DE4133905A1

DE4133905A1 - Laminated prestressed concrete railway sleepers - resting on enclosing U=section styro-porous concrete carrier and roadways part, for high-speed travel

Info

Publication number: DE4133905A1
Application number: DE19914133905
Authority: DE
Inventors: Karl Schroeder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1992-05-27

Abstract

Laminated prestressed concrete sleepers for a railway track rest on a U-section supporting layer of styro-porous concrete and are enclosed between its upwards-extending flanges. Both rail assemblies are screwed on both sides to lengthwise and thin steel plates. Each sleeper comprises a covering and a supporting layer, seamlessly prestressed for the entire thickness over a length of 400m. with the aid of encapsulating presses. To give permanent bonding with the supporting layer, the covering layer, is applied by spraying as gunite. USE/ADVANTAGE - For high speed (upto 400 km/hour) overground railways. Needs no separate fixing devices. (Dwg.1/3)

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragkonstruktion für Hochge schwindigkeitsbahnen mit Fahrgeschwindigkeiten bis 400 km/h, sie bezieht sich auf das Gebiet des Eisenbahnoberbaues und soll vornehmlich in Gleisanlagen zur Anwendung kommen, die großen Achsdrücken und hohen Geschwindigkeiten ausgesetzt sind.The invention relates to a supporting structure for Hochge speed tracks with speeds up to 400 km / h, it relates to the area of the railway superstructure and should mainly be used in track systems that exposed to high axle pressures and high speeds are.

Sie betrifft eine Eisenbahnoberbau-Bauweise nach dem Ober begriff des Anspruches 1.It concerns a railway superstructure construction according to the upper Concept of claim 1.

Die Erfindung hat das Ziel, eine Tragkonstruktion für Gleis anlagen zu entwickeln, die bei geringem Gewicht eine hohe Elastitität aufweist und eine erhebliche Absenkung des Ge räuschpegels beim Fahrbetrieb bewirkt. Zum Stand der Technik ist zu sagen, daß es eine ganze Reihe Oberbaukonstruktionen auf festen Fahrbahnen mit schlaff bewehrten bzw. unbewehrten Betonplatten als tragende Konstruktionselemente in der Praxis teils als Versuchsbauten und teils im serienmäßigen Einbau in Eisenbahngleisen gibt. Weiter ist eine U-förmige Auflagerplatte aus Beton und ein auf den nach oben gericht eten Flanschen der Auftragplatte ruhendes Deckblech aus Stahl einen oberhalb des Steges der Auftragplatte liegenden allseitig geschlossenen und hermetisch abgedichteten Hohl raum, der mittels zugeführter Druckluft ein eingeschlossenes Luftkissen bzw. mittels zugeführten Druckwassers ein einge schlossenen Wasserkissen bildet. Die vorstehend beschriebene Konstruktion weist den Nachteil auf, daß die mit der Zu führung, Ableitung, Steuerung und Regelung der Druckluft bzw. des Druckwassers verbundenen technischen Anlagen sehr auf wendig sind und demzufolge hohe Kosten verursachen.The aim of the invention is a supporting structure for tracks to develop systems that are lightweight and lightweight Has elasticity and a significant drop in Ge noise level when driving. The state of the art is to say that there are quite a number of superstructures on firm lanes with slack reinforced or unreinforced Concrete slabs as load-bearing construction elements in the Practice partly as test buildings and partly in series Installation in railroad tracks there. Next is a U-shaped one Support plate made of concrete and one on top eten flanges of the application plate from the stationary cover plate Steel one lying above the web of the application plate All-round closed and hermetically sealed hollow space which is enclosed by means of compressed air supplied Air cushion or a pressurized water supplied forms a closed water cushion. The one described above Construction has the disadvantage that with the Zu management, derivation, control and regulation of the compressed air or of the technical systems connected to pressurized water are agile and therefore cause high costs.

