DE19845918A1

DE19845918A1 - Feste Fahrbahn aus Fertigteilen und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE19845918A1
Application number: DE1998145918
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr Brosig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 1999-04-01

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft die rationelle Fertigung von Festen Fahrbahnen im Ei senbahnverkehr mittels Fertigteilen.

Stand der Technik

Für Betonschwellen (die ja ebenfalls, wenn auch kleine, Betonfertigteile dar stellen) ist aus der DE 39 01 347 C2 und der DE 43 28 668 C1 bekannt, die se in einer Betonwanne zu plazieren und dann die Fächer zwischen den Schwellen mit Beton auszufüllen oder aber die Betonschwellen in frischen Beton einer Tragplatte, die mittels Gleitfertiger hergestellt wurde, einzupres sen/-rütteln.

Dies geschieht nicht mit einzelnen Schwellen nacheinander, sondern bevor zugt mit einem Gleisrost, an dem mehrere Schwellen hängen. Nachteil der Methode ist, daß hierzu, selbst im Falle eines idealen nicht durchhängenden Gleisrostes, dieser noch an allen seinen vier Eckpunkten exakt einjustiert werden muß, was mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Zudem müssen viele einzelne Schwellen erst einmal zu einem sehr exakten Gleisrost zusammengefügt werden, was die Gefahr von Ungenauigkeiten in sich birgt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Feste Fahrbahn aus Fertigteilen anzuge ben, die einfach und mit geringem Justieraufwand aufzubauen ist.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 und x angege benen Merkmale gelöst.

Wesentliches Merkmal der Erfindung sind hierbei miteinander in exakter Verbindung zueinander stehende Fertigteile.

Allgemeine Betrachtung der Vorzüge von Fertigteilen:
Wo immer man in der belebten und unbelebten Natur hinschaut, werden grö ßere geordnete Strukturen stets aus kleineren Unterstrukturen und nicht aus den Einzelatomen aufgebaut. Dieses Vorgehen ist energetisch günstiger, schneller und verläuft mit größerer Ausbeute. Auch ein Chemiker, der z. B. ein Polymer wie Polyethylen (z. B. HDPE) darstellt, erzeugt dieses nicht durch Aneinanderfügen von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, sondern sytheti siert zuerst die Untereinheit Ethylen, um diese dann in einer schnellen Folge reaktion vieltausendfach aneinander zuhängen (konvergente Synthese). Nun weisen Polymere wie Polyethylen eine ähnliche Topologie wie auch eine Fe ste Fahrbahn auf: beide bestehen aus "unzähligen" sich wiederholenden Untereinheiten. Daher ist es nur (biomimetisch) folgerichtig, Feste Fahrbah nen nach dem gleichen in der Natur so weit verbreiteten Grundprinzip aus Fertigteilen herzustellen. So wie bei der Kopplung zweier Monomereinheiten (z. B. Ethylen) zum Polymer (z. B. Polyethylen) durch einfaches "Umklappen" von Bindungen eine neue exakt definierte chemische Bindung erzeugt wird, müssen daher auch die zu verbindenden Fertigteilen einen Selbstjustie rungsmechanismus aufweisen. Solche gegenseitigen Justiermechanismen stellen ein altes Problem dar, für das bereits viele Lösungen existieren.

Das Fertigteil bzw. die (unterschiedlichen) Fertigteile, welche die Untereinhei ten der Festen Fahrbahn darstellen, dürfen nicht zu klein sein, um nicht zu vieler Kopplungsvorgänge zu bedürfen, die alle Zeit kosten und zusätzliche Ungenauigkeiten verursachen können. Sie müssen aber auch durch Men schen oder nicht zu aufwendige Maschinen gut handhabbar sein. Hierzu ist eine leichte Bauweise von Vorteil. Weiterhin sollten sie steif genug sein, um auch in ihrem mittleren Teil exakt auf Sollwert zu liegen, wenn ihre Enden einjustiert sind.

Es bieten sich zwei unterschiedliche Lösungen an:

I) Herstellung der Fahrbahn aus einer einzigen Sorte sich ständig wiederho lender identischer Einheiten F₁ bis F_n.
II) Herstellung aus mehreren Sorten von Teilen G₁, H₁, . . ., G₂, H₂, . . ., G_n, H_n, . . ., die dafür kleiner und leichter sind.

zu I)

Da eine Feste Fahrbahn als ganzes pro Meter viele Tonnen wiegt, die schienentragenden exakt einzumessenden Teile von ihr aber nur einen klei nen Bruchteil davon ausmachen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Fertigteil als bereits exakt (Genauigkeit besser als etwa 1 Millimeter) vorge fertigten leichten Betonrost auszuführen, der in eine nicht maßgenaue Be tonmatrix eingebettet wird.

