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Die
Erfindung betrifft einen Fahrweg für eine Magnetschwebebahn gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Fahrwege
für eine
Magnetschwebebahn kennt man in aufgeständerter Bauweise mit meist
als Einfeldträger
ausgebildeten Fahrwegträgern
aus Stahl, Stahl- oder Spannbeton oder in Verbundbauweise, an denen
an seitlich auskragenden, von den Fahrzeugen umgriffenen Randbereichen
die Funktionskomponenten des Magnetbahnbetriebes wie Statorbefestigungen,
Seitenführschienen
und Gleitleisten angeordnet sind. Die Fahrwegträger werden von Stützen getragen,
die einzeln gegründet
sind.
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Daneben
ist auch ein ebenerdiger Fahrweg bekannt, bei dem plattenförmige Fahrwegelemente aus
Stahl- oder Spannbeton, an deren Längsrändern die Funktionskomponenten
befestigt sind, auf eine Tragstruktur aufgelegt sind, die auf möglichst
durchgehende Fundamentbalken abgestützt sind. Ein wesentlicher
Vorteil solcher Fahrwegelemente mit beschränkter Länge, z. B. einem Systemmaß von rund 6,2
m, ist die Möglichkeit
einer wirtschaftlichen Werksfertigung unter Einhaltung der sehr
geringen Herstellungstoleranzen. Diese liegen für die im Zuge der Fertigung
ebenfalls einzubauenden Funktionskomponenten des Magnetbahnbetriebes
unter 1 mm.
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Bei
einem solchen ebenerdigen Fahrweg, bei dem die die Funktionskomponenten
tragenden Bauteile plattenartige Fahrwegelemente sind, benötigt man
eine einfache und wirtschaftliche Verbindung zwischen den werksgefertigten
Fahrwegelementen und den im normalen Baustellenbetrieb hergestellten Unterbauten,
die es erlaubt, beim fertigen Fahrweg die sehr engen Herstellungstoleranzen
der Fahrwegelemente einzuhalten. Der hier erforderliche Toleranzausgleich
erfolgt dabei dadurch, dass die endgültige Festlegung der Fahrwegelemente
durch Verguss mit einem erhärtenden
Material erfolgt und dass die Abmessungen der Vergussbereiche in
allen maßgebenden
Richtungen um das Maß der
für die
Unterbauten festgelegten Bautoleranzen größer gewählt wird als die statisch und/oder
konstruktiv erforderlichen Mindestabmessungen. Die Fahrwegelemente
können somit
gegenüber
den Unterbauten um das Toleranzmaß der Unterbauten verschoben
werden.
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Ebenso
wichtig wie die Lösung
des Toleranzproblems ist die einwandfreie Übertragung der Kräfte zwischen
den Fahrwegelementen und dem Unterbau, der in verschiedener Weise
ausgebildet werden kann. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, die plattenartigen
Fahrwegelemente an insgesamt acht Punkten aufzulagern, wobei zwei
Auflagerachsen mit jeweils zwei festen Auflagerungen im zentralen
Bereich der Elemente und jeweils eine Auflagerachse mit zwei verschieblichen
Auflagerungen an deren Enden vorgesehen sind.
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In
jedem Fall sind an diesen Lagerpunkten vertikale Druck- und Zugkräfte sowie
an den festen Auflagerungen zusätzlich
Horizontalkräfte
aufzunehmen. Einseitig abhebende Zugkräfte werden insbesondere durch
Seitenwind auf das Fahrzeug, durch Fliehkräfte in engen Kurven, aber auch
durch den Störfall "einseitiges Absetzen
des Fahrzeugs infolge Ausfall von Tragmagneten" verursacht. Diese Zugkräfte müssen durch
eine zugfeste Verbindung von Fahrwegelementen und Unterbau aufgenommen werden.
Auch wenn solche Zugkräfte
oft nur kurzzeitig wirksam sind, muss dennoch die gleichzeitige
Abtragung der Horizontalkräfte
infolge von Seitenwind und Fliehkräften in Querrichtung und infolge
Beschleunigungs- und Bremskräften
in Längsrichtung sichergestellt
sein.