Weiter ist ein Flächentragwerk für stationäre und rückbare Gleisanlagen, das einen allseitig geschlossenen, aus Stahl blech zusammen gesetzten Hohlkörper mit einer oberen Platten einer Bodenplatte und seitlichen Deckblechen darstellt be kannt. Zwischen der oberen Platte und der Bodenplatte sind an den Stellen der größten Belastung schottförmige Stege an geordnet, die quer zur Längsachse des Tragwerkes verlaufen. Derartige als Aussteifung fungierende Schottwände können parallel zur Längsachse eines Tragelementes angeordnet sein. Tragkonstruktionen der zuletzt genannten Art eignen sich besonders für den Einsatz in Gleisanlagen von Tagebauen, die bekanntlich einerseits für hohe Achslasten und ander seits für niedrige Geschwindigkeiten ausgelegt sind.There is also a tensile structure for stationary and movable ones Track systems, one closed on all sides, made of steel sheet metal composite hollow body with an upper plate represents a base plate and side cover plates knows. Are between the top plate and the bottom plate at the points of greatest stress, bulkhead-shaped webs ordered, which run transversely to the longitudinal axis of the structure. Such bulkheads acting as bracing can be arranged parallel to the longitudinal axis of a support element. Supporting structures of the latter type are suitable especially for use in track systems of opencast mines, which is known for high axle loads and other are designed for low speeds.

Bei einer Anwendung dieser konstruktiven in Gleisen mit hohen Geschwindigkeiten besteht jedoch die Gefahr, daß die Deckbleche der Tragkörper aufgrund der im Hohlraum ledig lich örtlich vorgesehenen Aussteifungen deformieren, was zur Beeinträchtigung der Betriebssicherheit führen kann. Um den vorstehend aufgezeigten Mängeln abzuhelfen, hat die Patent anmeldung DD-WP E 01 B/33 70 347 ein plattenförmiges Fertigteilelement zum Gegenstand, das als Stützstoffplatte ausgebildet ist und einen Wabenkern mit sechseckigen oder runden Zellen aufweist. Die Zellen der Wabenkerne stehen untereinander sowie mit den Deckblechen durch Klebefolien in Verbindung. Die zwischen den Zellen befindlichen Frei räume sind zusätzlich mit einem kunststoffmodifizierten Klebemörtel ausgefüllt. Diese Konstruktion gewährleistet eine sichere Aufnahme der aus dem Fahrbetrieb mit hohen Geschwindigkeiten resultierenden statischen und dynamischen Belastungen. Sie erfordert jedoch eine hohe Maßgenauigkeit und Qualität bei der Fertigung beim Zusammenfügen der Wabenkerne mit den die äußere Hülle des plattenförmigen Elementes bildenden Deckblechen. Um die Eigenschaften des vorgenannten platten- bzw. kastenförmigen Fertigteilele mentes zu verbessern wurde die Erfindung nach WP E 01 B/ 33 98 567 als Patent angemeldet, nach der zwischen den Deck blechen ein Stützstoffkern ohne Maßgenauigkeit sowie ohne seperate Befestigungsmittel angeordnet ist und sich über den vollen Querschnitt des von den Deckblechen eingeschlos senen Hohlraumes erstreckt. Die Lösung der hier gestellten Aufgabe bestand darin, daß der zwischen den Deckblechen angeordnete Stützstoffkern aus einem dichten Gemisch aus feingemahlenen, mit Kunststoff modifizierten Klebemörtel gebundenen Hartplaste- und/oder Hartelasteteilchen be steht. Bei den Hartplaste- und/oder Hartelasteteilchen, die vorzugsweise die Shorehärte eines mittelharten Gummi haben, kann es sich um im Recyclingverfahren gewonnene Zu schlagstoffe handeln.When using this constructive in tracks with high speeds, however, there is a risk that the Cover plates of the support body due to the single in the cavity Lich deform local stiffeners, resulting in Can affect operational safety. To the To remedy the shortcomings indicated above, the patent registration DD-WP E 01 B / 33 70 347 a plate-shaped Precast element to the object that as a support plate is formed and a honeycomb core with hexagonal or has round cells. The cells of the honeycomb cores are in place with each other as well as with the cover plates through adhesive films in connection. The free spaces between the cells rooms are additionally with a plastic modified Filled in adhesive mortar. This construction ensures a safe absorption of the from driving with high Speeds resulting static and dynamic Charges. However, it requires a high degree of dimensional accuracy and quality in manufacturing when assembling the Honeycomb cores with the outer shell of the plate-shaped Element-forming cover plates. To the properties of the aforementioned plate or box-shaped finished parts mentes to improve the invention according to WP E 01 B / 33 98 567 patent pending, according to between the deck sheet a support core without dimensional accuracy