DE19853829A1

DE19853829A1 - Temperaturunabhängige Herstellung von exakten Festen Fahrbahnen des Typs Rheda oder verwandter Typen

Info

Publication number: DE19853829A1
Application number: DE1998153829
Authority: DE
Inventors: Viktor Enoekl
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1998-11-21
Filing date: 1998-11-21
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2018-11-22
Also published as: DE19853829B4

Abstract

Beim Einbetonieren von Gleisrosten in den frischen Beton fester Fahrbahnen besteht das Problem, daß der Beton langsamer erhärtet als sich die Umgebungstemperatur ändert. Da die Schwellen der Gleisroste über Eisenschienen verbunden sind, die sich mit der Temperatur in ihrer Länge stark ändern, was zu Schwellenverschiebungen im erhärtenden Beton und somit zu Rissen im Beton führt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, diese Eisenschienen während der Betonaushärtung zu temperieren oder durch ein Material zu ersetzen, welches im Vergleich zu Stahlschienen einen nur geringen Längenausdehnungskoeffizienten mit der Temperatur besitzt.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Festen Fahrbahnen durch Einbetten eines in Sollage einjustierten Gleisrostes in Beton.

Stand der Technik

Die Gleisroste werden beim System Rheda mittels eines Jochs über einem Trog festgehalten, während Beton eingefüllt wird und die Schwellen des Ro stes umfließt. Die Schwellen hängen dabei an Eisenschienen, die bis zu 180 Meter lang sind. Während des Aushärteprozesses des Betons ändern nun diese Eisenschienen ihre Länge aufgrund des Temperaturverlaufs über den Tag und, noch mehr, durch die Sonneneinstrahlung auf die Schienen. Die Änderungen betragen mehrere Zentimeter, was zu unakzeptablen Verschie bungen und Anhebungen der Schwellen des Gleisrostes führt. Es ist zwar möglich, die Schwellen oder kürzere Gleisrosteinheiten voneinander unab hängig an Jochen über dem Betontrog auszurichten, in diesem Falle treten dann keine Längsverschiebungen aufgrund von Temperaturänderungen ein. Dafür entsteht als neues großes Problem die vertikale und horizontale Aus richtgenauigkeit der einzelnen Schwellen, denn die Eisenschienen, mit denen die Schwellen bislang durchgehend verbunden waren, mittelten leichte Un genauigkeiten selbsttätig aus, so daß eine Fahrbahn mit einem möglichst harmonischen, stetigen Verlauf entstand.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum lagegenauen Halten der Schwellen eines Gleisrostes beim Herstellen einer Festen Fahrbahn anzuge ben, bei der der einjustierte Gleisrost in frischen Beton eingebettet wird.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Befestigung der Schwellen an einer schienenartigen Konstruktion, die sich in Fahrbahnrichtung erstreckt und so ausgestaltet ist, daß sie bei Temperaturänderungen, wie sie im Ta gesverlauf, vor allem bei Sonnenbestrahlung, auftreten, kaum eine oder so gar keine Längenänderung erfährt. Diese Aufhängekonstruktion erlaubt den Schwellen ein hinreichend lagegenaues Einbinden in den Beton der Festen Fahrbahn.

Zu diesem Zweck muß der Längenausdehnungskoeffizient der Konstruktion mit der Temperatur im üblichen Temperaturintervall, welches bei der Herstel lung der Festen Fahrbahn herrscht, weniger als 1/5, bevorzugt weniger als 1/10 des Wertes von Eisen betragen.

Dies ist auf verschiedenen Wegen erreichbar:

1.) Herstellung der schienenartigen Konstruktion in ihren sich längs der Fahr bahn erstreckenden Teilen aus einem Material, welches sich den oben genannten Anforderungen gemäß wenig mit der Temperatur in seiner Länge verändert. Solche Materialien sind z. B. Quarzglas, welches weni ger als 1/20 des Längenausdehnungskoeffizienten von Eisen besitzt, sowie Glaskeramiken. Unter den Glaskeramiken ist besonders Zerodur® hervorzuheben, das bei guter Stabilität gar keine Längenausdehnung mit der Temperatur erfährt, weswegen es ja auch als Träger von Teleskop spiegeln und für Herdplatten eingesetzt wird. Aus diesen Materialien las sen sich sehr langgestreckte (weit mehr als 100 Meter lange) Aufhänge konstruktionen aufbauen, die sich kaum oder gar nicht mit der Temperatur in ihrer Länge verändern. Dabei kann die langgestreckte schienenartige Konstruktion aber durchaus aus vielen miteinander verbundenen Einzel elementen zusammengesetzt sein, die aneinanderstoßen. Dies verbilligt die Herstellung und den Ersatz von schadhaften Einzelelementen.