Zu diesem Zwecke wird in einem Fertigteilwerk, welches sich am günstigsten nahe der zu verlegenden Festen Fahrbahn befindet, z. B. in großen Zelten, die mit der Baustelle mitwandern, der Rost gegossen.

Der Rost besteht vorteilhaft aus zwei parallelen bewehrten Betonbalken B₁ und B₂, die im späteren eingegossenen Zustand nur mit ihrem oberen Teil, auf dem die Schienen liegen, aus der Festen Fahrbahn herausragen. In die sen Längsbalken sind die Schienenbefestigungen bereits maßgenau einge gossen. Die beiden Betonbalken sind durch Querstreben (Eisen oder Beton) miteinander verbunden. Bevorzugt sind die Betonbalken und Querverbindun gen höher als breit und laufen nach unten hin spitz zu, wie ein Kiel, so daß sie von dem beim Eingießen von unten nach oben steigenden Beton strö mungsgünstig umflossen werden. (Damit erinnert der Rost entfernt an einen Katamaran.)

Die Querstreben reichen bevorzugt nur bis in eine solche Höhe, daß sie nach Einbau in die Betonmatrix nicht mehr aus der Oberfläche herausragen. An den Anschlußstellen der Betonfertigteile zueinander befinden sich Ver bindungsmittel, die die zwei benachbarten Fertigteile F₁ und F₂ in eine exak te Lage zueinander bringen, so daß bei Verbindung zweier Fertigteile F₁ und F₂ miteinander mit der Einjustierung des Endes des einen Fertigteils F₁ auch gleichzeitig die Lage des Anfangs des anschließenden Fertigteils F₂ exakt bestimmt ist. Gleichzeitig muß aber noch eine Einjustierung des Endes die ses zweiten Fertigteils F₂ möglich sein, ohne daß sich die Justierung am An fang des Fertigteils verändert. Dies kann erzielt werden durch:

a) entweder hinreichende Elastizität des Fertigteils (das Fertigteil paßt sich dann einfach den nur sehr geringfügigen erforderlichen Biegungen und Nei gungen an) oder
b) indem der eine Betonbalken B₁ des zweiten Fertigteils F₂ an der An schlußstelle P₁ mit dem Betonbalken B₁ des ersten Fertigteils F₁ eine völlige Fixierung gegen Verschiebungen, nicht aber gegen Drehungen, aufweist, der andere Betonbalken B₂ von Fertigteil F₂ hingegen an der Anschlußstelle P₂ gegenüber seinem anschließenden vorangehenden Betonbalken B₂ des Fertigteils F₁ noch Verschiebungen in horizontaler Richtung ausführen kann. Da um den Punkt mit völliger Fixierung gegen Verschiebungen aber noch Drehungen möglich sind, ist es ohne Verspannungen der Fertigteile gegen einander möglich, Kurven zu legen.

Um die exakte Lage der Fertigteile zueinander zu garantieren, müssen die gegenseitigen Kontakt- und Auflageflächen der Fertigteile ebenfalls sehr ex akt sein. Prinzipiell können solche exakten Kontaktflächen aus Beton herge stellt werden, doch ist im rauhen Bau betrieb stets zu befürchten, daß vom spröden Beton Teile abbrechen, wenn er rauh "angefaßt" wird. Besser ist es, diese Flächen aus nicht sprödem Material herzustellen, z. B. Metall oder Kunststoff.

Eine mögliche Ausführungsvariante weist am Anfang des einen Betonbal kens B₁ des einen Fertigteils F₂ eine ebene Auflagefläche A auf, in der sich ein kreisförmiges Loch (umrandet mit nicht sprödem Material, z. B. Metall, Kunststoff) für einen Justierdom befindet, der sich auf der der Fläche A zu gewandten ebenen Fläche B des Balkens B₁ des anderen Fertigteils F₁ be findet (s. Fig. 1). Die Balken B₂ der Fertigteile F₁ und F₂ weisen entsprechen de Flächen A und B ohne Löcher und Justierdorne auf, so daß sie aufeinan der gleiten können.

Oder die Fläche B des einen Betonbalkens B₁ des Fertigteils F₂ und die Flä che A des Betonbalkens B₁ des Fertigteils F₁ weisen beide ein kreisförmiges Loch auf, welches in etwa aufeinander justiert werden, woraufhin ein loser Justierdom in die beiden Löcher eingeschlagen wird und diese zueinander ausrichtet (s. Fig. 2).

