DE19625305A1 - Aufgeständerte Fahrwegkonstruktion für spurgeführte Verkehrssysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aufgeständerte Fahrwegkonstruktion für spurgeführte Verkehrssysteme gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mit der Entwicklung neuer Verkehrssysteme, wie beispielsweise einer Magnetschwebebahn, gehen auch neue Entwicklungen im Bereich der Fahrwegkonstruktionen einher. Da diese neuen Verkehrssysteme sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen, bedingen verkehrstechnische Gründe eine kreuzungsfreie Trassierung. Außerdem werden an die Fahrwegkonstruktionen solcher Verkehrssysteme wegen der schwerwiegenden Folgen im Falle eines Unfalls sehr hohe Ansprüche an Spurgenauigkeit und Sicherheit gestellt.

Prinzipiell sind solche Fahrwegkonstruktionen ähnlich den bekannten aufgeständerten Fahrbahnen, wie z. B. Hochstraßen, ausgebildet, d. h. sie bestehen aus einem Unterbau, auf dem ein Überbau ruht. Der Unterbau setzt sich aus entlang der Trasse aneinander gereihten Stützen zusammen; der Überbau besteht meist aus Längsträgern mit Hohlkastenquerschnitt, die im Bereich von Endquerträgern durch Vertikallager gegenüber den Stützenköpfen abgestützt sind. Die Deckplatte des Hohlkastenquerschnitts bildet gleichzeitig die Fläche, auf der die Fahrspuren des Fahrwegs nebeneinander verlaufen. Dies führt zwangsläufig zu einer großen Querschnittsbreite des Überbaus und damit zu einer großen Auflagerspreizung.

Vorteil dieser Konstruktionsweise ist es, daß infolge des hohen Gewichts des Überbaus und der erwähnten großen Auflagerspreizung der Überbau sehr sicher auf den Stützen lagert. Dabei können selbst Kräfte aufgenommen werden, die im Bereich von Überführungen über andere Verkehrswege hinweg infolge eines Anpralls eines Fahrzeugs auf den Überbau auftreten.

Die aufgeständerten Fahrwegkonstruktionen, für die neuen Verkehrssystems sind prinzipiell diesen bekannten Konstruktionen ähnlich. Auch sie weisen eine Stützenreihe auf, auf der ein Überbau angeordnet ist. Abweichend von den bekannten aufgeständerten Fahrbahnen unterscheidet sich dieser Überbau in seinem Aufbau dadurch, daß im Regelfall für jede Fahrspur ein eigener Längsträger angeordnet ist, der vom Fahrzeug, z. B. Magnetschwebefahrzeug, außen umgriffen wird (DE-Z "Bauingenieur", 1983, H. 4, S. 129 bis 134). Dementsprechend liegen bei mehrspurigen Fahrwegen, der Anzahl der Fahrspuren entsprechend, mehrere Längsträger nebeneinander. Zur Auflagerung der Längsträger sind die Stützen in ihrem Kopfbereich zum Beispiel durch Querriegel verbreitert, die zur Auflagerung der Längsträger dienen. Die Außenumgreifung des Fahrzeugs um den Fahrwegträger hat zur Folge, daß sich die Querschnitte der einzelnen Längsträger durch hohe Schlankheit auszeichnen, d. h. ein großes Verhältnis von Höhe zu Breite aufweisen. Dieser Umstand erlaubt nur eine begrenzte Spreizung der Lager. Daraus folgt die Gefahr seitlichen Verschiebens oder gar Kippens eines Längsträgers bei außerbetrieblichen Lastfällen, wie z. B. Anprall von Fahrzeugen mit hohen Aufbauten.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, Fahrwegkonstruktionen für neue Verkehrssysteme im Bereich unterführter kreuzender Verkehrswege konstruktiv so weiterzubilden, daß ein seitliches Verschieben bzw. Kippen der Längsträger auch bei außerbetrieblichen Lastfällen verhindert wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Fahrwegkonstruktion mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, den Nachteil der geringen Auflagerspreizung durch Anordnung seitlicher Abstützelemente zu kompensieren. Die seitlich angeordneten Abstützelemente werden bei Eintritt des fraglichen Lastfalls aktiviert, indem sie sich auf den Querriegel des Unterbaus abstützen. Dadurch wird die Spreizung der Auflager und damit das dem Kippmoment entgegenwirkende Rückstellmoment vergrößert. Die seitlichen Abstützelemente sind also nur im Falle des Kippens bzw. seitlichen Verschiebens des Längsträgers wirksam. Die Kräfte aus dem regulären Verkehr werden hingegen über die Vertikallager der Längsträger abgetragen.

