发挥其各自的工作职能，既互相配合，又相互影响，共同完成列车运行对轨道提出的各项工作。各个方向的荷载，绝大部分是通过机车车辆的轮传给钢轨，轮子的集中荷载被分配到轨枕，轨枕又将荷载分布到道床，然后到路基，其荷载传递关系如下图示。
N=7000~9000kg/cm2q1=72kg/cm2q2=1.5~3.0 kg/cm2q3=0.-1.0kg/cm2
因此作为行车的基础设施，轨道必须足够的强度、耐久性和弹性，以承受各种荷载并保持轨道的方向、位置和轨距，以保证列车的高速、平稳、安全运行。 2轨道结构技术发展简况
随着科学技术的发展，轨道的结构形式和轨道材料也发生着巨大的发展，促进了铁路事业的发展。目前铁路上最常的轨枕道结构形式通常有以下几种。
（1）普通轨道结构形式：是目前最常用的一种轨道形式，其特点是由钢轨和轨枕通过扣件联结，组成框架埋置于道碴盒内，实现对轨道的各项功能的要求，其实特点是铺设与维修养护较为方便。
（2）宽枕轨道结构：多用于客站站场、隧道等，由于宽枕可将道床全部覆盖，因此可以减少道床污染，也可以减少枕下压力，故易于清扫和增加线路的稳定性，减少了维修量。
（3）整体道床：目前很多客运专线和地铁线路多属于此类结构，特点是在坚实的基础上直接浇注混凝土以取代道碴层，其综合效益较高，但施工方法和施工质量要求较高。
（4）大板式结构：这是近几年新发展的一种轨枕形式，它采用预制技术制成宽度与一般轨枕相同（2 .5m~2.6m），长度相当于8~10根轨枕或更长的轨枕间距的双向预应力大板，铺设在有缓冲层的路基上。 3轨枕材料 （1）钢轨
钢轨的功能在于支持并引导机车车辆的运动，直接承受来自于车轮和其它方面的力并传给轨枕，同时为车轮的流动提供阴力最小的表面，在电气化铁路或者自动闭塞区段，钢轨还兼供轨道电路之用，钢轨一般要求具有足够的强度、韧性和耐磨性能。钢轨的类型以每米大致重量公斤表示，目前线路上常用的有50、60、75kg/m等。从钢轨对轨枕的作用状态方面来说，由于轨端接缝的存在，列车通过时发生较大的冲击和振动，影响德国的平顺性的舒适度，并使道床松散，这样既降低了钢轨的使用寿命，又恶化了轨枕的工作条件，加大了冲击荷载，导致轨枕早期失效，因此现在的无缝钢轨技术是轨道现代化的一项重大技术措施。 （2）轨枕
轨枕的作用在于承受来自于钢轨各方向的力，并弹性地传力于道床，有效地保持轨道的轨距、方向和位置。目前线路上用的大部分的轨枕为混凝土枕，一般按使用部位分为普通用轨、岔枕和桥枕等。木枕是各国铁路最早使用的轨枕，干线用木枕尺寸一般为2500×220×160mm，木枕的优点是弹性和绝缘性能良好，加工、运输、铺设、养护方便，但是木枕使用寿命短、维修工作量大、木材资源有缺乏等，故很难适应现代化铁路的需要，使用数量日益减少。混凝土枕的研究始于上个世纪，早期研制的目前是为了节约木材，由于当时的技术有限，所以当时为普通混凝土结构，因此抗裂性能差，没有得到发展。二战后，随着预应力钢高强钢丝发展和高标号水泥相继研制成功，预应力技术在理论方面和实践方面都取得了突破性进展，因而混凝土枕技术进行了新时期。在轨道结构中由混凝土枕和钢轨组成的框架具有较高的道床阻力，因而对线路
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的稳定性十分有利。但是混凝土枕也存在一定的缺点，与木枕相比弹性差、在同样的荷载作用下单根混凝土枕所受作用力较木枕大25%左右，冲击作用也比木枕大，增加了对钢轨的损伤。国中预应力混凝土枕的发展起始于1953年，1958年从匈牙利引进轨枕生产技术，并大批量生产。据不完全统计目前我国混凝土枕生产线近100条，年生产能力达3000余万根，产品主要有Ⅰ型（79型）、Ⅱ型（包括YⅡ-F、新Ⅱ、Ⅱ桥等）、Ⅲ型（包括ⅢA、ⅢB、Ⅲ桥等）、轨道板（包括京津客运专线用搏格板等）、雷达2000（日本板式）等。 （3）扣件
