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Fahrweg für Schnellbahnen Die Erfindung betrifft einen Fahrweg für
Schnellbahnen, bestehend aus mindestens einem Fahrbahnträger, insbesondere aus Stahlbeton
oder Spannbeton, der aufim Abstand hintereinander angeordneten Stützen gelagert
und mit wenigstens einer Stütze in Fahrweglängsrichtung unverschieblich verbunden
ist.
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Moderne Schnellbahnen, die eine sehr hohe Geschwindigkeit erreichen,
und deshalb auch einen langen Bremsweg haben, müssen zur Vermeidung von Unfällen.
nicht nur im Bereich der Kreuzungen mit anderen Verkehrswegen, sondern auf ihrer
ganzen Länge einen Fahrweg haben, der genügend hoch über dem Terrain angeordnet
ist. Aufgabe der Erfindung ist es, einen solchen Fahrweg für Schnellbahnen zu schaffen,
der
mit möglichst geringen Kosten herstellbar ist und neben den Vertikalkräften auch
die von der Schnellbahn erzeugten hohen Horizontalkräfte in Richtung des Fahrweges
und quer dazu sicher in den Baugrund überträgt. Insbesondere ist es Aufgabe der
Erfindung, den Fahrweg in möglichst wenige Bauteilgruppen auizugliedern, deren Einzelteile
untereinander gleich sind und auf wirtschaftliche Weise vorgefertigt werden können.
Ein weiteres Anliegen der Erfindung besteht darin, keine beweglichen Lager zu verwenden
und die Bauhöhe des Fahrweges möglichst niedrig zu halten.
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Diese Aufgaben werden mit der Erfindung dadurch gelöst, daß der Fahrbahnträger
einen Hohlkastenquerschnitt aufweist und mit Je zwei quer zur Längsachse des Fahrweges
im Abstand voneinander unmittelbar unter seinem Obergurt angeordneten Lagern auf
den Stützen gelagert ist.
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Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß der Fahrbahnträger als
selbständiges Bauteil verhältnismäßig leicht in großen Stückzahlen vorgefertigt
werden kann, eine hohe Torsionssteifigkeit hat und die auf ihn ausgeübten Horizontalkräite
in Richtung des Fahrweges und quer dazu nur in geringem Abstand von der Ebene auf
die Stützen überträgt, in der diese Horizontalkräfte von dem Fahrbahnträger aufgenonen
werden. Das auf den Fahrbahnträger ausgeübte Kippmoment ist daher sehr gering, so
daß besondere konstruktive Maßnahmen zu seiner Ausnahme in der Regel nicht erforderlich
sind.
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An denjenigen Stellen, wo sehr hohe, quer zum Fahrweg gerichtete Horizontaikräfte
auftreten, beispielsweise in Kurven, die von der Schnellbahn mit hoher Geschwindigkeit
durchfahren werden, kann der Obergurt des Fahrbahnträgers im Bereich mindestens
eines Lagers mit einer der Stützen durch eine Zugverankerung verbunden sein. Statt
dessen ist es auch möglich, den Fahrbahnträger im Bereich seines Untergurtes seitlich
gegen die Stützen abzustützen. Diese Abstützung am Untergurt ist dann besonders
zweckmäßig, wenn nur eine geringe Spreizung der Vertikallager am Obergurt möglich
ist, d.h., wenn die Fahrbahnträger nur eine geringe Breite haben, wie dies bei nebeneinander
angeordneten Fahrbahnträgern für Zweischienenbahnen in der Regel der Fall ist.
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Nach der Erfindung kann der Untergurt des Fahrbahnträgers im Bereich
der Lagerstellen fortgelassen oder für den Durchtritt der Stützen ausgeschnitten
sein. Bei der Montage werden die Fahrbahnträger dann von oben her mit ihren Ausschaitten
über die Stützen gestülpt. Zur seitlichen Abstützung des Fahrbahnträgers im Bereich
des Untergurtes können am Schaft der Stützen befestigte Stützbacken angeordnet sein,
die als Horizontallager Kräfte quer zur Längsrichtung des Fahrweges übertragen.
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In den Fällen, in denen eine genügend große Spreizung der Vertikallager
am Obergurt des Fahrbahnträgers möglich ist, und keine besonderen Horizontallager
am Untergurt vorgesehen werden, ist es zweckläßig, wenn der Fahrbahnträger mit Endschotten
versehen ist, die im Bereich des Obergurtes Auflagerkonsolen
aufweisen.