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Bei
einem in der älteren
Patentanmeldung 102 39 661.2 vorgeschlagenen ebenerdigen Fahrweg
für eine
Magnetschwebebahn sind unterschiedliche Unterbauten offenbart. Bei
einer Ausführungsform
ruhen die Fahrwegelemente auf vier Querscheiben, die jeweils an
den Auflagerachsen angeordnet sind. Während die festen Auflagerungen
in jedem Fall aus einem Verguss mit Feinbeton mit einem integrierten
Zugstab zur Aufnahme der Vertikalkräfte an den beiden inneren Querscheiben
angeordnet sind, weisen die jeweils an den Enden der Fahrwegelemente
angeordneten Querscheiben an den unteren Enden zur verschieblichen
Auflagerung Betongelenke auf.
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Bei
einer anderen Ausführungsform,
bei der die plattenartigen Elemente auf durchgehenden Längsbalken
aufliegen, sind als verschiebliche Auflager an den Enden der Fahrwegelemente
Federelemente angeordnet, die den im wesentlichen temperaturbedingten
Verformungen der Fahrwegelemente folgen können. Ähnlich ist es auch, wenn der
Unterbau bei einer weiteren Ausführungsform
aus einem frei gespannten Träger
besteht, auf dem jeweils zwei oder mehr Fahrwegelemente aufliegen.
Bei den verschieblichen Auflagerungen werden die vertikalen Zugkräfte durch
Zuganker bzw. die in den Fahrwegelementen und im Unterbau verankerten
Federelemente aufgenommen.
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Gemäß einem
weiteren Vorschlag in der älteren
Patentanmeldung 102 43 423.4 kann die verschiebliche zug- und druckfeste
Auflagerung von solchen plattenförmigen
Fahrwegelementen auch aus einem Elastomer mit einem integrierten
Zugstab bestehen.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
möglichst
wirtschaftliche, d. h. kostengünstige
Möglichkeit
zu schaffen, um unter Minimierung der Stahl- und Betonmassen für Unterbau
und Gründung
und unter Einsatz wirtschaftlicher Herstellungsverfahren einen ebenerdigen
Fahrweg der eingangs angegebenen Art unter Einhaltung der vorgegebenen
Bedingungen herstellen zu können.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein
kontinuierlich durchlaufender Unterbau für den ebenerdigen Magnetbahnfahrweg
in Form von längsverlaufenden Scheibenelementen
vorgeschlagen, der in vertikaler Richtung eine sehr hohe Steifigkeit
hat, so dass auch bei unterschiedlichen Baugrundverhältnissen
nur sehr langwellige Fahrwegverformungen auftreten können, welche
den Magnetbahnbetrieb nicht gefährden.
Dadurch gelingt eine Minimierung des Bedarfs an Maßnahmen
für eine
Tiefgründung,
z. B. durch Bodenverbesserung, Rüttelstopfdichtung, Pfähle oder
dergleichen.
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Die
portalartige Form der Scheibenelemente gibt in den Koppelungsbereichen
definierte Zonen für die
in einem kontinuierlich durchlaufenden Unterbau unvermeidliche Rissbildung
vor. Durch die konstruktive Ausbildung und statische Bemessung der
Koppelungsbereiche wird die für
die Qualität
des Magnetbahnfahrweges entscheidende hohe Steifigkeit des Unterbaus
trotz der planmäßigen lokalen
Rissbildung sichergestellt.
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In ähnlicher
Weise ermöglichen
die in den durchlaufenden Fundamentbalken angeordneten Scheinfugen
eine planmäßige lokale
Rissbildung ohne Beeinträchtigung
der Steifigkeit des Gesamtsystems.
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Die
Erfindung schafft weiterhin die Möglichkeit für den Einsatz wirtschaftlicher
Herstellverfahren nicht nur für
die Fahrwegelemente, sondern auch für Unterbau und Gründung; die
Scheibenelemente können
wie die Fahrwegelemente werkmäßig als
Betonfertigbauteile vorgefertigt und die Fundamentbalken mit Gleitfertigern
hergestellt werden.