Die Anordnung solcher seitlicher Abstützelemente kann sowohl bei Längsträgern aus Stahl als auch bei solchen aus Stahl- oder Spannbeton verwirklicht werden. Bei letzteren können sie gleichzeitig mit dem Längsträger durch Verwendung einer entsprechenden Schalung monolithisch hergestellt werden. Diese Ausführung stellt eine wirtschaftliche und zugleich wartungsfreundliche Lösung dar. Der Einsatz von Stahlelementen erlaubt hingegen auch ein nachträgliches Ausrüsten der Längsträger mit den erfindungsgemäßen Abstützelementen.

Bei einspurigen Fahrwegen besteht die Gefahr eines Anpralls auf beiden Seiten der Längsträger, so daß die Abstützelemente auch beidseitig angeordnet sein müssen. Bei mehrspurigen Fahrwegen hingegen kann ein Anprall nur an der Außenseite der Längsträger auftreten, wodurch sich die Anbringung der Abstützelemente auf dieser Seite erübrigt.

Im Regelfall des mehrspurigen aufgeständerten Fahrwegs reichen die seitlichen Abstützelemente bis maximal zur Mitte des Abstands zweier Längsträger und sind an deren beiden Enden angeordnet. Damit wird ausgeschlossen, daß sich zwei Längsträger beim Verlegen behindern. Nach einer hierzu alternativen Ausführungsform können die seitlichen Abstützelemente auch bis über die Mitte hinaus reichen. Dadurch wird das Rückstellmoment durch Vergrößerung des Hebelarms vergrößert. Die Abstützelemente können dann aber lediglich an einem Ende der Längsträger angeordnet sein, und zwar derart, daß zwei nebeneinanderliegende Träger jeweils an den sich gegenüberliegenden Enden diese Abstützelemente aufweisen. Diese Anordnung ist möglich, da der geschlossene Hohlkastenquerschnitt des Längsträgers eine hohe Torsionssteifigkeit aufweist.

Da eine unverschiebliche Verbindung der Abstützelemente mit den Längsträgern und gleichzeitig mit den Querriegeln zu Zwangsspannungen infolge Längsbewegungen durch Temperaturänderungen führte, ist die Lagerung der Abstützelemente am Längsträger biegesteif ausgeführt, während die Verbindung zum Querriegel Bewegungen in Fahrweglängsrichtung erlaubt. Nach einer besonderen Ausführungsform wird dies durch die Verwendung eines Gleitlagers zwischen Querriegel und Abstützelement ermöglicht. In gleicher Weise wirkt die Anordnung eines geringen Spalts anstelle eines Gleitlagers. Dadurch treten beim regulären Betrieb des Verkehrssystems keine Kräfte in den Abstützelementen auf, es bedarf aber minimaler Verschiebungen zur Aktivierung der Abstützwirkung.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Querriegel zur verbesserten Krafteinleitung im Bereich der Abstützelemente eine Profilierung auf. Diese kann in Form einer blockartig über die Oberfläche des jeweiligen Querriegels überstehenden Konsole oder auch einer Vertiefung ausgebildet sein. Das Abstützelement ist mit seinem freien Ende dieser Profilierung derart angepaßt, daß im Lastfall ein Form- und Kraftschluß zustande kommt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Bei diesem Beispiel handelt es sich um eine zweispurige Fahrwegkonstruktion einer Magnetschnellbahn. Die Erfindung ist aber ebenso bei ein- oder mehrspurigen Fahrwegkonstruktionen anwendbar. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Fahrwegkonstruktion, die

Fig. 2 und 3 Querschnitte weiterer Ausführungsformen und

Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der in Fig. 3 dargestellten Linie IV-IV.

