DE19640962A1 - Feste Fahrbahn als Oberbau für Eisenbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Oberbau für Eisenbahnen, bei dem alle durch den Betrieb verursachten Beanspruchungen von den Schienen auf Stahlbetonelemente übertragen werden, die starr und unverschieblich auf einer Tragschicht aus Beton oder Asphalt aufliegen.

Diese Bauweise stellte eine Alternative zum klassischen Schotteroberbau dar, bei dem der Gleisrost, gebildet aus Schienen und Schwellen, in ein Schotterbett einbindet. Der inhomogene Aufbau des Schotters verursacht beim Überfahren durch die Zuglasten eine Einfederung des Gleisrostes. Es hat sich heraus gestellt, daß die Einfederung den Fahrkomfort der Züge erhöht und die dynamischen Belastungen sowohl für das rollende Material wie auch für den Oberbau erheblich reduziert.

Bei den bekannten Festen Fahrbahnen wird die Einfederung durch Anordnung von federnden Zwischenlagen, z. B. Elastomerlager unter den Schienen, erzielt.

Die Schienen verlieren durch diese elastische Lagerung ihre unmittelbare Lagestabilität, die beim Schotteroberbau durch eine kippstabile direkte Fixierung der Schienen auf den Schwellen gegeben ist. Die Schienen müssen mit speziell ausgebildeten Festhaltevorrichtungen gegen Kippen gehalten werden. Außerdem werden gegen das Verrutschen der Schienenbefestigungen in Querrichtung Betonhöcker benötigt. Eine Lagekorrektur der Schienen wird dadurch erschwert. Des weiteren kann das Federelement aus Elastomer altern, wobei es seine Federsteifigkeit ändert, wie auch bei täglichen oder jahreszeitlichen Temperaturschwankungen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Feste Fahrbahn so auszubilden, daß eine elastische Einfederung der Schiene bei lagestabiler Anordnung der Schienen stattfindet, daß sich das elastische Verhalten im Betrieb nicht ändert und die Fixierung der Schienen in einfacher Weise eine Lagekorrektur erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß die die Schienen unterstützende, verhältnismäßig dünne Oberbauplatte aus Stahlbeton durchlaufend in Längsrichtung nur im mittleren Bereich zwischen den Schienen gelagert wird. Die Schienen liegen somit auf Kragarmen. Unter den vertikal angreifenden Schienenbelastungen werden sich die Kragarme durchbiegen, wobei sich die Schienen vertikal nach unten bewegen. Die Schienen federn somit ein. Um die Elastizität zu erhöhen, werden die Kragarme im Abstand üblicher Unterstützungen der Schienen im Kragarmbereich in Querrichtung geschlitzt, um eine Weiterleitung von Lasten in Längsrichtung zu unterbinden. Außerdem kann die geschlitzte Stahlbetonplatte mit Querfugen hergestellt werden, ohne eine Diskontinuität in der Elastizität aufzuweisen, wie dies an den Enden durchlaufender Kragplatten der Fall ist. Dieser Vorteil kann zur wirtschaftlichen Herstellung der Oberbauplatte als Fertigteile genutzt werden.

Die Elastizität von Stahlbetonbauteilen resultiert zum großen Teil aus der Dehnfähigkeit des Betonstahles. Sein Elastizitätsmodul schwankt im Bereich der täglichen und jahreszeitlichen Temperaturschwankungen nur wenig. Die Einfederung erfolgt somit vorteilhaft unabhängig von der jahreszeitlichen Temperatur.

Als weiterer Vorteil der Erfindung ist die Unempfindlichkeit der Stahlbetonplatte gegen Ermüdungsversagen zu erwähnen, wenn die Kriterien für die Ermüdungssicherung beachtet werden. Wesentlichster Punkt ist dabei eine geringe Beanspruchung des Bewehrungsstahles.

Die Festlegung der Schienen auf der Stahlbetonplatte kann vorteilhaft starr wie auf Schwellen beim Schotteroberbau erfolgen.

