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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung von Brückenkonstruktionen,
insbesondere für Führungs-
und/oder Festpunktlager von vorzugsweise Brücken des Eisenbahn- und/oder
Kraftfahrzeugverkehrs.
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Die
Lagerung für
eine Eisenbahnbrücke
besteht aus einem mittig angeordneten festen Horizontalkraftlager
und einem mittig angeordneten Führungslager,
welche auf den gegenüber
liegenden Widerlagern angeordnet werden. Die Vertikallasten werden über allseits
bewegliche Lager abgetragen.
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Feststellung der Unzulänglichkeiten:
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- • Die
verschiedenen bauausführenden
Betriebe bilden Konstruktionen zur Lagerung von Brücken unterschiedlich
aus.
- • Die
unterschiedlichen baulichen Durchbildungen zeichnen sich durch einen
erhöhten
Instandhaltungsaufwand aufgrund von Einbau- und Konstruktionsfehlern
auf.
- • An
sich ähnliche
Konstruktionen werden immer wieder aufs neue statisch bemessen und
einer Bautechnischen Prüfung
unterzogen (hoher Aufwand).
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Feststellung der zu erwartenden Schäden:
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- • Bei
den Lagern sind Schädigungen
(z. B. Beschädigung
des Korrosionsschutzes, Plastifizierung von Stahl, Abarbeitungen
von Stahl) sofort nach dem Einbau der Lager vorprogrammiert.
- • Dieses
führt für den Baulastträger bereits
zu Instandsetzungskosten innerhalb der Gewährleistungsfrist, die nicht
durch den Auftragnehmer zu tragen sind.
- • Der
entstehende Schaden wird im Allgemeinen mit Eigenmitteln instand
gesetzt.
- • Die
Höhe der
Instandhaltungskosten wird nach der Lage der Brücke und der konstruktiven Ausbildung
der Lager bestimmt. Die Kosten für
den Wechsel der verschiedenen Lager eines Bestandsbauwerkes liegen erfahrungsgemäß im vierstelligen
Bereich bei einem Bauwerk mit vier Lagerungspunkten.
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Bekannt
ist weiterhin eine Ausgleichskonstruktion zum Überbrücken einer Fuge im Eisenbahnbrückenbau,
wobei die Widerlager der Ausgleichskonstruktion drehbeweglich gelagert
und die Lager gleit- oder elastisch beweglich ausgeführt sind
(
DE 102 44 993 B4 ).
Das Lager ist als Drehlager in Form eines Punktkippgleitlagers in
vertikaler Richtung höhenverstellbar
ausgebildet. Unter dem Drehlager erstreckt sich ein platten- oder
schichtförmiger
Elastikkörper
aus Elastomer.
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Nachteile des Standes der Technik:
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- – die
bekannten Lager weisen einen sehr starken Verschleiß auf
- – sie
sind nur mit sehr viel Aufwand und hohen Kosten austauschbar
- – während des
Austausches muss oftmals die Brücke
für den
Verkehr gesperrt werden
- – die
Kraftaufnahme erfolgt oftmals unzulänglich
- – es
treten unzulässige
Verformungen der Lager auf
- – der
Einsatz beweglicher Punktkippgleitlager ist nur für eine Kraftaufnahme
in vertikaler Richtung möglich
- – ein
Einsatz dieser Lager in horizontaler Richtung ist nicht möglich, da
das Lager aufgrund eines Austrittes von Schmiermittel in kürzester
Zeit unbrauchbar werden würde
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Aus
der
EP 1 424 447 B1 ist
ein verstellbares Lager für
eine Brückenkonstruktionen
bekannt, wobei das Lager einen Lagerzylinder mit einem Boden aufweist,
in dem ein Kolben gleitend geführt
ist, der eine kalottenförmige
Aussparung aufweist, auf der eine ebenso geformte Auskleidung aufgebracht
und in der eine Kalotte eingepasst ist.
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Die
DE 82 23 752 U1 ein
Gleitlager für
Brücken,
wobei dieses Lager als Kalottenlager ausgebildet ist und eine Klemmeinrichtung
aufweist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes
der Technik dadurch zu beseitigen, dass Punktkippgleitlager konstruktiv
derart dicht ausgeführt
werden, dass ein Austritt von Schmiermittel vermieden wird.