扣件的功能是将钢轨与轨枕可靠地联接，用以阻止钢轨相对于轨枕的纵、横向移动，持久地保持其稳固的位置，并在动力作用下，发挥其缓冲减震作用，因此要求扣件有一定的强度、耐久性和弹性，在电气化铁路和自动闭塞区段还要满足绝缘性要求。另外扣件设计还应力求结构简单、零件少、易于安装和拆换等特点，反映这些要求的指标有：扣压力、弹程、节点静刚度、节点动刚度、抗倾翻、调高量、调距量、绝缘性等。混凝土枕由于重量大、刚度大的特点，对扣件性能要求较高，对其扣压力、弹性、和可调性均有较严格的要求。混凝土枕扣件，按其结构可分为弹条扣件、扣板式扣件、弹片式扣件三种；按扣件本身弹性可分为刚性扣件和弹性扣件；按混凝土轨枕有无挡肩分为有挡肩扣件和无挡肩扣件两种。中国混凝土枕扣件，在初期主要使用扣板式和弹片式两种。拱形弹片式扣件由于拱形弹片强度低，容易引起残余变形，甚至折断，故在中国铁路上已不再使用。而扣板式扣件由于采用扣板作扣压件，弹性不足，扣压力较低，在使用过程中容易松动，目前在中国铁路上已逐渐被弹条式扣件所代替。弹条式扣件采用弹条作为扣压件，利用材料的弯曲变形及扭转变形，又不存在断面的削弱问题，结构形式比较合理，故而已成为中国混凝土枕轨道的主型扣件。目前使用的主型扣件为弹条Ⅰ型扣件，随着重载高速铁路的发展，近年来又研制成功弹条Ⅱ，Ⅲ型扣件等。其中，Ⅲ型扣件为无螺栓无挡肩扣件。国际上混凝土枕轨道扣件比较有代表性的是英国的Pandrol扣件及瑞士的 Fist扣件，见下图示。这两种扣件都是无螺栓无挡肩的弹性扣件。Pandrol扣件用预埋在混凝土轨枕中的铸铁挡肩承受横向推力，并保持轨距，用弹条作扣压件扣压钢轨，并用尼龙块作绝缘部件；这种扣件自1963年问世以来，效果良好，已有许多国家推广使用。Fist扣件则是通过预理在混凝土轨枕中的栓钉把弹条紧紧地扣压在钢轨底部顶面上，使用方便，扣压力强，深受各方面的欢迎。
Pandrol扣件
Fist扣件
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二 轨枕设计
我国的轨枕设计荷载采用《铁路轨道强度检算法》，轨枕是是轨道结构重要组成部分，从荷载方面来说，运行列车的荷载和速度、钢轨的刚度和技术状态，以及道床支承情况等都直接影响轨枕的受力状态。轨枕强度计算就是运用力学理论，分析轨道各组成部分在列车作用下所产生的应力和变形，考虑到轨道是一个复杂的工程结构物，为使轨道力学分析不过于繁琐复杂，对轨道受力情况和力的传递方式做一些简化假设，使整个计算过程简单易行。如用一个当量静荷载来描述车轮对轨道的作用，作用于轨道上的荷载系符合力学的独立性作用原理，机车车辆对轨道的动力影响采用荷载系数α、β、f来表示。 1轨道基础参数
为了计算轨道强度，除做一些前提和假定条件外，反映轨道基础弹性特征的有三个系数，即C、D、μ， （1）道床系数C
假定轨枕是支承在弹性基础上的短梁，道床系数表示道床及中期的弹性特征，其定义为使道床顶面产生单位下沉必须施加于单位顶面上的压力，
C=q/y0=2*1000R/(l*b*O*yp)
式中：R为枕上压力（kN）,
l、b为轨枕底面的有效支承长度和宽度， yp为轨枕下断面处的下沉量，
O为轨枕的挠曲系数（由试验方法测定，混凝土枕O=1.0）,
道床系数C在不同线路、不同季节差别很大，为简化计算，对重型及特重型轨道规定采用60-80N/cm2/cm。 （2）钢轨支座刚度D
当钢轨受到荷载作用时，各支座都有不同程度的沉降，支座上的压力大，沉降也大，因此用D表示钢轨支点的弹性特征。其定义为使支座产生单位下沉所必需施加于支座上的压力，考虑到混凝土线路在钢轨以下设有不同材质的弹性垫板应一并考虑，表达式为： D=D1*D2/(D1+D2) D1为垫板刚度
D2为道床、路基刚度，D2=R/yp
由于轨下垫板材质不同,其D值也不同,根据我国测定资料的统计分析,对重型和特重型号轨道检算混凝土时D=700kN/cm。
（3）钢轨基础弹性模量μ
如果把钢轨看作是支承在连续弹性基础上的长梁时，μ值表示要使钢轨均匀地单位下沉，必须在钢轨基础上均匀施加压力，在数值上可看作相当于能引起单位下沉时的匀布荷载，此时基础反力也是μ，单位N/cm/cm，其表达式为：
μ=1000D/a
公式中，a为轨枕间距,cm 。 2枕上静压力R0计算