Fig. 1 zeigt einen Standardquerschnitt einer zweispurigen Fahrwegkonstruktion 1 im Bereich eines kreuzenden Fahrwegs 2, wie z. B. einer Straße. Die Oberkante des kreuzenden Fahrwegs 2 ist mit 3 gekennzeichnet. Unterhalb dieser Oberkante 3 ist ein Fundament 4 für die Fahrwegkonstruktion 1 angeordnet. Aus diesem Fundament 4 ragen in gleichem Abstand zur Symmetrieebene 5 und unmittelbar unter der jeweiligen Fahrspur 6, 6′, die beiden Stützen 7, 7′ des Unterbaus heraus. Ihr oberes Ende ist hammerkopfartig ausgebildet. Zur besseren Kraftableitung in den Untergrund sind die beiden Stützen 7, 7′ in ihrem Kopfbereich über einen Querriegel 8 geringerer Dicke miteinander verbunden, so daß ein biegesteifer Rahmen entsteht. Der gesamte Unterbau besteht aus Beton bzw. Spannbeton.

Die beiden Längsträger 9, 9′ sind mittig über den Stützen 7, 7′ angeordnet und überspannen jeweils den lichten Raum zwischen zwei in Fahrwegrichtung aufeinanderfolgende Stützen. Die Längsträger 9, 9′ bestehen aus Spannbeton; sie besitzen einen einzelligen Hohlkastenquerschnitt, der sich aus einem etwa U-förmigen unteren Teil 10, 10′ und einer die Stege des unteren Teils 10, 10′ verbindenden und darüber seitlich auskragenden Deckplatte 11, 11′ zusammensetzt. An beiden Enden eines Längsträgers 9, 9′ ist jeweils in dessen unterem Bereich ein Endquerträger 12, 12′ angeordnet. Zwischen den Endquerträgern 12, 12′ und dem Kopf der Stützen 7, 7′ sind jeweils zwei Auflager 13, 13′ angeordnet. Die Auflagerfläche kann leicht zur Fahrwegmitte hin geneigt sein, um dadurch die Kräfte aus dem regelmäßigen Verkehr besser aufnehmen zu können.

An den einander zugewandten Stirnseiten der Endquerträger 12, 12′ sind einander gegenüberliegend zwei Abstützelemente 14, 14′ angeordnet. Da bei zweispurigen Fahrwegen ein Anprall auf die Längsträger 9, 9′ nur von der äußeren Seite her erfolgt (Pfeil 15 in Fig. 1), der Längsträger 9, 9′ folglich nur nach innen, d. h. zur Symmetrieebene 5 hin kippen kann, genügt eine derartige auf die Innenseite der Längsträger 9, 9′ beschränkte Anordnung der Abstützelemente 14, 14′. Bei einspurigen Fahrbahnen ist eine beidseitige Anordnung der Abstützelemente 14, 14′ notwendig.

In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel bestehen die Abstützelemente 14, 14′ aus Stahlkonstruktionen, die an ihrem einen Ende mittels Befestigungsmittel starr mit dem Endquerträger 12, 12′ verbunden sind. Das andere freie Ende der Abstützelemente 14, 14′ kragt derart bis zur Mitte zwischen den Längsträgern 9, 9′, daß zwischen Querriegel 8 und Abstützelementen 14, 14′ nur noch ein geringer Spalt verbleibt. Dieser Spalt gewährleistet die ungehinderte Bewegungsfreiheit des Längsträgers 9, 9′ in Richtung der Fahrwegachse, so daß keine Kräfte aus dem regulären Verkehr, die z. B. Brems- und Beschleunigungskräfte, oder aus Längenänderungen infolge Temperaturschwankungen in die Abstützelemente 14, 14′ und damit auch in den Endquerträger 12, 12′ eingeleitet werden. Anstelle des Spalts kann auch eine Gleitfläche angeordnet sein, die nur Kräfte in zu ihr senkrechter Richtung aufnimmt.