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Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass
mindestens ein an sich bekanntes Punktkippgleitlager
in horizontaler Ausrichtung in mindestens einem Führungs-
und/oder Festpunktlager angeordnet ist, wobei das horizontale Punktkippgleitlager
geteilt ausgeführt
ist und einen Lagerzylinder mit Boden und einen darauf angeordneten
Stellring aufweist, in denen ein Kolben gleitend geführt ist,
der an seinem vorderen Bereich eine kalottenförmige Aussparung aufweist,
auf der eine ebenso geformte Auskleidung aufgebracht ist, wobei
in der kalottenförmigen
Aussparung eine Kalotte eingepasst ist, die an ihrer zur Aussparung
abgewandten Deckfläche
eine runde Einziehung mit einem mittigen Höcker aufweist, wobei am Boden
der Einziehung mindestens eine Ausnehmung für die Aufnahme mindestens einer
Feder angeordnet ist, die sich gegen eine in die runde Einziehung eingreifende
und auf der Deckfläche
aufliegende Aufnahme abstützt,
auf deren zur Kalotte abgewandter Seite eine weitere Einziehung
angeordnet ist, in die eine Gleitscheibe eingreift, die von einem
Gleitblech abgedeckt ist.
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Am
Boden des Lagerzylinders ist eine Kupplung für das Beaufschlagen durch ein
Hydraulikmittel angeordnet.
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Der
Stellring weist eine Bohrung für
die Aufnahme eines Druckstückes
und einer Klemmschraube auf. Damit kann der Kolben in einer bestimmten Höhe festgestellt
werden.
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Die
Aufnahme weist in der Wandung zur Einziehung eine Nut zur Aufnahme
eines O-Ringes auf.
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Der
Kolben weist eine Nut zur Aufnahme eines O-Ringes auf. Ebenso weist
die Aufnahme in der Wandung zur Einziehung eine Nut zur Aufnahme
eines weiteren O-Ringes auf. Während
der erste O-Ring den Kolben in Richtung Zylinderboden abdichtet,
dichtet der zweite O-Ring die Kalotte zur Aufnahme der Gleitscheibe
ab.
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Die
in der Ausnehmung angeordnete Feder ist vorzugsweise als Tellerfeder
ausgebildet. Sie vermeidet bei einer eintretenden Veränderung
im Lager und horizontaler Ausrichtung eine Spaltbildung zwischen
der Kalotte und der Aufnahme und presst die Aufnahme mit Gleitscheibe
aus modifiziertem hochmolekular verdichtetem Polyethylen und Gleitblech jederzeit
fest an das Widerlager.
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Damit
wird verhindert, dass das zwischen Kalotte und Aufnahme in Schmiertaschen
eingebrachte Gleitmittel aus der Fuge zwischen beiden Bauteilen
bei horizontaler Ausrichtung des Punktkippgleitlagers austreten
kann.
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Durch
die Federkalotte wird das Spiel in der externen Führung auf
weniger als 0,5 mm begrenzt. Im Hinblick auf die Anforderungen an
Lagerkonstruktionen, die den hohen Fahrgeschwindigkeiten geschuldet
sind, ist das nach Norm maximal zulässige Spiel von 2 mm, welches
nur für
den Einbauzustand (ohne den unvermeidlichen Verschleiß) gilt,
dauerhaft gewährleistet.
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Ferner
kann durch Nachstellen des hydraulisch verstellbaren Lagers das
maximal zulässige Spiel,
auch bei unvermeidlichem Verschleiß der tribologisch beanspruchten
Gleitelemente, über
die gesamte Lebensdauer des Tragwerks gesichert werden. Ein Austausch
von Gleitwerkstoffen bzw. Lagern würde sich somit schnell und
kostengünstig
bewerkstelligen lassen.
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Die
Punktkippgleitlager werden gemäß der vorhergehenden
Darstellung zur Sicherstellung des Horizontalkraftabtrages bei Führungs-
und Festpunktlagern eingesetzt.