and without Separate fastener is arranged and over the full cross section of the enclosed by the cover plates extends its cavity. The solution of the posed here The task was that the between the cover plates arranged support core made of a dense mixture finely ground, plastic modified adhesive mortar bound hard plastic and / or hard load particles be stands. With the hard plastic and / or hard load particles, which is preferably the Shore hardness of a medium hard rubber have, it can be won in the recycling process trade impact materials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein plattenförmi ges Trageelement für den Eisenbahnoberbau zu entwickeln, daß keine seperaten Befestigungsmittel benötigt und das zwischen der U-förmigen Styroporbeton-Dämm- und Trage schicht und zwischen deren hochstehenden Flanschen hochwer tiger Beton in einfacher Form eingebracht und hernach vorge spannt wird.The invention has for its object a plate-shaped to develop a supporting element for the railway superstructure, that no separate fasteners are required and that between the U-shaped styrofoam concrete insulation and stretcher layer and between their upstanding flanges concrete in simple form and then pre-cast is stretched.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der U-förmigen Styroporbeton-Dämm- und Tragschicht und zwischen deren hochstehenden Flanschen hochwertiger Beton in zwei Lagen eingebracht und hernach mit Kapsel-(Flach) Pressen in Teilabschnitten von 400 m Längen fugenlos vorge spannt wird, in die somit entstehenen Betonierfugen werden Ausdehnungselemente in Form von Spezial-Fugenkonstruktionen eingebaut. Die Kapselpressen werden zwischen diesen Betonier fugen in Abständen von jeweils 100,00 m angesetzt. Als Fahr schiene kommt die unter dem Aktenzeichen P 40 11 013.3 ge führte und in der Offenlegungsschrift DE 40 11 013.1 dar gelegte "Temperierte Schienenkonstruktion für Gleise mit hohen Geschwindigkeiten" zum Einbau. Die Fahrschienen werden horizontal mit den auf die Stahllängsbleche aufgesetzten vertikalen Stahllängsbleche beiderseitig verschraubt. In denselben Längsabständen sind Spurhalter in Form von schmalen und relativ dünnen Stahlblechen angeordnet. Die Stahllängs bleche und die Spurhalter begrenzen die Oberfläche der Spann beton-Verbundplatten bzw. der Spannbeton-Deckschichten. Auf der vorgenannten Oberfläche werden zwischen den Fahr schienen und seitlich davon Schottersteine aufgestreut und mit der Oberfläche der Spannbeton-Deckschichten verklebt. Diese Maßnahme dient der Körper und Luftschalldampfung. Seitlich der vertikalen Flansche der U-förmigen Styropor beton-Dämm- und Tragschichten befinden sich vertikale Schlitze im Erdreich zur Aufnahme der Gleiskörper-Tiefen entwässerung bestehend aus einem Drainrohr und einer Ver füllung mit Grobkies. According to the invention the object is achieved in that between the U-shaped polystyrene concrete insulation and base layer and between their high flanges of high quality concrete introduced in two layers and then with capsule (flat) Presses in sections of 400 m length seamlessly pre-cut is stretched into the resulting concreting joints Expansion elements in the form of special joint constructions built-in. The capsule presses are between these concretes joints set at intervals of 100 m. As driving rail comes under the file number P 40 11 013.3 ge led and in the published patent application DE 40 11 013.1 "Tempered rail construction for tracks with high speeds "for installation. The rails are horizontally with those placed on the longitudinal steel sheets vertical steel longitudinal plates screwed on both sides. In The same longitudinal distances are track holders in the form of narrow ones and relatively thin steel sheets. The steel lengthways sheets and the track supports limit the surface of the instep concrete composite panels or the prestressed concrete cover layers. On the aforementioned surface between the driving rails and scattered gravel stones to the side and glued to the surface of the prestressed concrete cover layers. This measure serves the body and airborne sound insulation. To the side of the vertical flanges of the U-shaped styrofoam concrete insulation and base layers are vertical Slots in the ground to accommodate track depths drainage consisting of a drain pipe and a ver filling with coarse gravel.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:The embodiment of the invention is in the drawings shown and is described in more detail below. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Oberbaukon struktion. Fig. 1 shows a cross section of the Oberbaukon construction according to the invention.

