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Eisenbahnschwelle aus Spannbeton Es ist bekannt, die auf anderen Anwendungsgebieten
des Stahlbetons benutzte Vorspann:ung der Bewehrung auch bei aus Beton bestehenden
Eisenbahnschwellen anzuwenden. Eine solche Schwelle wird an Stelle einer oder zusätzlich
zu einer schlaffen Bewehrung mit mindestens einem Stahlstab, ausgerüstet, der in
Längsrichtung der Schwelle durch diese hindurchgeht und die ihm erteilten Zugkräfte
als. Druakvorspannung auf den Betonkörper der Schwelle überträgt. Dies geschieht,
wie ebenfalls bekannt ist, mit oder ohne Verbundwirkung zwischen, Beton und Stahl.
Im letzteren Fall. wird der Stahlstab in einem in, den Betonkörper eingebetteten.
Rohr angeordnet, oder er wird vor dem Betonieren mit einem Überzug, z. B. aus Bitumen,
versehen, der eine Haftung des Betons an seiner Oberfläche ausschließt. Nach. dem
Erhärten dies Betons stützt sich der Stahlstab, durch auf seine, Enden, aufgeschraubte
Muttern über Druckplatten gegen, die Stirnflächen des Schwellenkörpers ab.
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Neben einteiligen Schwellen aus Spannbeton kennt man auch solche,
die aus mehreren: Teilen bestehen.. Die Unterteilung des Schwellenkörpers erfolgt
dabei in längs- oder in Querrichtung der Schwelle., also ini Quer- bzw. Längsrichtung
des Gleises. Die bekannten O_u.erschwellen, haben zwei als Auflager für die beiden
Schienen dienende Betonkörper, drei dadurch in eine der Spurweite des Gleises entsprechende
Verbindung miteinander gebracht werden, daß man als dritten, mittleren. Teil einen.
sogenannten Spurhalter aus Holz, Stahl oder auch aus. Beton vorsieht. Eine ungünstige
Beanspruchung der Schwelle auf Biegung und Zug, wie sie durch, ungleichmäßiges,
nur im. mittleren Bereich erfolgendes Aufliegen, der Schwelle (das soggenannte Reiten)
oder auch dadurch, voirkommen: kann, da@ß die Auflagerflächen im Bereich der
beiden
Schienen. einer Gleisstrecke .verscb:ieden hoch liegen,, versuchte mäan durch elastische
Gestaltung des. mit den. Auflagerkörpern fest verbundenen Spurhalters zu vermeiden.
Derartige Schwellen haben nur eine begrenzte Lebensdauer, und es ergeben sich Schwierigkeiten
bei ihrer Herstellung.
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Bei einer weiteren:, gleichfalls bekannten Schwellenbauart ist das
spurhaltende Mittelstück durch Einschaltung von. Gelenken nachgiebig mit den beiden
Auflagerkörpern verbunden. Durch die Gelenke kann, Feuchtigkeit in das Innere der
Schwelle vordringen, wodurch Korrosionen eintreten, die die Bewehrung gefährden,
insbesondere dann, wenn die Schwellen bei ungünstigen klimatischen Verhältnissen
längere Zeit im Schnee oder im Schmelzwaseer liegen müssen. Weiterhin führt die
Anordnung von, Gelenken vor allem bei weniger gut unterhaltenen Oberbau dazu., daß
an den Enden der Schwellen zu große Verdrehungen eintreten, die sich .auch auf die
Schienen auswirken, wodurch die vorgeschriebene Schienenneigung verlorengeht.
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Die Erfindung will die bisher bekannten Schwellen aus Spannbeton,
verbessern. Dabei wird vom der Überlegung ausgegangen., daß ein -aus Beton bestehender
Mittelteil als Spurhalter grundsätzlich zweckmäßig ist, jedoch bei den bekannten
Vorschlägen. nach nicht richtig ausgebildet war.