Bevorzugt werden auch in den Flächen A und B der Balken B₂ der Fertigteile F₁ und F₂ ebenfalls Löcher angebracht.

Dies hat den Vorteil, daß die Fertigteile symmetrischer sind (es ist dann egal, wo vorne und hinten ist und es stehen keine gegen Verbiegen gefährdeten Zapfen aus ihnen heraus). Je nachdem ob eine Linkskurve oder Rechtskurve gelegt wird, kann zwischen der Seite, in der der Dorn eingeschlagen wird, gewechselt werden.

Bevor die Fertigteile mit ihren Flächen A und B aufeinandergelegt werden, muß gewährleistet sein, daß sich kein hartes Material zwischen den beiden Flächen befindet, welches die Höhenlage der beiden Fertigteile gegeneinan der veränderte. Dies kann durch Abwischen/Abblasen geschehen. Durch Auflegen einer Wasserwaage auf den Übergangsbereich läßt sich sofort feststellen, ob Fremdkörper vorhanden sind.

Um die Gefahr von Ungenauigkeiten bei nachlässigem Bauen zu vermindern, ist es möglich, wenigstens die nach oben weisende Kontaktfläche gewölbt auszuführen, damit lose Fremdkörper von selbst herunterfallen. Eine mögli che Ausgestaltung ist dann auf der einen Seite die eines Kugelgelenkes, welches noch Drehungen erlaubt (s. Fig. 3), auf der anderen Seite die eines Kugelkopfes, der als Gegenstück eine trogförmige Rinne hat, in der er sich noch verschieben kann (s. Fig. 4). Das Kugelgelenk benötigt wenn es nicht zu großflächig ist, keine Justierdorne mehr. Die Fertigteile rutschen aufgrund ih rer Schwerkraft von selbst in Position.

zu II)

Einfacher als ein kompletter Rost sind zwei getrennte parallel zu legende Betonträger zu handhaben, auf denen entlang später die Schienen verlaufen und die ebenfalls nachher in eine nicht maßgenaue Betonmasse eingebettet werden. Bevorzugt weisen diese Balken ebenfalls einen Kiel auf. Um diese Balken parallel zueinander auszurichten werden quer zu ihnen Lehren (ähnlich Schwellen) verwendet, auf die sie mit ihren Enden aufgelegt werden. Diese Lehren weisen Justiermechanismen für die Balken auf, z. B. die bereits beschriebenen Löcher und/oder Justierdorne oder die Kugelgelenkmecha nismen. Oder es sind Ausnehmeungen in diesen Lehren, in denen die Be tonbalken maßgenau zu ruhen kommen. Bevorzugt sind dabei solche Me chanismen, die gleichzeitig die Senkrechte der Balken relativ zur Fahrbahn fläche fixieren (s. z. B. Fig. 5).

Es werden die Balken auf die Lehre aufgelegt oder anderweitig maßgenau angekoppelt, bevor die Lehre einjustiert wird, oder es wird erst die Lehre einjustiert und dann die Balken aufgelegt. Dann muß aber in Balkenrichtung Spiel im Justiermechanismus gegeben sein (z. B. Langlöcher).

Es können sogar schon weit voraus Lehren auf der HGT ausgerichtet wer den, wenn die Lehren hinreichendes Spiel in Längsrichtung der Fahrbahn aufweisen.

Wenn es gewünscht wird, können bei I) und II) noch vor der Einbettung in die Betonmatrix die Verbindungsstellen zwischen den Betonbalken bzw. zwi schen Lehre und Betonbalken mittels eines nicht auftragenden Klebers ver bunden werden, wodurch Hohlräume vermieden werden.

Der Rost kann gemäß Stand der Technik in einer Betonwanne justiert und dann umgossen werden, oder direkt auf der HGT. In diesem Falle werden Fertigteile (ähnlich denen als Hilfsleitplanke bei Autobahnen) als Wände auf gestellt und in den Raum dazwischen der Beton eingefüllt. Bevorzugt ist die ser dünnflüssig, damit der Beton den Rost gut umfließen kann.

Das Einjustieren des Rostes oder der Lehren kann z. B. durch einfache Unter legklötze/-platten oder durch Ausspindeln erfolgen.

