨枕使用年限。举个事例，某线路从1979年开通至2005年老型的钢筋混凝土轨枕基本被换完，有的路基不好的地段钢筋混凝土轨枕伤损的更快、换的更早。一型轨枕(老型的轨枕)也就利用30年，在这期间火车运量是逐年增加，从过去的木制车厢自重不到20吨，每节载重45吨，到现在铁制车厢自重23吨，有的载重75吨，现在的总运量是过去的几倍，在同一条线路的轨枕，经过不同运量的历史阶段，轨枕使用寿命也就延续了30年。原因是老型轨枕比较轻，另一点轨枕只设置了4根纵向钢筋，没有横向钢筋的拉拽防范，轨枕的螺栓孔的周围也没有螺旋状钢丝套包裹，多数轨枕出现纵向裂、垂向裂，最后裂缝裂的很大。
[0021]过去使用的木枕道岔的木轨枕是用生长期几十年，特别粗、质地坚硬的大树制成，有的树龄更长看不出树的年轮生长了多少年，在铺上线路的木轨枕用不了 10年，甚至才使用几年就不能承载列车了，都被换下，材料损耗相当大。钢筋混凝土岔枕是一种新型道岔，近些年新铺设的较多。一组岔枕约70根钢筋混凝土枕，价值近100万元，轨枕要用火车运来，在更换之前要进行组装，直到换枕施工结束要投入200多人次，工程很大，有的才铺设几年就出现了纵向裂、垂向裂。岔枕纵向裂不少，在岔枕的内部位只设置有几根为了捆扎、固定纵向钢筋直径为3亳米，表面光滑的铁线，对轨枕纵向裂不起作用，谈不上横向钢筋拉拽轨枕，防范轨枕纵向裂。长岔枕垂向裂严重的都折断了，轨枕断裂后连圆柱形钢筋都漏出来，发现钢筋都折了。钢筋混凝土道岔看似很坚固，抗破坏性不很强。
[0022]桥枕出现的纵向裂缝比岔枕、新二型重枕的裂缝都多，因为桥枕上设置有8根立柱螺栓，是岔枕、新二型重枕上设置立柱螺栓的两倍，桥枕立柱螺栓设置的多产生的热膨胀力加剧了桥枕纵向裂;桥枕和岔枕用的也是混凝土宽枕(混凝土宽枕也是一种重枕，简称宽枕)，比新二型重枕还要宽一些。混凝土宽枕承受列车重载能力大，稳定性强，但是发现桥枕和岔枕采取的混