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Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von einer Eisenbahnschwelle aus
Stahlbeton awsgegangen, die zwei sich, je- übel- ein Drittel der Schwellenlänge
erstreckende Schienenauflagerkörper und einen ebenfalls sich über ein Drittel der
Schwellenlänge erstreckenden Mittelteil aufweist. Der Mittelteil hat einen wesentlich
schmäleren Querschnitt als- die beiden Schienenauflagerkörper. Sämtliche Teile sind
durch einen längs durchlaufenden Stahlstab zusammengehalten.
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Die Erfindung besteht in der Kombination zweier Merkmale: nämlich
des Merkmals, daß der Mittelteil der Schwelle im Querschnitt im wesentlichen kreisförmig
und an seiner der Schienenebene zugekehrten Oberseite mit einer A1bflachüng oder
Ab,
plattüng versehen ist, und des Merkmals, daß die Achse des Stahlstabes
im Mittelteil mit der Achse des Kreisquerschnittes zusammenfällt, wobei die drei
Einzelteile der Schwelle durch Spannen des Stahlstabes zu einem gelenklosen, biegungssteifen
Schwellenkörper verbunden sind.
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Bei der Verspannung der Schwelle und damit des Mittelteils :erfolgt
in diesem infolge deis oberhalb, der Spannstange liegenden, wegen der Abflachung
geringeren, Querschnittes in diesem Bereich eine stärkere Vorspannung als in dem
Bereich unterhalb der Spannstange. Wird im Betrieb der Mittelteil nach oben, durchgebogen,
so, wird die stärkere Vorspannung im Bereich oberhalb der Spannstange einer Rissebildung
dort mehr enxgegenwirken können als. die geringere Vorspannung im unteren Bereich
bei einer etwaigen Durchbiegung nach unten. Ferner werden etwa. auftretende Risse
im oberen Bereich. größenmäßig später in Erscheinung treten als im unterem, Bereich,
da der Abstand der Außenfläche des Betonmittelteils vom Spannstab geringer ist als
unten. Auch für- die Lösung des Problems der Verhinderung des Reitens der Schwelle
ist die Abrundung an der Unterseite< vorteilhaft, da hierdurch die Bereitschaft
zum Reiten durch Verdrängen des. Schotters weniger wirksam gestaltet ist. Der Querschnitt
des Mittelteils der Schwelle ist kreisförmig mit einer Abflachung an der Oberseite.
Der Querschnitt kann aber auch, ohne daß die vorteilhaften Eigenschaften der neuen
Schwelle eine Einbuße erleiden, geringfügig von der Kreisform abweichen und z. B.
leicht elliptisch oder vieleckig geformt sein.
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Gegenstand der Erfindung sind weiterhin Ausgestaltungen der neuen
Schwelle, die sich, teils bei der Verlegung und Wartung, teils bei der Herstellung
derselben vorteilhaft auswirken. So kann z. B. der Mittelteil aus, einem vorgefertigten
Baukörper bestehen und mit den beiden Schienenauflagerkörpern. zu einem einheitlichen.
Gesamtkörper zusammengefügt sein. Hierbei ist der Mittelteil zweckmäßig mit seinen
beiden. Enden in stirnseitige Ausnehmungen der beiden Auflagerkörper nach dem Erhärtender
letzteren, eingefügt und in diesen durch eine Vergußmasse, vorzugsweise Zementmörtel,
festgelegt.
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Die. Endverankerungen des Spannstabes können an. den: Stirnseiten.
des Schwellenkörpers in Ausnehmungen angeordnet sein, die zu Zwecken der Nachspannung
frei zugänglich. sind..
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Weitere: Merkmale der Erfindung und. Einzelheiten, der durch sie erzielten
Vorteile ergeben, sich aus der nachstehenden Beschreibung einer in de Zeichnung
dargestellten- Ausführungsfoirm einer Schwelle gemäß der Erfindung. Es zeigt Fig.
i die Schwelle. zur Hälfte in. Längsansicht und zur Hälfte,im Längsschnitt quer
zum Gleis, Fig. 2 eine Draufsicht und Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III
der Fig. i.