Bevorzugt ist die schienenartige Konstruktion von heller Farbe (am besten weiß im gesamten wesentlichen Spektralbereich von UV bis IR, oder ver spiegelt), um den besonders starken Temperaturanstieg beim Bescheinen mit Sonnenlicht zu verringern. Noch besser ist eine außen verspiegelte Isolierschicht um die tragende Konstruktion herum.

2.) Herstellung der schienenartigen Konstruktion aus den üblichen Materiali en, bevorzugt Eisen (Stahl), wobei diese Konstruktion durch eine Tempe riervorrichtung in ihrer Temperatur und damit auch ihrer Länge konstant gehalten wird. In diesem Falle kann als schienenartige Konstruktion be vorzugt auch gleich die endgültige Schiene verwendet werden, so daß nach Erhärten des Fahrbahnbetons kein Austausch mehr nötig ist.

Die schienenartigen Konstruktion wird dabei bevorzugt thermisch isoliert, um den Energieverbrauch für das Temperieren zu minimieren.

Das Temperieren kann prinzipiell elektrisch über Peltier-Elemente erfol gen, einfacher ist jedoch eine Gas- oder Flüssigkeitstemperierung. Bei der Gastemperierung (bevorzugt Luft) ist die schienenartige Konstruktion bevorzugt von einem wärmeisolierenden Gehäuse umgeben. Durch einen Hohlraum zwischen Gehäuse und schienenartiger Konstruktion wird tem perierte Luft geleitet. Es findet ein Temperaturausgleich statt, wobei die schienenartige Konstruktion nicht nur an ihrer Oberfläche, sondern auch in ihrem Inneren relativ gleichmäßig temperiert wird, selbst wenn die Luft nur an einer Seite vorbeiströmt, denn das Metall der schienenartigen Konstruktion ist ein sehr guter Wärmeleiter.

Statt Gastemperierung bietet sich auch Flüssigkeitstemperierung an, be vorzugt auf Wasserbasis. Eine Flüssigkeit ist aufgrund ihrer Dichte mehr und schneller als ein Gas in der Lage, Wärmemengen zu übertragen. Die schienenartige Konstruktion kann hierzu in Längsrichtung zusammenhän gende Hohlräume aufweisen, die von Flüssigkeit durchströmt werden. Der das Fluid leitende Teil der Temperiervorrichtung (bei Peltier- Elementen auch die Temperiervorrichtung selbst) kann entweder fester Bestandteil der schienenartigen Konstruktion sein, was den Vorteil eines besonders guten Wärmekontaktes hat, er kann aber auch erst nachträg lich an der schienenartigen Konstruktion befestigt werden (insbesondere bei Verwendung der endgültigen Schiene), z. B. durch Anklammern oder Anschrauben mit möglichst großer Kontaktfläche. In diesem Falle können herkömmliche, mit der Temperatur nicht längeninvariante schienenartige Konstruktionen längenkonstant gehalten werden.

Je nach Ausmaß der thermischen Isolierung und der gewünschten Lage genauigkeit der Schwellen muß das temperierende Medium nach dem Entlanglaufen an bestimmten Bereichen der Konstruktion durch neues temperiertes ersetzt oder wieder auf Solltemperatur gebracht werden (z. B., wenn sich seine Temperatur um 2 oder mehr Grad erhöht hat). Bei sehr guter thermischer Isolierung ist es auch möglich, die schienenar tige Konstruktion nicht entlang ihrer gesamten Länge zu temperieren, sondern nur abschnittsweise, und die Zwischenbereiche durch den Wär mefluß im Material der schienenartigen Konstruktion von der Temperier stelle in den Zwischenbereich hinein oder aus diesem heraus temperatur konstant zu halten.

Bei der Temperierung kann es sich um eine Kühlung handeln, oder um eine Erwärmung. Sinnvoll ist eine Temperierung auf eine solche Tempe ratur, daß der Energieverbrauch minimal ist, d. h., bei hohen Umge bungstemperaturen auf gleichmäßige höhere Werte als bei tiefen Tempe raturen. Wesentlich ist dabei die in der Folgezeit bis zur Härtung des Be tons der Fahrbahn zu erwartende Temperatur.