Für die einfache Lagekorrektur der Schiene wird an jedem Fixierungspunkt zwischen der Schiene und der Stahlbetonplatte eine Stahlplatte angeordnet, die erfindungsgemäß an der Unterseite waffelblechartig strukturiert ist. Auf der Oberseite liegt die Schiene zwischen querfesten Führungsleisten, die nur ein Rutschen der Schienen in Längsrichtung erlauben. Die Schiene und die Stahlplatte werden durch übliche Schraubdübel und Spannbügel auf die Stahlplatte bzw. die Stahlbetonplatte gepreßt.

Infolge der hohen Reibung zwischen der Stahlplattenunterseite und dem Beton im Vergleich zu der Reibung, die die Schiene auf der Stahlplatte erfährt, wird die Schiene nur auf der Stahlplatte durchrutschen. Vorteilhaft benötigt diese Schienenbefestigung keine Betonhöcker für die Lagesicherheit der Schienen.

Die Schraubdübel durchstoßen die Stahlplatte in Langlöchern, die in Querrichtung angeordnet sind. Nach Lösen der Schraubdübel und einem Querverschub der Stahlplatte, zusammen mit der Schiene, wird die Schiene durch Festziehen der Schraubdübel wieder festgelegt. Für die Korrektur der Höhenlage der Schiene muß nur die angehobenen Stahlplatte mit Vergußmörtel unterfuttert werden. In jeder neuen Schienenlage bestehen immer die gleichen Verschubwiderstände gegen Rutschen wie in der Ausgangslage.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die jeweils im senkrechten Schnitt in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Feste Fahrbahn, deren elastisches Element aus einer Stahlbetonplatte gebildet wird, die im mittleren Bereich gelagert wird.

Fig. 2 eine Feste Fahrbahn, deren elastische Elemente aus den oben liegenden Kragarmflanschen einer Trogplatte aus Stahlbeton gebildet werden.

Fig. 3 eine Feste Fahrbahn, deren elastisches Element aus einer Stahlbetonplatte gebildet wird, die im mittleren Bereich an zwei Punkten gelagert wird.

Fig. 4 eine Feste Fahrbahn, deren elastisches Element aus einer Stahlbetonplatte gebildet wird, die an beiden Rändern gelagert ist.

Fig. 5 eine Schienenbefestigung der Festen Fahrbahn mit elastischem Element gemäß Fig. 1 bis Fig. 4, gebildet aus einer Stahlunterlageplatte für die Schiene mit Befestigungselementen.

Fig. 1 zeigt in einem senkrechten Schnitt oben die Oberbauplatte (1) aus Stahlbeton, hergestellt als Fertigteil. Sie wird mit ergänzendem Ortbeton (2) auf einem zuvor in Ortbeton erstellten Höcker (3) aufgelagert. Der Ortbeton (2) greift in Aussparungstaschen (4) im Höcker (3) ein. Durch Anordnung eines Trennmittels in der Kontaktfuge zwischen dem Höcker (3) und dem Ortbeton (2) kann die Oberbauplatte (1) jederzeit angehoben oder ausgewechselt werden.

Die biegesteife Verbindung von Oberbauplatte (1) und Höcker wird von hochfesten, vorgespannten Schraubbolzen (5) gewährleistet. Sie stecken auf ganzer Höhe im Beton in einer Hülse (6), die ihrerseits im Höcker (3) in einer Basishülse (7) steckt, um jederzeit die Schraubbolzen (5) auswechseln zu können, und um beim Auswechseln der Oberbauplatte (1) alle Elemente der Verbindung wiederverwenden zu können, außer der Hülse (6).

Der Höcker (3) ist verhältnismäßig schmal gezeichnet, weil er in der Darstellung von Fig. 1 auf einer Tragplatte (8) aufsitzt, wie sie bei Brücken verwendet wird. Im Bereich der freien Strecke wird der Höcker (3) breiter ausgeführt, weil die Tragplatte (8) entfällt.

Die Befestigung der Schienen wird in Fig. 5 erläutert.