Diese Endschotte können ebenso wie die Fahrbahnträger vorgefertigt und vor dem Einbau
der Fahrbahnträger mit desen verbunden werden.
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Bereich seiner Lagerstellen weist der Fahrbahnträger unter dem Obergurt
zweckmäßig Verstärkungsbalken auf. Die dort unter dem Obergurt des Fahrbahnträgers
angeordneten Vertikallager sind zweckmäßig durch eine starre Platte miteinander
verbunden. Zwischen den Vertikallagern ist ein Bit der Platte verbundenes Scherlager
angeordnet, das aus einem StahldUbel bestehen kann, der die Platte zwischen den
Vertikallagern mit der unteren Lagerfläche auf der Stütze verbindet, um die in der
Ebene des Obergurtes auftretenden Horizontalkräfte dort in die Stütze einzuleiten.
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Um den Einfluß von Stützensenkungen auszuschalten, bewegliche Lager
zu vermeiden und gleichzeitig die erforderliche Bauhöhe unter dem Fahrbahnträger
so gering wie möglich zu halten, sind die Fahrbahnträger nach der Erfindung Einfeldträger,
die al oberen Rand mit beiden Enden auf je einer in Fahrbahnlknggrichtung nachgiebigen
Stütze gelenkig, aber unverschieblich gelagert sind. Hierbei sind je zwei benachbarte
Stützen von zwei aufeinanderfolgenden Fahrbahnträgern an ihrem Fuß eingespannt.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die aus Temperatureinflüssen
herrUhrenden Längenänderungen des Fahrbahnträgers von den beiden, an seinen Enden
angeschlossenen StUtzen elastich aufgenommen werden. Hierbei werden unter
"nachgiebigen"
Stützen solche verstanden, deren Steifigkeit in Längsrichtung des Fahrweges erheblich
geringer ist als quer dazu und die in der Lage sind, den auf sie ausgeübten, aus
den Antahr- und Bremskräiten der Schnellbahnen herrUhrenden Horizontalkräften zu
widerstehen und diese in den Baugrund einzuleiten, die aber ohne nennenswerte Zwingungen
an den Auflagerstellen den Längenänderungen der auf ihnen unverschieblich auigelagerten
Fahrbahnträger folgen. Wenn die Fahrbahnträger hierbei Bit ihren Obergurt auf den
Stützenköpfen aufgelagert sind, reicht die iür die Elastizität der Stützen in Fahrveglängsrichtung
maßgebliche Stützenlänge von Stützenftß bis fast an die Oberkante der Fahrbahnträger.
Un bei gleichen Querschnittsabmessungen die gleiche Stützenelastizität in Fahrweglängsrichtung
zu erreichen, ist bei der Erfindung die Gesauthßhe des Fahrweges kleiner als dort,
wo der Fahrbaanträger wie bei BrUckon üblich Bit seinen Untergurt auf den Stützen
aufgelagert wird.
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Nach der Erfindung sind 3e zwei benachbarte Stützen an ihrem Fuß zweckmäßig
mit einen Riegel zu einen Rahmen verbunde, der mit zwei in Fahrweglängsrichtung
ii Abstand voneinander angeordneten Vertikallagern und mit mindestens einen Scherlager
auf einen Unterbau gelagert ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß zwar 3eder
Fahrbahnträger mit beiden Enden auf elastischen Stützen ruht, daß aber je zwei Stützen
zu einer Baueinheit verbunden sind, die als Ganzes versetzt und eingebaut werden
kann. Da Jede der
an beiden Enden des Fahrbahnträgers angeordneten
Stützen die Hälfte der Längenänderungen des Fahrbahnträgers aufnicht und die Winkelbewegung
benachbarter Stützen bei aus Temperatureinflüssen herrührenden Längenänderungen
der Fahrbaanträger gegenläufig sind, sind auch am Fuß der StUtzen bewegliche Lager
nicht erforderlich. Vielmehr kannen die Stützen hier auf den Untergrund fest gelagert
werden.
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Hierbei sind die unter den Stützen angeordneten Scherlager und Vertikallager
zweckmäßig in vertikaler und horizontaler Richtung Justierbar, wunden Fahrweg nach
den Zusammenbau der einzelnen Teile genau ausrichten zu können.