（1）当钢枕被视为一根支承在许多弹性点支座上的等截面连续长梁时的计算方法。如果在钢轨任意截面上作用一竖直荷载P,则钢轨将发生挠曲变形,如下图示:
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通过数学上的差分议程的解法,可求出连续梁中的任何截面上的变形、弯矩的枕上的压力。在计算枕上的压力时，将最大荷载置于轨枕顶面时即属最不利的最大值。其计算公式为：
R0=
?Poi?i
式中：Poi为第i个车轮作用在钢轨上的静轮载（kN）；
ηi指弹性点支座连续梁的支座下沉影响系数。其值与轨道刚比系数K和距离系数ζ有关。
K=Da3/24EJ
ζ=Xi/a
式中，D指钢轨支座刚度，a指轨枕间距，E指钢材的弹性模量，I指钢轨断面的惯性矩，Xi指第i个轮载到计算断面的距离。
（2）将钢轨视为连续弹性基础上的等截面无限长梁时的计算方法。
如果在钢轨的对称面上，作用着一个单独的集中竖起集中荷载P，则钢轨将发生挠曲变形，同上图所示，求其截面上的变形、弯矩和枕上压力，将按弹性曲线微分方程来求解，求枕上的压力计算公式如下：
K.aR0=2?Poi?i
式中，K指钢轨基础弹性模量与钢轨弯曲刚度的相对比值，
K=
3枕上动荷载Rd计算
列车在轨道运行中，轨枕既承受来自钢轨传递下来的静荷载之外，还将承受许多额外的附加荷载，其动荷载包含力的因素很多，也很复杂，常常变化不定，有时互相抵消，有时叠加在一起。我国制订的轨道强度计算法采用速度计算法，同时把列车通过曲线时的偏载力及横向水平力都以系数来表示。垂直动压力、偏载力和横向水平力综合统称为轨道的动荷载。计算枕上动压力Rd按下列公式计算：
Rd=R0(1+α+β)
式中α指速度系数（内燃机车为0.3V/100,电力机车为0.45V/100；蒸汽汽机车为0.6V/100）
β指偏载系数（简化计算公式β=0.002Δh, Δh为允许欠超高，I、II级线路为70mm，代入β=0.14）
4?4?(100E)I4荷载弯矩计算
在枕上荷载作用下，轨枕所承受的外弯矩（荷载弯矩）是与道床支承情况有直接关系。一般长度为2.5米的轨枕在几种典型支承情况下的荷载弯矩情况如下表。
序号 受力图形 轨下 枕中 1 1.259 0.274 2 1.430 0.800 56
3 1.384 0.391 4 1.009 -0.916 5 0.984 -1.037 上表五种支承图可视为轨枕在一个线路捣固周期内的变化过程，铁路轨枕施工规范中规定了“预铺道碴的中部宜拉成顶宽为60cm的凹槽，轨枕应在钢轨外侧50cm和内侧45cm范围内均匀捣固”。一般Ⅱ型轨枕铺设养护时，中部道床不掏空，枕底中部600mm内为浮碴，不得垫腰，道床不板结，这就是上表中的第一种状态。但是在列车运行的震动作用，两钢轨间的道碴发生坍塌，从而发生第二、三种的受力状态，继续发展，由于路基与道床的下沉，从而形成第四、五种受力状态。所以在轨枕的强度计算中，以第二种支承方式作为确定轨下截面弯矩，将第五种支承方式作为确定枕截面弯矩的图示，即轨下截面设计处弯矩为1.43tm，枕中截面设计处弯矩为-1.04tm。大量的试验表明，上述轨枕荷载弯矩的取值方法对一般地段、线路技术状态比较正常情况下是可行的，与实际相符，但对于诸如钢轨接头处，由于钢轨的冲击作用，则接头处的轨枕难以承受这一冲击作用，导致损伤率较高，在曲线段，轨枕不但要承受垂直荷载，还要承受轮轨横向力产生的弯矩和横向力，枕中截面的负弯矩将有较大幅度的增加。 三 轨枕产品工艺、技术要求 1产品情况
轨枕的外形一般如此下图所示（以Ⅲa为例）
相关特点：①预应力钢丝与混凝土之间的粘结握固达到传力之目的；②承轨槽坡度为120度，是成品脱模时所能接受的最大坡度。 2基本生产工艺
工艺布置和工艺布置见下页所示。①根据产品特点，要求的生产规模、工作条件，设计出最佳的轨枕生产线将会取得综合技术经济效益。关键的参数是工艺节奏时间，即钢模在某工序完成其作业所需要的时间，包括基本作业时间，辅助作业时间和等待、间断时间。基本作业时间指在该工序作业时的纯时间，辅助作
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