Die Draufsicht in Fig. 1 unten zeigt im linken Teil den Höcker (3) mit den Aussparungstaschen (4) und den Hülsen (6) für die Schraubbolzen. Der rechte Teil zeigt die Oberbauplatte (1) als Fertigteil in endgültiger Lage ohne den Ortbeton (2) und den darunter liegenden Höcker (3). Im Bereich der Kragarme sind Schlitze (10) angeordnet. Aussparungen (11) in der Oberbauplatte (1) sind über den Aussparungstaschen (4) des Höckers (3) angeordnet, um den Ortbeton (2) einfüllen zu können. Die durch die Aussparungen (11) durchlaufende Bewehrung ist nicht dargestellt. Die Aussparungen (11) in der Oberbauplatte können eine beliebig andere Form aufweisen. Sie können auch wesentlich kleiner ausgeführt werden.

In Fig. 2, 3 und 4 ist angedeutet, daß die Einfederung der Schienen auch mit einer anderen Form der Oberbauplatte aus Stahlbeton oder einem anderen Material der Oberbauplatte erzielbar ist, wobei sich nach Fig. 2 eine Herstellung in Ortbeton anbietet und nach Fig. 3 und 4 eine Herstellung als Fertigteil, welches in Mörtelbette versetzt wird.

Fig. 5 zeigt in einem senkrechten Schnitt die Befestigung einer Schiene (9) auf einer elastischen Oberbauplatte (1). Die Schiene (9) liegt geführt in einer Nut (12) auf einer Stahlplatte (13). Sie wird mit Schraubdübel (14) und durch ε-Spannbügel (15) gleichzeitig mit der Schiene (9) auf die Betonunterlage (16) gepreßt, wobei die Waffelstruktur (17) an der Unterseite der Stahlplatte (13) für einen großen Verschiebewiderstand sorgt. Die Betonunterlage (16) kann aus Beton, der nachträglich auf genaue Höhe gefräst wird, oder aus Vergußmörtel bestehen. Langlöcher (18) in der Stahlplatte (13) ermöglichen eine Verschiebung der Schiene (9) in Querrichtung. Eine Korrektur der Höhenlage der Schiene (9) erfolgt durch Unterfuttern der Stahlplatte (13) mit Vergußmörtel.

Claims (14)

1. Feste Fahrbahn als Oberbau für Eisenbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen auf vertikal elastischen Abschnitten einer Oberbauplatte aus Stahlbeton angebracht sind, die in einem Bereich starr mit dem Unterbau verbunden ist.

2. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Oberbau bildende Stahlbetonplatte im mittleren Bereich starr gelagert ist und daß die Schienen von Kragarmen getragen werden.

3. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schienen tragenden elastischen Elemente der Oberbauplatte aus den obenliegenden Kragarmflanschen einer Trogplatte aus Stahlbeton gebildet werden.

4. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schienen tragenden elastischen Elemente der Oberbauplatte aus einer Stahlbetonplatte gebildet werden, die im mittleren Bereich an zwei Punkten gelagert ist.

5. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schienen tragenden elastischen Elemente der Oberbauplatte aus einer Stahlbetonplatte gebildet werden, die an beiden Rändern gelagert ist.

6. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberbau aus einer in senkrechter Richtung biegeelastischen Oberbauplatte (1) aus Stahlbeton besteht, die im mittleren Bereich starr auf einem Höcker (3) gelagert ist, so daß die Oberbauplatte (1) sich unter vertikal belasteten Schienen (9) verbiegt und die Schienen (9) somit eine vertikale Einfederung erleiden.

7. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberbauplatte (1) in den Kragarmbereichen im Abstand der Schienenbefestigungen Schlitze (10) in Querrichtung aufweist.

8. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberbauplatte (1) im unterstützenden Höcker (3) biegesteif eingespannt ist, um ein Kippen der Oberbauplatte (1) bei einer exentrisch angreifenden Belastung, wie dies beispielsweise bei einem entgleisten Zug der Fall sein kann, zu verhindern.

9. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannung der Oberbauplatte (1) durch vorgespannte Schrauben (5) erfolgt, die im Höcker (3) verankert sind und an der Oberfläche der Oberbauplatte (1) über eine lösbare Mutter Vorspannkraft übertragen.

10. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgespannten Schrauben (5) in einer Hülse (6) liegen, um ihr Auswechseln zu ermöglichen.

11. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberbauplatte (1) und dem Höcker (3) die Fuge mit einem Trennmittel präpariert wird. Dadurch kann die Oberbauplatte (1) jederzeit abgehoben werden und durch eine neue Platte ersetzt werden oder es kann die alte Platte durch Unterfuttern mit Mörtel angehoben werden, wie dies bei größeren Setzungen erforderlich wird, um die Schienen (9) auf Sollhöhe zu halten. Für das Anheben ist es nötig, die Hülse (6) der Schrauben (5) im Höcker (3) in einer äußeren Basishülse (7) anzuordnen. Beim Anheben der Oberbauplatte (1) rutscht die Hülse (6) mit der Oberbauplatte (1) nach oben und schützt die Schraube (5) beim Unterfuttern mit Mörtel, wodurch die Austauschbarkeit der Schraube (5) auch nach einem Anheben gewährleistet bleibt. Mit Hilfe der vorspannbaren Schrauben (5) kann die Oberbauplatte (1) nach einem Anheben wieder biegesteif an den Höcker (3) angeschlossen werden.

12. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberbauplatte (1) in Aussparungstaschen (4) im Höcker (3) eingreift, wodurch sie in Verbindung mit der Vorspannung der Fuge durch die vorgespannten Schrauben (5) auch ohne äußere Vertikallast in jede Richtung horizontal unverschieblich auf dem Höcker (3) festgelegt ist.

13. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberbauplatte (1) als Fertigteil hergestellt wird, welches Aussparungen (11) im Bereich der Verbindung mit dem Höcker (3) hat, um die Oberbauplatte (1) durch Einfüllen von Ortbeton (2) genau in Sollposition an den Höcker (3) anzuschließen.

14. Feste Fahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Oberbauplatte (1) angeordneten Schienen (9) auf Stahlplatten (13) in einer Längsnut (12) liegen, so daß sie sich in Querrichtung nicht und nur in Längsrichtung relativ zur Stahlplatte bewegen können. Die Stahlplatten (13) werden durch Schraubdübel (14) auf die Betonunterlage (16) gepreßt. Gleichzeitig pressen die Schraubdübel (14) allgemein bekannte ε-Spannbügel (15) gleichzeitig auf die Stahlplatte (13) und auf den Fuß der Schienen (9). Dadurch werden die Schienen (9) in ihrer Lage fixiert. Die ε-Spannbügel (15) sind auf den Stahlplatten (13) gehalten, damit sie bei einem Durchrutschen der Schienen (9) ihre Position nicht verändern. Die Stahlplatten (13) haben an ihrer Unterseite eine Waffelblechstruktur (17). Der Verschubwiderstand der Stahlplatten (13) ist bei ihrer Anpressung auf die Betonunterlage (16) immer ein Vielfaches des Verschubwiderstandes der Schienen (9) auf den Stahlplatten (13) infolge des wesentlich kleineren Reibungsbeiwertes zwischen den Schienen (9) und den Stahlplatten (13) im Vergleich zum Reibungsbeiwert zwischen den Unterseiten der Stahlplatten (13) und der Betonunterlage (16). Somit werden nur die Schienen (9) geführt, auf den Stahlplatten (13) längs rutschen können. Die Schraubdübel (14) durchstoßen die Stahlplatten (13) in Langlöchern (18), die in Querrichtung zur Schiene (9) angeordnet sind. Damit kann die Lage der Schienen (9) in Querrichtung durch Verschieben der Stahlplatten (13) korrigiert werden. Die Höhenlage der Schienen (9) kann durch Unterfuttern der Stahlplatten (13) mit Mörtel korrigiert werden. Bei beiden möglichen Korrekturen ändert sich an den oben geschilderten Reibungsverhältnissen nichts.