Die Wirkungsweise der Abstützelemente 14, 14′ erklärt sich wie folgt. Bei einem durch einen Pfeil 15 symbolisch und beispielhaft dargestellten Anprall auf die äußere Seite des Längsträgers 9 wirken infolge der Anprallkraft eine Horizontalkraft und ein Kippmoment auf den Längsträger 9. Der Horizontalkraft wirkt zunächst die horizontale Komponente der geneigten Auflager 13 entgegen. Reicht diese Komponente nicht aus, um den Längsträger 9 in der Lage zu sichern, so führt dies zu einer kleinen horizontalen Verschiebung des Längsträgers 9, bis das Abstützelement 14 das Abstützelement 14′ des danebenliegenden Trägers 9′ berührt und dieser so zur Lastabtragung mit herangezogen werden kann.

Dem Kippmoment wirken zunächst das Eigengewicht des Längsträgers 9 und dessen Auflagerkräfte entgegen, die ein Rückstellmoment bewirken. Übersteigt der Betrag des Kippmoments den des Rückstellmoments, so beginnt der Längsträger 9 zu kippen. Im weiteren wird das Abstützelement 14 auf den Querriegel 8 gedrückt, wodurch eine zusätzliche Rückstellkraft aktiviert wird, die ein Kippen des Längsträgers 9 verhindert.

Fig. 2 entspricht weitgehend Fig. 1. Auch hier ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Fahrwegkonstruktion dargestellt, die gleichermaßen aus einem Unterbau aus Stützen 16, 16′ und Querriegeln 17 besteht, auf dem die Längsträger 18, 18′ angeordnet sind. Im Unterschied zu Fig. 1 sind die Abstützelemente 19, 19′ wie auch die Endquerträger 20, 20′ und Längsträger 18, 18′ aus Beton hergestellt, d. h. Abstützelemente 19, 19′ und Längsträger 18, 18′ werden gleichzeitig in einem Vorgang hergestellt, wodurch eine monolithische Verbindung der Bauteile entsteht.

Das Wesentliche der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwegkonstruktion ist eine verbesserte Kraftüberleitung vom Längsträger 18, 18′ über die Endquerträger 20, 20′ und die Abstützelemente 19, 19′ in die Querriegel 17 des Unterbaus. Zu diesem Zweck ist an der Oberseite des Querriegels 17 eine blockartige Konsole 21 mittig angeordnet, die starr mit dem Querriegel 17 verbunden ist. Bis zu dieser Konsole 21 reichen die freien Enden der Abstützelemente 19, 19′. Die Enden weisen dabei eine Ausnehmung auf, die in ihrer Form der der Konsole 21 entspricht. Um zu verhindern, daß Kräfte aus dem regulären Verkehr, wie z. B. Brems- und Beschleunigungskräfte, in das Abstützelement 19, 19′ eingetragen werden, besitzen Abstützelement 19, 19′ und Konsole 21 keine gemeinsame Kontaktfläche, sondern es ist zwischen ihnen ein geringer Spalt angeordnet. Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn anstelle des Spalts ein Gleitlager angeordnet ist. Bei Eintritt des Lastfalls "Anprall auf den Längsträger 18, 18′" werden die aufrechten Seiten 22 der Konsole 21 zur Abtragung der horizontalen Kräfte herangezogen, während die horizontale Oberseite 23 der Konsole 21 die vertikalen Kräfte aufnimmt.

Auch Fig. 3 zeigt den aus den Fig. 1 und 2 bekannten Fahrwegaufbau. Fig. 3 unterscheidet sich lediglich in der Anordnung und Ausgestaltung des Abstützelements. Während bei den Fig. 1 und 2 an beiden Enden der Längsträger Abstützelemente angeordnet sind, weist die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform nur ein Abstützelement 24 je Längsträger 25 auf. Dieses Abstützelement 24 ist wiederum an dem Endquerträger 26 des Längsträgers 25 starr befestigt und reicht bis über die Mitte des Abstands der beiden nebeneinanderliegenden Längsträger 25, 25′ hinaus. Damit besteht keine Möglichkeit, an dem gegenüberliegenden Längsträger 25′ an entsprechender Stelle ein Abstützelement anzuordnen. Um dennoch jeden Längsträger 25, 25′ gegen Kippen und Verschieben zu sichern, sind die Abstützelemente 24, wie in Fig. 4 dargestellt, wechselseitig angeordnet.