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Bei einen Fahrweg mit zwei nebeneinander angeordneten Fahrbahnen,
die von auf Stützen gelagerten Fahrbahnträgern gebildet werden, bestehen die benachbarten
Stützen aureinanderfolgender Fahrbaanträger beider Fahrbahnen aus vier nach oben
gerichteten Zungen eines Jochbalkens, der an den vier Eckpunkten seiner Grundfläche
auf einei Unterbau unversohiebbar gelagert ist, Durch diese Ausgestaltung kann die
Zahl der Baueinheiten bei Fahrwegen für Zweischienenbahnen noch weiter herabgesetzt
und die Herstellung und Montage vereinfacht werden. Obgleich an einen Stützpunkt
vier Lagerstellen von vier Einieldträgern zusammentreffen, die alle unabhängig voneinander
derart gelagert sind, daß Horizontal- und Vertikalkräfte aufgenommen und iJingenanderungen
der Fahrbahnträger konpensiert werden, ist es nach der Erfindung sich, diese Lagerstellen
durch ein einziges Bauelent, nämlich d.n Jochbalken, zusammenzufassen und die Kraft
konzentriert in den Baugrund einzuleiten.
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Bei eines Ausführungsbeispiel hat der Jochbalken mindestens einen
die vier Zungen verbindenden Querriegel und weist im Bereich Jeder Fahrbahn je einen
den Querriegel kreuzenden LängFriegel auf, unter deren über den Querriegel vorspringenden
Teilen die vier festen Lager angeordnet sind. Die Längst riegel sind hierbei zweckmäßig
oberhalb des Querriegels anangeordnet, so daß die Stützpunkte des Jochbalkens nur
wenig unterhalb der nutzbaren Höhe der Stützen liegen, ohne daß hierdurch die Steifigkeit
des Jochbalkens beeinträchtigt wird. Durch die hohe Anordnung der Lager des Jochbalkens
kann bei genügender Spreizung der Lager erreicht werden, daß die Resultierende aller
auf den Fahrweg in dessen Längsrichtung und Querrichtung einwirkenden Kräfte die
Ebene der Stützpunkte des Jochbalkens innerhalb der durch die vier Stützpunkte gebildeten
rechteckigen Begrenzung schneidet.
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Die Lager der Längsriegel haben dann keine Zugkräfte, sondern nur
Druckkräfte und Scherkräfte aufzunehmen und können aus gelochten Chloropren-Kautschuk-Folien
bestehen, die mit Scherdollen zur Aufnahme der Scherkräfte kombiniert sind.
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Nach der Erfindung kann der Jochbalken auch als dreidimensionaler
Rahmen ausgebildet sein, bei dem je zwei nebeneinanderliegende Zungen durch einen
Querriegel zu einem U-förmigen Rahmen verbunden sind und wobei die Querriegel ihrerseits
durch Längariegel oder eine die Querriegel verbindende Plåtte miteinander biegesteif
verbunden sind. Diese Ausgestaltung des Jochbalkens ist dann besonders vorteilhaft,
wenn
eine große Lagerspreizung in Fahrbahnlängsrichtung möglich
ist.
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Der Unterbau des Fahrweges kann von Pfeilerpaaren gebildet werden,
die in 3eder Jochbalkenachse angeordnet und in einem Flachfundament eingespannt
sind. Es ist Jedoch auch möglich, die Jochbalken auf anderen Unterbauten zu lagern.
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Die Erfindung wird durch die Zeichnung an Ausführungsbeispielen naher
erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Fahrweg nach der Erfindung in einer seitlichen
Teilansicht, Fig. 2 einen Regelquerschnitt des Fahrweges nach Fig. 1, Fig. 3 das
statische System des Fahrweges nach der Erfindung in einem schematischen Schrägbild,
Fig. 4 ein erste lusführungsbeispiel des Fahrweges nach der Erfindung in einem schematischen
Längsschnitt, Fig. 5 den Gegenstand der Fig. 4 in einem Querschnitt nach Linie V-V,
Fig. 6 den bei dom Fahrweg nach den Fig. 1 bis 5 verwendeten Jochbalken in einem
Schrägbild,
Fig. 7 einen senkrechten Querschnitt durch Fahrbahnträger
und Stütze im Lagerbereich, Fig. 8 den Gegenstand der Fig. 7 in einem horizontalen
Teilschnitt nach Linie VIII-VIII und Fig. 9 ein anderes Ausführungsbeispiel der
Erfindung in einer seitlichen Teilansicht und teilweise im Schnitt.