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Zugleich
schlägt
die Erfindung auch eine besondere Ausbildung der Zuganker zur Aufnahme
vertikaler Kräfte
vor, die nicht nur eine einfache und schnelle Auswechselung von
Fahrwegelementen bei Schäden
oder zur Vornahme von Maßnahmen
der Ertüchtigung,
sondern auch eine einfache Justierung und gegebenenfalls planmäßige Verformung
der Fahrwegelemente bei der Montage ermöglicht.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen
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1 einen Querschnitt durch
einen zweispurigen Verkehrsweg für
eine Magnetschwebebahn,
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2 eine schematische Seitenansicht
einer ersten Ausführungsform
für einen
erfindungsgemäßen Fahrweg,
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3 eine Draufsicht zu 2 und
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4 einen vergrößerten Querschnitt
entlang der Linie IV-IV in 1,
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5 ein Ausführungsbeispiel
für eine
feste Verankerung mit Zuganker und
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6 ein Ausführungsbeispiel
für eine
verschiebliche Verankerung mit Zuganker, jeweils im Vertikalschnitt,
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7 in schematischer Seitenansicht
eine weitere Ausführungsform
für einen
erfindungsgemäßen Fahrweg,
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8 eine Draufsicht auf den
Fahrweg zu 7,
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9 ein Ausführungsbeispiel
für eine
feste Auflagerung,
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10 ein Ausführungsbeispiel
für eine
einer festen Verankerung zugeordnete, separate Zugverankerung und
schließlich
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11 ein Ausführungsbeispiel
für eine
einer verschieblichen Auflagerung zugeordnete Zugverankerung, jeweils
im Vertikalschnitt.
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1 zeigt einen Querschnitt
durch eine zweispurige Strecke für
eine Magnetschwebebahn mit zwei nebeneinander angeordneten Fahrwegen 1. Jede
Fahrwegkonstruktion 1 besteht aus einer Fahrwegplatte 2,
an deren Längsrändern 3 die
Funktionskomponenten 4 für den Magnetbahnbetrieb wie
Gleitleisten, Seitenführschienen
und Langstatoren angeordnet sind, die hier nicht näher erläutert zu
werden brauchen.
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Die
Fahrwegplatte 2, die aus einzelnen, weiter unten noch zu
erläuternden
plattenartigen Fahrwegelementen besteht, liegt mit zwei durchlaufenden Längsrippen 5 auf
der Tragstruktur 6 des Unterbaus auf, die aus zwei parallelen
längsverlaufenden
Scheibenelementen 7 besteht. Die Scheibenelemente sind im
Bereich der festen Auflagerachsen durch Querträger 8 verbunden.
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Die
Scheibenelemente 7 liegen auf einem durchgehenden Fundamentbalken 9 auf,
der auf einen befestigten Untergrund gegründet ist, beispielsweise eine
hydraulisch gebundene Tragschicht (HGT) 10. Der anstehende
Baugrund ist bei 11 angedeutet. Die Art und Weise der Gründung ist
hier nur beispielhaft; sie ist in jedem Fall von Art und Qualität des Baugrundes
abhängig.
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Zu
ergänzen
ist allenfalls noch, dass die Fahrwegplatte 2 mit den an
den Plattenrändern 3 angeordneten
Funktionskomponenten 4 von dem Fahrzeug umgriffen wird,
dessen Profil in 1 bei 12 angedeutet
ist.
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In
den 2 bis 6 ist eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fahrwegs
dargestellt. Dabei zeigen die 2 bis 4 einen Abschnitt des Fahrwegs
in Seitenansicht und Draufsicht sowie Querschnitt, während die 5 und 6 die Ausbildung der festen bzw. verschieblichen
Auflagerungen jeweils mit integrierten Zugankern zeigen.
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Wie
die 2 bis 4 erkennen lassen, liegen die
jeweils die Fahrwegplatte 2 bildenden plattenartigen Fahrwegelemente 2a auf
den die Tragstruktur 6 bildenden Scheibenelementen 7 auf.
Die einzelnen Fahrwegelemente 2a liegen dabei auf den beiden durchgehenden
Scheibenelementen 7 in ihrem zentralen Bereich in zwei
Auflagerachsen A1, A2 auf
vier festen Auflagerungen 13 auf und an ihren Enden in jeweils
einer Auflagerachse A3 bzw. A4 auf
verschieblichen Auflagern 14 auf. Die Scheibenelemente 7 sind
in voller Höhe
nur im Bereich der festen Auflagerungen 13 ausgebildet,
wo sich auch die Querträger 8 befinden,
so dass dieser zentrale Bereich jeweils einer Fahrwegplatte 2a als
Festpunkt anzusehen ist, in dem die Scheibenelemente 7 auch
gegenüber
dem Fundamentbalken 9 abgestützt und mit diesem fest, zum
Beispiel durch einen Verguss 15 aus erhärtendem Material verbunden
sind.