Fig. 4 zeigt die in Fig. 3 dargestellte Fahrwegkonstruktion in einem horizontalen Längsschnitt entlang der Linie IV-IV. Dabei ist ein beliebiger Fahrwegabschnitt der Länge L mit zwei aufeinanderfolgenden, biegesteifen Rahmen aus Stützen und Querriegeln dargestellt. Der Fahrwegabschnitt wird von zwei Längsträgern 25, 25′ überspannt, die sich dabei mit den an ihren beidseitigen Enden angeordneten Endquerträgern 26, 26′ über Auflager auf den Querriegeln abstützen. Um jeden der beiden Längsträger gegen Kippen und Verschieben zu sichern, sind Abstützelemente 24, 24′ jeweils an den Enden der einzelnen Längsträger 25, 25′ wechselseitig angeordnet, d. h. in abwechselnder Reihenfolge einmal an dem in der Zeichnung oben bzw. unten dargestellten Längsträger.

Claims (15)

1. Aufgeständerte Fahrwegkonstruktion für spurgeführte Verkehrssysteme, insbesondere Magnetschnellbahnen, aus entlang einer Trasse in Abständen voneinander angeordneten Stützen mit Querriegeln im Kopfbereich, und den Abstand zwischen den Stützen überspannenden Fahrwegträgern, wobei die Fahrwegträger im Bereich von Endquerträgern durch Vertikallager gegenüber den Stützenköpfen abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrwegträger (9, 9′) jeweils in der Ebene der Endquerträger zusätzlich zu den Vertikallagern (13, 13′) mindestens ein seitliches, gegen einen Querriegel (8) wirkendes Abstützelement (14, 14′) aufweisen.

2. Fahrwegkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Abstützelement (14, 14′) starr mit dem Fahrwegträger (9, 9′) verbunden ist.

3. Fahrwegkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Abstützelement (14, 14′) aus Stahl besteht.

4. Fahrwegkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Abstützelement (14, 14′) aus Beton besteht.

5. Fahrwegkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Abstützelemente (14, 14′) an beiden Enden des Fahrweglängsträgers (9, 9′) angeordnet sind.

6. Fahrwegkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstützelement (14, 14′) lediglich an einem Ende des Fahrwegträgers (9, 9′) angeordnet ist.

7. Fahrwegkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querriegel (17) im Bereich der Aufstandsfläche des bzw. der seitlichen Abstützelemente (19, 19′) eine Profilierung aufweist.

8. Fahrwegkonstruktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung als blockartige Konsole (21) ausgebildet ist.

9. Fahrwegkonstruktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung die Form einer Vertiefung besitzt.

10. Fahrwegkonstruktion nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Abstützelemente (19, 19′) in seiner Form der Profilierung des Querriegels (17) angepaßt ist.

11. Fahrwegkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufstandsfläche des seitlichen Abstützelements (14, 14′) auf dem Querriegel (8) als Gleitfläche ausgebildet ist.

12. Fahrwegkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Querriegel (8) und dem freien Ende des Abstützelements (14, 14′) ein Spalt angeordnet ist.

13. Fahrwegkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrspurigen Fahrwegkonstruktionen die Abstützelemente (14, 14′) lediglich an den einander zugewandten Seiten benachbarter Fahrwegträger (9, 9′) angeordnet sind.

14. Fahrwegkonstruktion nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützelemente (14, 14′) höchstens bis zur Mitte des Abstands zweier benachbarter Fahrwegträger (9, 9′) reichen.

15. Fahrwegkonstruktion nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an einem ersten und einem zweiten Fahrwegträger (25 und 25′), die nebeneinander liegen, jeweils nur ein Abstützelement (24 und 24′) angeordnet ist, das bis über die Mitte des Abstands der Fahrwegträger (25, 25′) reicht, wobei das Abstützelement (24) des ersten Längsträgers (25) an dem einen Ende und das Abstützelement (24′) des zweiten Längsträgers (25′) an dem anderen, gegenüberliegenden Ende angeordnet ist.