鋼枕的結構特點及與傳統軌枕的比較

最早提出使用鋼枕的是法國，20世紀初，有些國家才開始生產鋼枕和鋼筋混凝土軌枕，以代替枕木。然而，因為鋼枕的金屬消耗量過大，造價不菲，體積也笨重，沒有推廣開來，只有德國等少數國家還在使用。而許多國家從上世紀50年代起，開始普遍生產鋼筋混凝土軌枕。當時在歐洲發展最快，現在使用鋼枕最多的國家有德國、法國、瑞士及南美洲。德國最多時鋼枕已經占全國線路的40%，日本鋼枕早起全部由歐洲進口。近年來，由于各國線路都有向高速和重載發展的趨勢，而高速和重載對線路的沖擊力都很大，由于連續運輸給線路維修的時間很短，這就給了鋼枕光明的發展前景。

鋼枕技術參數

圖1、圖2是德國鋼枕的技術參數。

圖1、圖2的兩種鋼枕都是德國產，其中70公斤槽型鋼枕的技術特點如下：

·70公斤槽型鋼枕的設計依據

德國58.3公斤鋼枕應用較廣，我國膠濟、滇越鐵路也曾鋪設。70公斤槽型鋼枕主要參數與58.3公斤鋼枕大致相同。基本尺寸：長度2700毫米，寬度232毫米，高度75毫米，腹厚9毫米。抗彎矩W為29.4立方厘米。

·設計細節

斷面尺寸的確定：

為了增加鋼枕的慣性力矩和抗彎矩，以及上下部應力趨于相等，因此，加大了高度和斷面積。慣性力矩和斷面高度的四次方成正比，將高度設計為了85mm。

鋼枕的腹部和鋼軌或者墊板相接觸，磨損較大，腹部厚度設計為10mm。

肩部大致位于中性軸上，設計為8mm。

腿部厚度對斷面中心下移影響很大，故腿部厚度設計為10mm，且將腿部面積相應地增大，并且使其成楔形，以利于嵌入道床。

為了增強鋼枕的穩定性，腹部寬度設計為130mm，槽口寬度設計為248mm。鋼枕長度為2530mm。

強度參數：

軌枕載荷Q=8000公斤；道床系數；鋼枕有效寬度b=23.0厘米；剛彈性模量

·從滇越鐵路看法國鋼枕

舉一個例子，原來我們以為滇越鐵路所有的東西都是法國制造的，結果卻發現其中有一段有不少是1931年10月英國Villes公司制造的鋼枕，估計是滇越鐵路換的第二代鋼枕，而且用到現在近八十年了仍然可以繼續使用。現在的滇越鐵路的鋼軌曾經被更換過，是用標準軌淘汰下來的軌道替換的，軌面寬了。滇越鐵路有幾段還在使用當初的、快有一百年歷史的法國人的鐵軌。相較而言，法國人的鐵路不會起毛邊、脫皮，比現在換上去的鐵軌還禁得起磨損。而且鋼枕也不如老外的，現在焊接的、打補丁的幾乎全是國產的鋼枕，最早法國人、英國人鋪設鋪設的鋼枕損壞的很少，基本不需要打補丁。看來法國當年的鍛造技術之高可見一斑。

鋼枕與傳統軌枕的對比

·鐵路配件軌枕之混凝土枕，又稱砼枕

第二次世界大戰以后，混凝土枕開始大量采用，混凝土枕的優點是穩定性好，使用壽命長，養護維修費省；混凝土枕缺點是重量大，一根混凝土枕的重量大概在220~250kg左右，彈性及絕緣性能差，鋼軌聯接零件復雜，沖擊作用太大，對道床要求較高，所以，在不穩固的路基及新填路基等處不宜采用；在冬季有凍脹的地段，一般不允許采用；在大量運輸煤炭和礦石及線路道床嚴重臟污的地段，最好不采用。有時需要在軌底部分須設緩沖絕緣墊層，而且在運輸和鋪設的時候比較困難等。與之相比，鋼枕的彈性更好，自重也較輕，強度更大。

·鐵路配件軌枕之木枕

木枕是鐵路配件軌枕中的一種，具有彈性好、易于加工、使用方便等優點。自有鐵路以來，木枕就是軌枕的主要類型。但是，由于取材的原因，木枕的彈性、強度和耐久不夠均勻，會加大輪軌動力作用，并且要使用大量的優質木材。木枕的使用壽命短，其失效原因很多，主要是腐朽、機械磨損和開裂。而且隨著木材的缺乏，成本也越來越高。木枕相對于其他的鐵路配件易腐朽，在上道前要經過防腐處理，但經過處理的木枕有毒，這對進行鋪設工作的工人來說是很不利的。未經防腐處理的木枕稱為素枕。與之相比，鋼枕更加耐腐蝕，使用壽命也更長，同時各種性能參數也更加優秀，并且能減少大量優質木材的開采，這對于保護環境有著重大意義。

總結

鋼枕的材料和配套構件賦予了鋼枕如下優點：

（1）鋼枕不怕火燒、不怕菌、蟲類；鋼枕易加工，易維護；

（2）鋼枕較混凝土枕更輕，方便運輸；

（3）由于重量較輕，減少鋼軌波浪形磨損，有利于安置在坡度較陡的線路上；

（4）鋼枕耐重載、耐沖擊、耐水平力是最好的；

（5）鋼軌用鋼件聯接，可保持良好的軌距和鋼軌斜度；鋼枕適用范圍更廣；

（6）鋼枕是軌枕中回收率最高的，回收率高達70%，更使得造價降低。

在高速和重載列車發展迅速的今天，鋼枕的優越性已經越來越明顯，所謂有需求才會有發展，我相信隨著軌道交通的不斷發展、日益進步，鋼枕的重要性也會愈加突出，屆時鋼枕將會成為軌枕中的重要一份子。

（作者單位：西南交通大學土木工程學院土木工程專業）