Fig. 2 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Oberbau konstruktion. Fig. 2 shows a longitudinal section of the superstructure construction according to the invention.

Fig. 3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Oberbau konstruktion in der halben Querschnittsbreite. Fig. 3 is a plan view of the superstructure construction according to the invention in half the cross-sectional width.

Eine als Spannbeton-Verbundplatte 2, bestehend aus der Spann beton-Deckschicht 2a und der Spannbeton-Tragschicht 2b ausge bildetes plattenförmiges Konstruktionselement 2 ruht auf einer U-förmigen Trage- und Dämmschicht 3 aus Styroporbeton und ist von den nach oben gerichteten Flanschen 3a seitlich eingefaßt. Auf der Oberfläche der Spannbeton-Deckschicht 2a werden zwischen den Fahrschienen 1 und seitlich davon Schottersteine 4 aufgestreut, die mit der Oberfläche der Spannbeton-Deckschicht 2a mit einem bituminösen Kleber 5 verklebt werden. Als Fahrschiene 1 kommt die unter dem Aktenzeichen P 40 11 013.3 geführte und in der Offenlegungsschrift DE 40 11 013 A1 dargelegte "Temperierte Schienenkonstruktion für Gleise mit hohen Geschwindigkeiten" zum Einbau. Es handelt sich hierbei um eine temperierte Schienen konstruktion mit einer ohne Schienensteg und Schienenfuß ausge bildete Fahrschiene 1 sowie einer als unmittelbares Auflager für die Fahrschiene fungierende Fußplatte aus Stahl. Ein von der Fahrschiene 1 und der Fußplatte umrahmter innerhalb der Konturen der Fahrschiene 1 liegender Hohlraum mit rechteckigen Querschnitt ist vollständig mit einem Kunststoff modifizierten Klebemörtel ausgefüllt in dem Schutzrohre eingebettet sind. Diese Schutz rohre führen die Leitungen zur unmittelbaren Energieübertragung auf die Schiene innerhalb dieser, eine Konstruktion bei der der Energieverbrauch auch bedeutend weniger ist, als wenn die Schienen von außen mit erwärmter bzw. abgekühlter Luft angeblasen werden.A as a prestressed concrete composite panel 2 , consisting of the prestressed concrete cover layer 2 a and the prestressed concrete base layer 2 b formed plate-shaped construction element 2 rests on a U-shaped support and insulation layer 3 made of polystyrene concrete and is from the upward flanges 3 a bordered on the side. On the surface of the prestressed concrete cover layer 2 a, gravel stones 4 are sprinkled between the rails 1 and laterally, which are glued to the surface of the prestressed concrete cover layer 2 a with a bituminous adhesive 5 . The "tempered rail construction for tracks at high speeds", which is listed under document number P 40 11 013.3 and is laid out in published patent application DE 40 11 013 A1, is used as the rail 1 . This is a temperature-rails construction without having a rail web and the rail foot being formed running rail 1, and a support as a direct acting for the travel rail steel base. A flanging of the running rail 1 and the base plate lying within the contours of the running rail 1 cavity with rectangular cross section are completely filled with a plastic modified adhesive mortar embedded in the protective tubes. These protective tubes lead the lines for direct energy transfer to the rail within it, a construction in which the energy consumption is also significantly less than when the rails are blown from the outside with heated or cooled air.

Die Fahrschienen 1 liegen auf horizontal angeordneten Stahl längsblechen 7 auf und werden mit den auf die Stahllängsbleche 7 aufgesetzten vertikalen Stahllängsbleche beiderseitig mittels Halteschrauben 6 verschraubt. The rails 1 are located on horizontally arranged steel sheets 7 longitudinally and are screwed to the fitted to the steel plates 7 longitudinal vertical steel longitudinal plates on both sides by means of holding screws. 6

In den gleichen Längsabständen wie in denen der Verschraubungen 6 sind Spurhalter 8 in Form von schmalen und relativ dünnen Stahl blechen angeordnet. Die Stahllängsbleche 7 und die Spurhalter 8 begrenzen die Oberfläche der Spannbeton-Verbundplatten 2 bzw. der Spannbeton-Deckschichten 2a. Zwischen der U-förmigen Styro porbeton-Trag- und Dämmschicht 3 und zwischen deren hochstehenden Flanschen 3a wird in zwei Lagen hochwertiger Beton für die Spann beton-Verbundplatte 2 eingebracht und hernach mit Kapsel-(Flach) Pressen 12 in Teilabschnitten von 400 m Längen fugenlos vorge spannt wird. In die somit entstehenden Betonierfugen werden Aus dehnungselemente in Form von Spezial-Fugenkonstruktionen 13 ein gebaut. Die Kapselpressen 12 werden zwischen diesen Betonierfugen in Abständen von jeweils 100,00 m angesetzt. Der Frischbeton für die Spannbeton-Deckschichten 2a wird als Spritzbeton(Torkretbe ton) eingebracht. Seitlich der vertikalen Flansche 3a der U-för migen Styroporbeton-Trag- und Dämmschichten 3 befinden sich ver tikale Schlitze im Erdreich zur Aufnahme der Gleiskörper-Tiefen entwässerung 9, bestehend aus einem Drainrohr 11 und einer Ver füllung aus Grobkies 10.At the same longitudinal distances as in those of the screw connections 6 track holders 8 are arranged in the form of narrow and relatively thin steel sheets. The steel longitudinal plates 7 and the track holder 8 limit the surface of the prestressed concrete composite panels 2 and the prestressed concrete cover layers 2 a. Between the U-shaped Styrofoam concrete base and insulation layer 3 and between the upstanding flanges 3 a, high-quality concrete for the prestressed concrete composite panel 2 is placed in two layers and then with capsule (flat) presses 12 in sections of 400 m lengths is tensioned seamlessly. In the concreting joints thus created, expansion elements in the form of special joint constructions 13 are built in. The capsule presses 12 are placed between these concreting joints at intervals of 100.00 m each. The fresh concrete for the prestressed concrete cover layers 2 a is introduced as shotcrete (Torkretbe clay). To the side of the vertical flanges 3 a of the U-shaped polystyrene concrete base and insulation layers 3 there are vertical slots in the ground for receiving the track body deep drainage 9 , consisting of a drain pipe 11 and a filling from coarse gravel 10 .