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In
vergleichbarer Weise sind die verschieblichen Auflagerungen 14 benachbarter
Fahrwegelemente 2a zusammengefasst, wobei die Auflagerachsen
A3, A4 beidseits
der Querfuge 16 in ähnlicher Weise
wie im zentralen Teil durch Scheibenelemente 7 in voller
Höhe unterstützt sind.
Zwischen diesen Bereichen ist die Höhe der Scheibenelemente 7 portalartig
bis auf jeweils einen Koppelungsbereich 17 reduziert. Diese
Koppelungsbereiche 17 bilden für die in Längsrichtung durchgehende Tragstruktur 6 pro
Fahrwegplatte 2a vier Bereiche, in denen sich die in dem
kontinuierlich durchlaufenden Unterbau unvermeidlichen Risse ausbilden
können.
Werden die Scheibenelemente 7 werkmäßig vorgefertigt, dann können die
Koppelungsbereiche 17 stahlbetonmäßig durch einen Vergussbereich
mit einer für
die planmäßige Rissbildung
bemessenen Bewehrung erfolgen. Es können aber auch Koppelelemente
aus Stahl eingebaut werden, die in der Lage sind, Querkräfte zu übertragen,
Längsbewegungen
jedoch zuzulassen. Parallel hierzu sind in dem Fundamentbalken 9 jeweils
unterhalb dieser Koppelungsbereiche 17 Scheinfugen 18 vorgegeben,
um auch hier unvermeidliche Risse zu konzentrieren.
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An
den Querfugen 16 können
benachbarte Fahrwegelemente 2a durch Dübel 48 so miteinander verbunden
werden, dass Querversätze
verhindert werden, ohne jedoch die Längsverschieblichkeit einzuschränken.
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Wenn
das Eigengewicht der Konstruktion nicht ausreicht, um die in extremen
Lastfällen
in den Fundamentfugen 19 vorhandenen Druckkräfte zu kompensieren,
können
dort Zuganker 20 angeordnet werden, die im Fundamentbalken 9 fest verankert und
in Ausnehmungen 21 in den Scheibenelementen 7 spannbar
verankert sein können.
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4 zeigt einen Querschnitt
entlang der Linie IV-IV in 2,
und zwar an der Stelle einer festen Auflagerung 13. Ein
Beispiel für
eine solche feste Auflagerung 13 ist in 5 im Detail in größerem Maßstab dargestellt. Hier ist
erkennbar, wie sowohl im Kopf der Scheibenelemente 7 als
auch in der Unterseite der Längsrippen 5 der
Fahrwegelemente 2 einander entsprechende kegelstumpfförmige Ausnehmungen 22 angeordnet
sind, die zusammen mit einer in dem Fahrwegelement 2a angeordneten
Aussparung 23, in die der Ankerstab 24 des in
die feste Auflagerung 13 integrierten Zugankers hineinragt, nachträglich mit
erhärtendem
Material 25 vergossen wird. Durch das Vergussmaterial kann
gleichzeitig ein Toleranzausgleich zwischen der Oberkante der Scheibenelemente 7 und
der Unterkante der Fahrwegelemente 2a fixiert werden.
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Während 5 die feste Auflagerung
mit integriertem Zuganker zeigt, ist in 6 ein entsprechender Schnitt durch eine
verschiebliche Auflagerung 14 mit integriertem Zuganker
dargestellt. Hier ist zwischen der Oberkante der Scheibenelemente 7 und
der Unterkante der Längsrippen
der Fahrwegelemente 2a ein bewehrtes Elastomerlager 26 angeordnet,
das ebenfalls von einem Ankerstab 24 in vertikaler Richtung
durchsetzt wird. Auch hier ist die Ausnehmung in dem Fahrwegelement 2a zunächst kegelstumpfförmig (22)
und dann zylindrisch (23), zum Beispiel durch Einbetonieren
eines Wellrohres ausgebildet, um einen guten Verbund mit dem Vergussmaterial 25 zu
erzeugen. Der Ankerstab 24 ist in dem das Elastomerlager 26 durchdringenden
Bereich mit einem weichen Überschub 27 versehen,
der bei Formänderungen
des Fahrwegelementes 2a in Längsrichtung eine S-förmige Verbiegung
des Ankerstabes innerhalb dieses "gepolsterten" Bereiches zulässt.