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Die Schwelle besteht aus. zwei äußeren, im wesentlichen gleichgestalteten
Auflagerkörpern i, 2 aus Beton, auf welchen jeweils eine Schiene 3 aufruht. Die
Auflagerkörper haben, wie aus des Zeichn.ung hervergeht, kantige Umrißformen und
erstrerken sich der Länge nach jeweils etwa über ein Drittel der Gesamtlänge der
Schwelle. Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, sind die Auflagerkörper i, 2 jeweils
an dem die. Verankerung des Spannstabes 5 aufnehmenden Ende in bezug auf ihre Auflagerfläche
breiter gestaltet als an der jeweils dem Mittelteil zugekehrten Stirnfläche. Der
Übergang von der breiteren zur schmäleren Auflagerfläch.e erfolgt dabei stetig.
Die Seitenwandungen der Auflagerkörper und die. Oberseite sind in .detr üblichen
Weise abgeschrägt.
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Der gleichfalls aus Beton bestehende Mittelteil 4 der Schwelle, ist
gleichzeitig als Spurhalter ausgebildet. Er bildet mit den beiden Auf lagerkörpern
i und 2 einen biegungssteifen, gelenklosen Gesamtkörper.
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In jedem der Auflagerkörper i, 2 Ist ein. mit einem entsprechenden
Kanal ¢' des Mittelteiles 4 fluchtender @ Lä gskanal q." vorgesehen, der den sich
durch
die ganze Schwelle erstreckenden. Stahlstab, 5 aufnimmt. Der Stahlstab 5 stützt
sich: über Mu.tte-rn 6 und Druckplatten 7 im Bereich der Stirnseiten der Auflag'erkörper
i, 2 gegen diese ab. und überträgt die. in. den. Stahlstab 5 in bekannter Weise
eingetragenen, Spannkräfte in. Form einer entsprechenden. Druckvorspann.ung auf
die ganze Schwelle.
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Die Befestigungen für die Sdhienen 3 bestehen jeweils aus Klemmplatten
io, Muttern ii und Klemmplattenbolzen i2. Die Befestigungsstellen sind, wie Fig.2
erkennen läßt, in bezug auf die Schienen 3 jeweils gegeneinander versetzt angeordnet.
Sie liegen zu beiden Seiten der Spannstange 5. Dadurch wird eine S(ihwächung der
Auflagerkörper i und 2 vermieden.
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Die Ausnehmungen 13 an den äußeren Stirnendfein der Auflagerkörper
i, 2 zur Aufnahme der Endverankerungen 6, 7 der Spannstange. 5 können nach der Eintragung
der endgültigen Spannkräfte durch Pfropfen: aus Beton verschlossen, werden. Wenn
es für erwünscht gehalten wird, eine Möglichkeit vorzusehen, den Stahlstab, 5 nachträglich
nac.hspa.nnen zu können, so bleiben die Ausnehmungen offen. Die Endverankerungen
6, 7 des Stahlstabes.5 sind dann in den Ausnehmungen 13
der Auflagerkörper
i, 2 leicht zugänglich.
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Als Querschnitt für den Mittelteil .4 wird die Kreisform (Fig. 3)
bevorzugt. Dadurch werden, abgesehen von den schon erwähnten. Vorteilen, die Arbeiten
beim Verlegen, im Gleis erleichtert. Diesem muß vielfach ein Entfernen der alten
Schwellen vorausgehen. Der gerundete Mittelteil bietet den. angreifenden Händen.
bei der Verlegeairbeit von Hand einen; guten: Halt, was wichtig ist, weil beim Auswechseln
die! einzelnen Schwellen unter den Schienen. hindurchgeschoben werden.