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Der
Vorteil dieser externen Führung
liegt darin, dass durch sie nur horizontale Kräfte übertragen werden und Verdrehungen
um alle Achsen (auch während
eines eventuellen Hubvorgangs) realisiert werden können. Damit
ist ein Auswechseln der vertikal belasteten Lager unter Betrieb
problemlos möglich.
Zusätzliche
Sicherungsmaßnahmen
für das
Anheben des Überbaus
sind nicht erforderlich.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
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Dabei
zeigen:
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1 – das Punktkippgleitlager
in der Zusammenstellung im Teil-Querschnitt
sowie in der Teil-Ansicht
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2 – die Zusammenstellung
von Lager und Kalotte im Querschnitt
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3 und 3a – die Ausbildung
eines horizontalen Führungslagers
mit zwei Punktkippgleitlagern
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Beginnend
mit dem Widerlager ist an diesem als erstes Bauteil des geteilten
Punktkippgleitlagers das Gleitblech 1 angeordnet, welches
an der Gleitscheibe 2 anliegt, die in einer Einziehung 18 der
Aufnahme 3 eingepasst ist (1).
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Die
Aufnahme 3 sitzt auf der Deckfläche 14 der Kalotte 6 auf
und greift in die runde Einziehung 15 ein. Diese Einziehung 15 weist
wiederum einen mittig angeordneten Höcker 16 und mindestens
eine Ausnehmung 17 für
die Aufnahme mindestens einer Feder 5 sowie eine Nut zur
Aufnahme eines O-Ringes 4 (Dichtring)
auf. Vorzugsweise sind zwei Ausnehmungen 17 und zwei Federn 5 in
der Einziehung 15 der Kalotte 6 angeordnet (2).
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Die
Kalotte 6 greift passgenau in die mit einer Auskleidung 7 versehene
kalottenförmige
Aussparung 13 des Kolbens 9 ein, der im Stellring 8 und
Zylinder 11 geführt
ist. Der Kolben 9 weist eine Nut zur Aufnahme eines O-Ringes 10 auf.
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Zum
Feststellen des Kolbens 9 ist der Stellring 8 mit
einem Druckstück 8a und
einer Klemmschraube 8b ausgestattet.
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Der
Zylinder 11 weist an seinem Boden die Kupplung 12 zur
Beaufschlagung mit einem hydraulischen Druckmittel auf.
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Ausbildung eines horizontalen Führungslagers
aus Punktkippgleitlagern (3 und 3a)
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Das
horizontale Führungslager
hat die Aufgabe Einwirkungen quer zur Gleisachse in die Unterbauten
zu übertragen,
Verformung in vertikaler Richtung sowie längs zur Gleisachse jedoch möglichst
widerstandsfrei zu ermöglichen.
Es besteht aus folgenden Komponenten:
- – Betonkonsole
- – Stahlkonsole
mit Gleitblech
- – Punktkippgleitlager.
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Die Übertragung
der horizontalen Lagerkräfte
quer zur Gleisachse erfolgt vom Überbau über eine stählerne Konsole
und weiter über
die mechanisch einstellbaren Punktkippgleitlager und die mit dem
Widerlager monolithisch verbundenen Ortbetonkonsolen.
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Die
Stahlkonsolen werden bei Stahlüberbauten
kraftschlüssig
mit dem Endquerträger
verschraubt. Alternativ kann die Stahlkonsole bereits bei der Herstellung
eines Stahlüberbaus
in die Konstruktion (Endquerträger)
integriert werden. Bei Stahlbetonüberbauten wird die Konsole über ein
stählernes Einbauteil
mit dem Überbau
verbunden.
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Die
Stahlkonsole stützt
sich beidseitig über
je ein horizontal hydraulisch einstellbares Punktkippgleitlager
gegen die Ortbetonkonsolen ab. Das ebene Gleitteil des Punktkippgleitlagers
liegt damit vollflächig
an den an der Stahlkonsole befestigten austenitischen Gleitblechen
an. Ist das Lager und damit der Überbau
einmal gegenüber
dem Widerlager justiert, wird es über einen Stellring arretiert.