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Während, wie
bereits erwähnt,
in den 2 bis 6 eine Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist, bei der die Fahrwegelemente sowohl
im Bereich der festen als auch im Bereich der verschieblichen Auflagerungen
mit integrierten Zugankern versehen sind, besteht auch die Möglichkeit,
die Zuganker separat zu den festen und verschieblichen Auflagerungen
vorzusehen. Dies hat vor allem dann Vorteile, wenn im Schadensfall
einzelne Fahrwegelemente ausgewechselt werden müssen. Ein Ausführungsbeispiel
für eine
Auflagerung mit separaten Zugankern ist in den 7 bis 11 dargestellt,
wobei die 7 und 8 Seitenansicht und Draufsicht
des Fahrwegs zeigen und die 9 sowie 10 und 11 Details der Verankerungen.
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Im
Fall der 7 und 8 liegen die Fahrwegplatten 2b in ähnlicher
Weise wie vorbeschrieben auf festen und verschieblichen Auflagerungen 30 bzw. 31 auf;
auch die Scheibenelemente 7a sind in ähnlicher Weise ausgebildet
wie vorbeschrieben und in den Fundamentfugen 19 durch Verguss 15 und Zuganker 20 mit
dem Fundamentbalken 9 fest verbunden.
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Die
festen Auflagerungen 30 sind in diesem Fall so ausgebildet,
wie in 9 angedeutet,
die einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in 8 zeigt. Ähnlich wie im Zusammenhang
mit 5 beschrieben, sind
durch kegelstumpfförmige
Ausnehmungen in der Oberseite der Scheibenelemente 7a und
in der Unterseite der Längsrippen 5a Aussparungen
gebildet, die durch einen Kanal 32 von oben her mit Vergussmaterial 25 gefüllt werden.
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Die
Zugverankerungen, die für
die festen Auflagerungen 30 zwischen diesen bei 33 angeordnet
sind und die bei den verschieblichen Auflagerungen 31 benachbart
zu diesen liegen (34), sind in den 10 und 11 dargestellt,
die jeweils Schnitte entlang der Linien X-X und XI-XI in 8 zeigen.
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Für die feste
Zugverankerung 33 ist in den oberen Bereich der Scheibenelemente 7a ein
Ankerbolzen 35 eingelassen, auf den zur Oberfläche des Scheibenelements 7a hin
eine Muffe 36 mit Innengewinde aufgeschweißt oder
anderweitig fest verbunden ist. In die Muffe 36 ist ein
Gewindebolzen 37 eingeschraubt, der in ein in die Fahrwegplatte 2b einbetoniertes
Stahlteil 38 hineinragt, an das sich nach oben eine Aussparung 39 in
der Fahrwegplatte 2a anschließt. Durch eine von oben her
zugängliche Mutter 40 kann
die Justierung und Fixierung der Fahrwegplatte 2b gegenüber dem
Scheibenelement 7a erfolgen. Eine Gegenmutter 41,
die von unten gegen die Unterseite der Fahrwegplatte 2b geschraubt werden
kann, kann zu dessen Auflagerung bei vorübergehender Fixierung, aber
auch bei der Montage zu einer planmäßigen Verbiegung und/oder Verwindung
der Fahrwegplatte 2b benutzt werden.
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11 zeigt die entsprechende
Ausführung für die der
verschieblichen Auflagerung 31 zugeordnete Zugverankerung 34.
Hier ist in das Scheibenelement 7a von oben her ein Ankerkörper 42 wiederum mit
Innengewinde eingelassen, der ohne zusätzlichen Ankerbolzen allein
durch seine Formgebung frei im Beton des Scheibenelementes 7a verankert ist.
In diesen Ankerkörper 42 wird
hier ein etwas längerer
Gewindebolzen 44 eingesetzt, der mittels einer Mutter 45 gegenüber einem
Einbauteil 46 aus Stahl verankert werden kann. Dadurch,
dass der Gewindebolzen 44 eine ausreichende freie Länge aufweist und
in dem Einbauteil 46 genügend Spiel nach der Seite hin
hat, kann er durch eine S-förmige
Verbiegung den Horizontalbewegungen der verschieblichen Auflagerungen 31 ohne
unzulässige
Beanspruchungen folgen. Eine Gegenmutter 47 dient in ähnlicher
Weise wie im Zusammenhang mit 10 beschrieben
der Justierung und Fixierung bzw. gegebenenfalls einer planmäßigen Verbiegung
und/oder Verwindung der Fahrwegplatte 2b.