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Der Mittelteil d. ist, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist,
an seiner der Schienenebene zugekehrten Oberseite abgeplattet. Durch diese Abplattung
oder Abflachung 14 an, der Oberseite wird zunächst, und zwar unter Wahrung der bereits
erwähnten Vorteile eines gerundeten Ouerschn.ittes, die Begehbarkeit der Schwelle
erleichtert. Die Ab@ flachung auf der Oberseite des Mittelteiles ist auch herstellungsmäßig
vorteilhaft. Die Schwelle kann unter entsprechender Erleichterung des Betonierun.gs-
und Ausschalungsvorganges in einer im Ouersohnitt kreisförmigen, oben offenen: und
abgeflachten Schalung ausgeformt «erden.
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Die neue Schwelle, wird wie folgt hergestellt: Xlan kann die Schwelle
als einheitliches Ganzes in einer entsprechend gestalteten Schalung formen. Man
kann aber auch. so, vorgehen., daß als Mittelteil d. ein vorgefertigter Betonkörper
verwendet wird, der fabrikmäßig, und zwar in der Regel in. größeren Stückzahlen,
hergestellt und vor seiner Verwendung tunlichst so lange gelagert wird, daß ein
weiteres Schwinden des Betons praktisch nicht mehr stattfindet. Auch die beiden
AuflagerköTper z und 2 werden getrennt voneinander als Fertigteile hergestellt.
Dabei werden an den beiden Stirnenden, die beim späteren Zusammenfügen dem Mittelteil
zug-,ekehrt sein werden, Ausneh:mu:ngen von geeigneter Tiefe vorgesehen, deren Formgebung
derjenigen des. Mittelteiles angepaßt ist. Die drei vorgefertigten. Teile werden,
nachdem sie er'h.ärtet sind, zu einem biegungssteifen Gesamtkörper verbunden, indem
der Mittelteil mit seinen. beiden Enden, in, die erwähnten Ausnehmungen der Auflagerkörper
eingefügt und durch eine Vergußma,sse., im der Regel Zement, in diesen festgelegt
wird. Bei dieser Art der Herstellung besteht d@e"r zusätzliche Vorteil, daß man
die neue Schwelle den verschiedenen Spurweiten ohne besonderen: Aufwand an. neuen
Schalungskörpern durch Herstellung verschieden. langer, Mittelteile in einfachster
Weise anpassen kann. Hierdurch lassen sich Ersparnisse vor allem in bezug auf den
Formenpark erzielen. Außerdem ist damit die wirtscha:ftl.iche Herstellung einer
Betonschwelle auch, für breite Spuren möglich.. Bisher waren: nämlich, zur Herstellung
von Betonschwellen, für breite-Spuren in der Regel teure, aus Stahl bestehende Spezia:lfoirmen,
notwendig.
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Das Eintragen der' Vo@rspannkräfte er'folg't in: blekann.ter Weise
nach dem Erhärten. des Betons mit Hilfe hydraulischer Pressen unter entsprechendem
Nachstellen der Verankerungen 6, 7. Diese Maßnahmen bedürfen keiner weiteren. Erläuterung.
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Wenn die Schwelle mittels des Stahlstabes 5 vorgespannt ist, entsteht
im Bereich des Mittelteiles 4 eine höhere Druckspannung als- im Berelich der Au.flage:rkörper
i und 2. Diese Druckspann,un:g wird zweckmäßig sei hoch bemessen, daß auch: bei
einer gewissen Verbiegung der Schwelle, wie sie z. B. unter dem Einfluß einer unterschiedlichen
Höhenlage der Au.fla:gerkörper eintreten kann, keine Rißbildungen, auftreten,. Ein
besonderer Vorteil der neuen Schwelle liegt dabei darin, d.aß beim Be= fah:re;n
der Gleisstrecke mit Fahrzeugen., die stark unrunde Räder haben, der Mittelteil
der Schwelle infolge seiner hohen. Druckvorspannung und seiner Schlankheit unter,
dem Einfluß der entstehenden Schwingungen nicht reißt, da er praktisch nicht mitschwingt.