3.) Es ist auch möglich, die schienenartige Konstruktion aus gegeneinander längsverschieblichen Elementen zusammenzusetzen, die jedes für sich nicht längeninvariant bei Temperaturänderung sind, sondern z. B. aus ge wöhnlichen aber hochfesten Materialien wie Stahl bestehen. Die Einzel elemente müssen kurz genug sein (etwa 2 bis 20 Meter), um Relativbe wegungen von Schwellen auf dem gleichen Einzelelement bei Tempera turänderungen gering zu halten. An den Stellen, an denen die Einzelele mente aneinandergrenzen, überlappen sie sich mit ihren Enden, entwe der indem sie ineinander geschoben sind, oder, indem sie mit ihren En den in Führungen geführt nebeneinander liegen. Bevorzugt sollte diese Verbindung der Enden miteinander etwa die gleiche Biegesteifigkeit auf weisen wie die Einzelelemente.

Indem jedes einzelne Element der schienenartigen Konstruktion ortsfest gehalten wird, gleichen sich Temperaturspannungen durch Ineinander gleiten oder Aneinandervorbeigleiten der Enden der Einzelelemente aus und es bleibt dennoch die Stetigkeit in der vertikalen Ausrichtung der Schwellen entlang der Fahrbahn erhalten.

Sehr einfach läßt sich eine temperaturinvariante Lage der Einzelelemente auch dadurch erreichen, daß die Einzelelemente an jeweils einem Punkt (bevorzugt am Mittelpunkt) pro Element an ein bei Temperaturänderung längeninvariantes, alle Einzelelemente überspannendes Längselement angekoppelt werden. Dieses Längselement könnte z. B. ein leicht ge spannter Zerodur®-Stab, Quarzglasstab, oder auch Quarzglasfaserseil sein. Das Längselement muß nun nur noch Reibungskräfte längs der schienenartigen Konstruktion aufnehmen, die durch das Ineinander- oder Aneinandervorbeigleiten der Enden der Einzelelemente relativ zueinander entstehen. Dadurch kann das aus teurerem Material aufgebaute Längse lement relativ schwach und damit kostengünstig hergestellt werden. Noch einfacher ist es, eine schienenartige Konstruktion zu wählen, deren Länge sich mit der Temperatur ändern darf (z. B. einfache Eisenschie nen), und sämtliche Schwellen auf diesen Schienen längsverschieblich anzuordnen, wobei alle Schwellen zusätzlich an ein mit der Temperatur längeninvariantes Längselement angekoppelt sind. Bei Temperaturände rungen verschiebt sich dann die Schiene relativ zur Schwelle, aber die Schwelle bleibt ortsfest.

Es sind auch Kombinationen der Konstruktionen 1 bis 3 möglich.

Claims

1. Vorrichtung zum lagegenauen Halten der Schwellen eines Gleisrostes beim Herstellen einer Festen Fahrbahn, bei der der einjustierte Gleisrost in frischen Beton eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellen an einer schienenartigen Konstruktion oder den endgültigen Schienen aufgehängt sind, die durch ihren inneren oder äußeren Aufbau eine um mindestens einen Faktor 5 bevorzugt 10, geringere Änderung ihrer Länge mit der Umgebungstempe ratur aufweisen als gleichlange Schienen aus Stahl.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schienenartige Konstruktion aus einem Material besteht, welches einen Längenausdehnungskoeffizienten auf weist, welcher mindestens weniger als ein Fünftel, bevorzugt weniger als ein Zehntel des Wertes von Eisen beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültigen Schienen oder die schie nenartige Konstruktion eine Temperiervorrichtung besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schienenartige Konstruktion zum Aus gleich der Längenänderungen aus aneinandergereihten Elementen be steht, die relativ zueinander verschiebbar sind.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schienenartige Konstruktion aus einer Glaskeramik, bevorzugt Zerodur®, oder aus Quarzglas besteht.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiervorrichtung für die schienen artige Konstruktion eine fluidgestützte Temperiervorrichtung ist, bevorzugt auf Wasserbasis.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schienenartige Konstruktion zusam menhängende Hohlräume aufweist, durch die das temperierende Fluid fließt.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiervorrichtung oder nur die Wärme/Kälte auf das Fluid übertragenden Hohlraumkonstruktionen nach träglich und austauschbar mittels Wärmekontakt an die schienenartige Konstruktion anbringbar sind.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente an ihren Kontaktstellen zuein ander in reibungsarmen Führungen laufen.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente an mindestens ein mit der Temperatur längeninvariantes Längselement gekoppelt sind, welches die Gesamtlänge aller Elemente überspannt.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer mit der Temperatur sich än dernden schienenartigen Konstruktion besteht, an der die Schwellen längsverschieblich angeordnet sind, sowie aus mindestens einem mit der Temperatur längeninvarianten Längselement, welches alle Schwellen überspannt, und an dem die Schwellen unverschieblich angekoppelt sind.