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference numerals used

1 - Schienenkonstruktion
2 - Spannbeton-Verbundplatte
2a - Spannbeton-Deckschicht
2b - Spannbeton-Tragschicht
3 - Styroporbeton-Trag- und Dämmschicht
3a - Hochstehende Flanschen
4 - Schotterlage
5 - bituminöser Kleber
6 - Halteschrauben
7 - Stahllängsbleche, waagerecht
8 - Spurhalter
9 - Tiefenentwässerung
10 - Verfüllung mit Grobkies
11 - Drainrohr
12 - Kapselpresse
13 - Spezial-Fugenkonstruktion
14 - Draufsicht, Tiefenentwässerung
15 - Abdeckung der hochstehenden Flansche
16 - Spurhalter
17 - Unterlags-Stahl-Längsblech 1 - rail construction
2 - prestressed concrete composite panel
2 a - prestressed concrete surface layer
2 b - prestressed concrete base layer
3 - Styrofoam concrete base and insulation layer
3 a - upstanding flanges
4 - gravel layer
5 - bituminous glue
6 - retaining screws
7 - Longitudinal steel sheets, horizontal
8 - track holder
9 - deep drainage
10 - Backfilling with coarse gravel
11 - drain pipe
12 - capsule press
13 - Special joint construction
14 - top view, deep drainage
15 - Covering the upstanding flanges
16 - track holder
17 - Longitudinal steel underlay

Claims

1. Prestressed concrete composite panels ( 2 ) according to the multilayer theory for the railway superstructure, which rest on a U-shaped polystyrene base and insulation layer ( 3 ) and the upward flanges of the U-shaped polystyrene base and insulation layer ( 3 ) are bordered, the two rail constructions ( 1 ) on horizontal steel longitudinal plates ( 7 ) arranged and with the steel longitudinal plates ( 7 ) placed on the vertical steel longitudinal plates on both sides with retaining screws ( 6 ) are screwed together, ensuring that from rela tiv thin and narrow steel sheets made track holder ( 8 ) for proper tracking of the railroad tracks, the inventive railway superstructure shown here the prestressed concrete composite panels ( 2 ) from two panels, the prestressed concrete cover layers ( 2 a) and the prestressed concrete base layers ( 2 b) exist and with the help of capsule presses ( 12 ) over a length of 400 m in the entire thickness without joints are prestressed, and the fresh concrete of the prestressed concrete cover layers ( 2 a) is introduced as shotcrete / gate concrete to achieve a permanent bond with the prestressed concrete base layers ( 2 b).

2. prestressed concrete composite panels ( 2 ) according to claim 1, characterized in that their surface by the horizontal steel longitudinal plates ( 7 ) and by the steel transverse plates (track holder) ( 8 ) are limited.

3. prestressed concrete composite panels ( 2 ) according to claim 1, characterized in that their modulus of elasticity due to the same and good quality concrete quality of their sub-slabs, the prestressed concrete cover layers ( 2 a) and the prestressed concrete base layers ( 2 b) have the same value which contributes to the strength of the bond.

4. prestressed concrete composite panels ( 2 ) according to claim 1, characterized in that in order to ensure a flawless and dimensionally correct surface of the prestressed concrete cover layers ( 2 a) in each direction, the rails with the steel longitudinal and transverse plates (track holder ( 7 + 8 )) before the concreting process after precise alignment by hanging and which is only dismantled after a time-related setting process, because in this way a perfect surface position of the prestressed concrete cover layers ( 2 a) is only guaranteed on all sides.