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In den Zeichnungen ist ist 10 ein Fahrweg für eine Schnellbahn 11,
beispielsweise eine Magnetschwebebahn dargestellt, dessen Oberbau aus zwei ii abstand
nebeneinander angeordnoten Fahrbaanträgern 12 und Stützen 13 besteht, dio paarweise
durch Jochbalken 14 zusammengefaßt sind. Der Unterbau wird von Pfeilerpaaren 15a,
15b gebildet, dessen Einzolpfeiler 15a und 15b In jeder Achse der Jochbalken 14
neben einander in einem Flachfundament 16 eingespannt sind (Fig.1).
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Die Jochbalken 14 sind auf den Pfeilern 1 5a und 1 Sb Bit vier Vortikallagern
17 aus gelochter Neopren-Folie und zwei hier nicht näher dargestellten Scherlagern
abgestützt, die die Horizontalkräfte aufnehmen. Von diesen Jochbalkenlagern 17 sind
auf jedem Pfeiler 15a und 15b 3e zwei parallel zur Längsachse des Fahrweges angeordnet(Fig,
3 und 4).
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Auf diesen Lagern, die horizontal und vertikal justierbar sind, liegen
die Jochbalken 14 unverschieblich auf den Pfeilern 15 auf.
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Die Jochbalken 14 bestehen bei dem in den Fig. 2 bis 8 dargestellten
Ausführungsbeispiel aus zwei in Fahrweglängsrichtung im Abstand hintereinander angeordneten
Querriegeln 18, die im Bereich der Pfeiler an ihrer Unterseite durch kräftige Längsriegel
19 miteinander verbunden sind. Oberhalb der unter den Querriegeln 18 im Bereich
der Längsriegel 19 angeordneten Lager 17 ragen aus den Querriegeln 18 sich vertikal
nach oben erstreckende Zungen 20 heraus, die zusammen mit den ihnen zugeordneten
Querriegeln 18 einen sich quer zur Fahrweglängsrichtung erstreckenden U-förmigon
Rahmen bilden. Diese Zungen 20 bilden die Stützen für die Fahrbahnträger 12, die
in weiter unten noch näher beschriebenen Weise auf diesen Zungen gelagert sind.
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Die Breite b der Zungen 20 ist erheblich größer als ihre Dicke d,
so daß ihre Steifigkeit in Fahrweglängsrichtung erheblich kleiner ist als quer zur
Fahrweglängsrichtung.
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(Fig. 6).
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Auf den Stützen 20 sind die Fahrbahnträger 12 mit je zwei in Querrichtung
im Abstand voneinander angeordneten Vertikallagern 21 in Quer- und Längsrichtung
unverschieblich, aber kippbar gelagert. Die Lager 21 bestehen aus dreischichtigen,
bewehrten Gummilagern, die durch ein gemeinsames oberes Blech 22 miteinander verbunden
sind. Diese Vertikallager 21 haben nur die Aufgabe, Vertikallasten zu übertragen
und Kippbewegungen um die Fahrwegquerachse zu ermöglichen (Fig. 7).
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Zwischen diesen beiden Gumailagern ist ein Scherlager 23, 24 angeordnet,
welches die Horizontalkräfte in dieser Ebene überträgt und aus einem runden Stahldübel
24 besteht, der das obere gemeinsame Blech 22 mit einer unteren, nicht näher dargestellten
Ankerplatte verbindet (Fig. 7). Das obere Stahlblech 22 ist afl Ankerbolzen 25 befestigt,
die in den Fahrbahnträger einbetoniert sind.
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Die.Fahrbahnträger 12 sind Einfeldträger mit rechteckigem Hohlkastenquersehnitt,
die an ihren beiden Enden 12a und 12b auf 3e einer Zunge 20 der Jochbalken 14 im
Bereich ihres Obergurtes 26 gelagert sind. Der Obergurt 26 hat im Bereich seiner
Lagerstellen an seiner Unterseite Verstärkungsbalken 28 (Fig. 4). Der Untergurt-29
des Fahrbahnträgers hat im Bereich der Lagerstellen 27 einen über die ganze Breite
des Fahrbahnträgers reichenden Ausschnitt 30, durch den die dieser Lagerstelle zugeordnete
Stütze oder Zunge 20 hindurchgeht und sich innerhalb gewisser Grenzen hier frei
bewegen kann (Fig. 4 und 5). Die beiden Stege 31 des Fahrbannträgers stützen sich
im Bereich des Untergurtes 29 an Stützbecken 32 von Horizontallagern 33 ab, die
am unteren Schaft 34 der Stützen 20 an deren Schmal seiten angeordnet sind (Fig.