Bei schweren Rosten kann sich das Problem des Durchhängens der Beton balken ergeben, da sie nur vorne und hinten aufliegen und dazwischen frei hängen. Um auch diese geringe Abweichung vom Soll zu beseitigen wird da her vorgeschlagen, die Betonbalken von vornherein mit einer Gegenkrüm mung herzustellen, die so groß ist, daß sie im eingegossenen Zustand nach her exakt linear sind. Das bedeutet, daß das durch den Auftrieb in der Be tonmatrix nicht kompensierte Gewicht des Betonbalkens (näherungsweise das, was oben aus der Ebene der Fahrbahn herausragt) gerade ausreicht, diese Gegenkrümmung zu strecken.

Einem Durchhängen des Rostes oder der Balken wirkt auch entgegen, daß bevorzugt Balken gefertigt werden, die höher als breit sind (so wie ein auf der schmalen Kante stehendes Brett sich weniger durchbiegt als ein flach auflie gendes).

Es wird darauf geachtet, daß überall, wo durch Aneinandergrenzen von Fer tigteilen zwangsweise Lücken entstehen, diese entweder minimal sind, oder gleich so groß, daß beim Einbetten in Beton der Beton in diese Lücken voll ständig eindringen kann.

Die Figuren sind schematisch zu verstehen und geben nur einige der Mög lichkeiten aus dem weiten Feld an Stand der Technik, der für das allgemeine Justieren existiert, wieder, der sich für die Justierung von Fertigteilen einset zen läßt.

Fig. 1 zeigt das Ende eines Balkens B₁ eines Rostes 2 und den Anfang eines Balkens B₁ des nächsten Rostes 1, die beim Justieren mit ihren Flächen B bzw. A aufeinander zu liegen kommen und durch einen Justierdorn 6, der in ein Loch 5 greift zueinander gegen Verschiebungen, nicht aber horizontale Drehungen, fixiert werden. Der Dom 6 und das Loch 5 weisen Hilfen für ein leichteres Einfädeln auf: der Dorn verengt sich zur Spitze hin, das Loch wei tet sich trichterförmig auf.

Fig. 2 zeigt den gleichen Fall aber ohne feststehenden Dom mit nur zwei aufeinander zu justierenden Löchern. Liegen die Löcher in etwa aufeinander, wird ein separater Justierdorn eingeschlagen/eingepreßt, der die Feinausrich tung bewirkt.

Fig. 3 zeigt die Justierung mittels eines Kugelgelenkes an den Balken B₁ ei nes Rostes: ein Kugelkopf 7 in Balken 1 kommt in einer Schale 6 von Balken 2 drehbar zu liegen.

Fig. 4 zeigt für die Balken B₂ der aneinandergrenzenden Roste die in einer Rinne 8 von Balken 9 längsverschiebbare Justierung eines Kugelkopfes 7' in Balken 10. Damit kann der Rost 2 noch um den Kugelkopf von Fig. 3 etwas gedreht werden, d. h., Kurvenlegen ist möglich.

Fig. 5 zeigt den Fall einer Lehre, die relativ zur HGT ausgerichtet wurde (es sind keine Ausrichtungsmittel wie Spindel n oder Unterlegteile dargestellt) und die keilförmige präzise Einschnitte aufweist, in die Balken mit präzise bekann tem keilförmigem Profil eingelegt werden. Die Schwerkraft preßt die Balken von selbst in den Keil hinein und bewirkt die Ausrichtung. Bevorzugt weisen die Balken nicht die gleiche Keilform wie der Einschnitt auf, sondern sind an ihrer nach unten weisenden Fläche etwas konvex, so daß sie wie Schlittenku fen ein Hineingleiten in den Einschnitt und damit ein Anlegen der senkrech ten Balkenseite an die senkrechte Wand des Einschnittes bewirken. (Es ist sehr schwierig, die Keilform des Balkens und des Einschnitts im Betonguß völlig exakt zu erreichen. Kleine Abweichungen können dann zu einem Kip peln im Einschnitt führen.)

Bezugszeichenliste

1

Balken B₁

eines Fertigteilrostes F₂

2

Balken B₁

eines Fertigteilrostes F₁

3

Loch mit Aufweitung zum besseren Einfädeln

4

einbetonierter Justierdorn

5

separater Justierdorn

6

Schale für Kugelkopf

7

Kugelkopf in Balken

1

8

Gleitrinne in Balken

9

für Kugelkopf

7

' in Balken

10

9

Balken B₂

eines Fertigteilrostes F₂

10

Balken B₂

eines Fertigteilrostes F₁

11

keilförmiger Balken mit konvexer unterer Fläche und gerader senkrechter Fläche

12

Lehre mit keilförmigen Einschnitten, in die die Baken

11

hin einrutschen

13

Betonmatrix, in die die Fertigteile

11

und

12

eingebettet wer den

14

Wandfertigteil, mit Hilfe dessen ein Trog für die Betonmatrix

13

gebildet wird

15

Hydraulisch gebundene Tragschicht (HGT)