Die horizontalen Kräfte
Fyd werden dann über den angedrehten Stellring
auf das Zylinderrohr und die Bodenplatte übertragen, die Hydraulik ist
drucklos. Die ebenen Gleitflächen
des Punktkippgleitlagers werden beispielsweise aus modifiziertem
hochmolekular verdichteten PE hergestellt und liegen durch ein integriertes
Federpaket (Neuerung) jederzeit vollflächig an den Gleitblechen der
Stahlkonsole an. Der Verschleiß der
Gleitflächen,
der aus der Relativverschiebung des Überbaus gegenüber dem
Widerlager resultiert, wird durch das automatische Nachstellen des Punktkippgleitlagers
infolge der Vorspannung der Federn kompensiert.
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Die
Punktkippgleitlager können
durch eine Hydraulik auf ein Baumaß von 170–220 mm eingestellt werden,
so dass Fertigungstoleranzen problemlos überbrückbar sind. Tritt ein Spaltmaß > 1,2 mm in der Federkalotte
auf, kann der Kolben des hydraulischen Lagers nachgefahren werden
und durch den Stellring wieder fixiert werden. Die Auswechslung dieser
Lager ist nach dem „Einfahren” der Kolben
in kurzer Zeit möglich.
Der Auswechselvorgang der Verschleißteile kann daher in einer
Zugpause erfolgen.
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Ausbildung eines horizontalen Festpunktlagers
aus Punktkippgleitlagern:
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Ein
Festpunktlager hat die Aufgabe horizontale Einwirkungen quer und
längs zur
Bauwerksachse in die Unterbauten zu übertragen. Die vertikalen Lasten
werden von den daneben liegenden Lagern übernommen. Das Festpunktlager
besteht aus folgenden Komponenten:
- – Schubdübel
- – Stahlkonsole
und
- – Punktkippgleitlager.
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Der
Abtrag der horizontalen Lagerkräfte
erfolgt vom Überbau über die
stählerne
Konsole und die mechanisch einstellbaren Punktkippgleitlager in den
mit dem Widerlager monolithisch verbundenen Schubdübel.
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Die
Stahlkonsolen werden bei Stahlüberbauten
kraftschlüssig
mit dem Endquerträger
verschraubt.
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Alternativ
kann die Stahlkonsole bereits bei der Herstellung eines Stahlüberbaus
in die Konstruktion (Endquerträger)
integriert werden.
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Bei
Stahlbetonüberbauten
wird die Konsole über
eine Stahlplatte mit angeschweißten
Kopfbolzen verankert. Die aus dem Versatzmoment entstehenden Zugkräfte werden über gekonterte
und eingeschraubte Zugstangen in den Überbau eingeleitet. Die Zugstangen
werden mit einem weichen Schrumpfschlauch von ca. 100 mm überzogen,
damit eine Einleitung der Zugkräfte
erst in den bewehrten Bereich des Überbaus erfolgt.
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Die Übertragung
aller Kräfte,
Verschiebungen und Rotationen zwischen der Konsole und dem Schubdübel wird
spielfrei durch hydraulisch ein- und nachstellbare Punktkippgleitlager
hergestellt. Nach dem Einfahren der Kolben können die Punktkippgleitlager
seitlich herausgenommen werden.
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Diese
Ausprägung
des Festlagers ermöglicht
den Ausgleich von Einbauungenauigkeiten. Ferner können Höhenausgleiche
aufgrund von Baugrundsetzungen durch die allseits verschieblichen Lager
aufgenommen werden. Hierbei ist keine Veränderung der Konstruktion am
Festpunktlager notwendig. Der Festpunkt kann beim Ausgleich des
Höhenunterschiedes
im Eingriff bleiben.
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Festpunkt- und Führungslager
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Das
Festpunkt- und Führungslager
kann in horizontaler Ausführung
nur mittels zweier erfindungsgemäßer Punktkippgleitlager
ausgebildet werden.
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- 1
- Gleitblech
- 2
- Gleitscheibe
- 3
- Aufnahme
- 4
- O-Ring
- 5
- Feder
- 6
- Kalotte
- 7
- Auskleidung
- 8
- Stellring
- 8a
- Druckstück
- 8b
- Klemmschraube
- 9
- Kolben
- 10
- O-Ring
- 11
- Zylinder
- 12
- Kupplung
- 13
- kalottenförmige Aussparung
- 14
- Deckfläche
- 15
- runde
Einziehung
- 16
- mittiger
Höcker
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Einziehung