3, 5, 7 und 8).
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Der Hohlkasten derFkhrbahnträger 12 hat, von den Verstärkungsbalken
28 und den Ausschnitten 30 abgesehen, konstanten Querschnitt und besteht aus vorgefertigten
Spannbetonbauteilen. Seine Hohlräume sind von unten durch Einstiegöffnungen begehbar.
Auf dem Obergurt sind in regelmäßigen
Abständen Verankerungaplatten
35 zur Befestigung der Schienentraversen 36 angeordnet, die ihrerseits die Fahrschinen
37 fur die Schnellbahn 11 tragen (Fig. 2).
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Man erkennt, daß die am Obergurt angreifenden, aus Breis-und Anfahräften
herrührenden Horizontalkräite in Längsrichtung des Fahrweges in Höhe des Obergurtes
von den Scherlagern 24 in die Stützen 20 eingeleitet werden, die diese Lasten über
die Scherlager zwischen Jochbalken 14 und Pfeiler 15 in diese einleiten. Durch die
große Spreizung der Lager 17, welche gleichzeltig Vertikallasten erhalten, besteht
keine Kippgefahr. Obgleich die Fahrbaanträger 12 mit den Stützen 20 unverschieblich
verbunden sind, können infolge der Elastizität dieser Stützen 20 in Fahrweg längsrichtung
Längeninderungen des Fahrbahnträgers 12 autgeno-en werden, die sich gleichmäßig
auf die beiden an den Enden 12a und 12b angeordneten Stützen 20 verteilen.
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Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Fahrbaanträger
12 neben seinen Lagerstellen 27 massive Endschotte 40, die ebenfalls vorgefertigte
Teile sind und Moh dem Herstellen der Hohlkastenträger mit diesen verbunden werden.
Diese Endschotte 40 b«tehen mit im Bereich des Obergurtes auskragenden Lagerkonsolen
41 aus einem Stuck, umgreifen jedoch nicht wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel
die Stützen 20 des Jochbalkens 42.
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Dieser Jochbalken 42 ist bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel
ein massiver Querriegel 43, an dessen Oberseite 44 die vier Stützen 20, wie in Fig.
6 gezeigt, im Abstand voneinander angeordnet sind. Am oberen Rand des Querriegels
43 ist im Bereich der Pfeiler 15a und 15b 3e ein den Querriegel 43 kreuzenden Längariegel
45 angeordnet, der in Fahrwegrichtung vor und hinter dem Querriegel 43 illit gespreizten
Lagern 17 auf der jeweiligen Pfeiler 15a bzw.
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15b gelagert ist, der seinerseits mit einem Ausschnitt 46 den Querriegel
43 umgreift. Die Lager 17 liegen bei diesem Ausftihrungsbeispiel also oberhalb der
Unterkante 47 des Querriegels 43.
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Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsfori erftillen die Endschotte
alle Lagerungsaufgaben und dienen zur Querschnittsaussteifung. Durch seinen Scheibencharakter
leitet das Endschott das Torsionsrorent aus der Verkehrslast in Form eines vertikalen
Kräftepaares in die Stützen ein, bei dem die Zugkräfte durch eine geeignete, hier
nur angedeutete Zugverankerung 48 aufgenoflen werden können. Im allgemeinen werden
bei genügend großem Abstand der Vertikallager 21 3edoch keine Zugkräfte auftreten.
Horizontalkräfte werden bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel nur
noch in der Ebene der beiden Fahrbaanträger 21 im Bereich des Obergurtes vom Fahrbaanträger
12 in die Stützen 20 übertragen. Infolge der hohen Anordnung der Jochbalkenlager
17 schneidet die gemeinsame Resultierende aller-Vertikalkräfte und der längs- und
querwirkenden Horizontalkräfte in den vier Lagerstellen 1i die gemeinsame Lagerebene
innerhalb der durch die vier Punkte gebildeten Rechteckiigur,