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Festen Fahrbahn aus Fertigteilen, die nach Ausrichtung in eine Betonmatrix eingebettet werden, dadurch gekennzeichnet, daß maßgenaue Fertigteile, die exakt gearbeite te Kontaktstellen zueinander aufweisen, vermittels dieser Kontaktstellen aneinandergereiht werden, wobei jeweils nur das Ende eines jeden Fertig teils neu einjustiert wird, da der Anfang des folgenden Fertigteils sich von selbst am Ende des vorangehenden Fertigteils ausrichtet, oder daß maßgenaue Lehren zur geplanten Festen Fahrbahn einjustiert werden und darauf maßgenaue Fertigteile über exakt gearbeitete Kon taktstellen zu diesen Lehren ohne weiteres Einmessen angeordnet wer den.

2. Fertigteile zur Herstellung einer festen Fahrbahn, die zur Herstellung einer solchen in eine Betonmatrix eingebettet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigteile sich entlang der Festen Fahr bahn wiederholende und in Berührungskontakt stehende gleichartige Un tereinheiten darstellen, und daß sie exakt gearbeitete Kontaktflächen als Verbindung zwischen den Fertigteilen aufweisen, die ein einfaches Aneinanderreihen der Fertig teile in Sollage durch alleiniges Einjustieren der Enden der Fertigteile ge statten bei automatischer Einjustierung ihres Anfanges am Ende des vor angehenden Fertigteils.

3. Fertigteile zur Herstellung einer festen Fahrbahn, die zur Herstellung einer solchen in eine Betonmatrix eingebettet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigteile sich entlang der Festen Fahr bahn wiederholende und in Berührungskontakt stehende voneinander verschiedene Untereinheiten darstellen, wobei die einen Fertigteile Träger der Schienenbefestigungen sind, die anderen Lehren darstellen, die die schienenbefestigungstragenden Fertig teile auf die Sollage der Festen Fahrbahn ausrichten, und daß sie exakt gearbeitete Kontaktflächen als Verbindung zwischen den Fertigteilen aufweisen, die ein einfaches Aneinanderreihen der Fertig teile in Sollage durch alleiniges Einjustieren der Lehren gestatten bei au tomatischer Einjustierung der anderen Fertigteile an den Lehren.

4. Fertigteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus vorzugsweise bewehrtem Beton be steht und die Form eines Rostes aus zwei balkenförmigen Teilen hat, die durch Querverstrebungen miteinander verbunden sind, die die beiden Bal ken parallel und scherungssteif zueinander halten, wobei die Balken be reits exakt eingegossen die Schienenbefestigungen oder die Befesti gungsmittel für die Schienenbefestigungen enthalten.

5. Fertigteile nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich einerseits um sich längs der Festen Fahrbahn erstreckende balkenförmige Teile handelt, in denen die Schie nenbefestigungen oder die Befestigungsmittel für die Schienenbefesti gungen exakt eingegossen sind, andererseits um schwellenartige Lehren, die quer zur Fahrbahn verlaufen und daß die Lehren und balkenförmigen Teile exakt gearbeitete Mittel für die einfache Ausrichtung der balkenförmigen Teile an den Lehren besit zen.

6. Fertigteil nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten gerichteten Bereiche der Fertigteile spitz, z. B. kielförmig, zulaufen, um besser von Beton umflossen werden zu können.

7. Fertigteil nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Kontaktflächen der in Verbindung stehenden Fertigteile eine plane Flächen ist.

8. Fertigteil nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Kontaktflächen der in Verbindung stehenden Fertigteile eine nach oben konvex gekrümm te Fläche ist.

9. Fertigteil nach mindestens einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt zwischen zwei aufeinanderfol genden Fertigteilen über eine Kugelteilfläche auf dem einen Fertigteil und eine pfannen- oder rinnenförmigen Vertiefung im anderen Fertigteil erfolgt.

10. Fertigteil nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigteile an ihren Kontaktstellen Durchführungen oder Vertiefungen aufweisen, in die Justierdorne einge schlagen werden können, die die Durchführungen oder Vertiefungen und damit auch die Fertigteile aufeinander ausrichten.

11. Fertigteil nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es an seinem Anfang und an seinem Ende jeweils zwei Kontaktstellen zum angrenzenden Fertigteil hat, wobei eine der Kontaktstellen nur Drehungen zuläßt die andere Drehungen und Ver schiebungen.