DK149495B - Jernbanesvelle - Google Patents

Description

169495 2

O

udøves under togpassage, og specielt ved passage af meget hurtigt kørende tog, dvs. at forbedre armeringens virkningsgrad .

5

Dette formål tilgodeses ved, at den indledningsvist omtalte jernbanesvelle ifølge den foreliggende opfindelse er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte. Ved at udforme armeringen som angivet, er det muligt at anbringe aflange elementer med en meget stor længde og følgelig med en meget stor nyttig overflade uden at der er risiko for, at armeringsstængerne glider i forhold til betonen, hvorved de bidrager til at forøge armeringens virkningsgrad, medens den topplacerede anbringelse af forankringsorganerne ophæver forbindelsesstangens svækning på grund af huller til gennemføring af fastgørelsesorganerne, ligesom betonen heller ikke svækkes på grund af lange lodrette gennemføringshuller.

Ved i overensstemmelse med det i den kendetegnende del af 2Q krav 2 anførte at benytte et lige antal parallelle stænger for hvert nedre armeringselement sikres, at kræfterne fordeles regelmæssigt i betonblokken, hvorved dens modstandsevne forbedres .

25 Den i den kendetegnende del af krav 3 anførte udførelsesform, hvor de yderstliggende stænger i hvert element er længere end de mellemliggende stænger, gør det muligt med den benyttede metalmængde at have et større antal mellemliggende stænger i midterpartiet, der underkastes de kraftigste påvirkninger.

30 På grundlag af tegningen beskrives nedenfor forskellige udførelsesformer for opfindelsen, idet de opnåede fordele yderligere er tydeliggjort. På tegningen viser 35 fig. 1 i perspektiv med dele fjernet en betonblok til en svelle ifølge den foreliggende opfindelse,

O

i 3 149495 fig. 2 set fra oven en udførelsesform for denne armering, fig. 3 svarer til fig. 2 og viser den nedre armering, 5 fig. 4 viser et delvis længdesnit vinkelret på sporets retning af en ændret udførelsesform for jernbanesvellen ifølge opfindelsen, fig. 5 viser et snit langs linien 5-5 i fig. 4, fig. 6 set fra oven et betonelement omfattende et forankringsorgan ifølge den foreliggende opfindelse, og fig. 7 et forenklet snit langs linien 7-7 i fig. 6.

15

Den i fig. 1 delvis viste svelle er en sammensat betonsvelle omfattende to blokke, som er forbundet ved hjælp af en metalforbindelsesstang, der udgøres af et profil jern, i dette til-fælde et I-profil jern, der ved begge ender er lejret i blokkene. Forbindelsesstangens lodrette krop 2a ligger i svellens lodrette symmetriplan. Da de to blokke er identiske, er kun én vist på tegningen.

Hver af blokkene er fremstillet i beton og er armeret ved 25 hjælp af to armeringer, nemlig en øvre armering 4 og en nedre armering 6. Hver af disse armeringer udgøres af en række paral-lelle, retlinede armeringsstænger 8, 11, der parvis er forbundet ved hjælp af halvcirkulære dele 9, 10, som skiftevis er 30 anbragt ved stængernes ender. Disse armeringer danner således som vist i fig. 2 en uafbrudt zig-zag-linie, hvis mellemliggende stænger 11 er kortere end de yderstliggende stænger 8. Hver armering omfatter mindst fire stænger. Selvfølgelig kan den omfatte flere stænger, og den kan specielt, som arme-35 ringen 6 vist i fig. 1, omfatte seks stænger, der hver ender ’ ! yj \

O

4 149495 1 en halvcirkulær del 9 eller 10. Fortrinsvis benyttes et lige antal stænger.

Helheden af denne armering lejres i blokkenes beton, og de 5 retlinede stænger anbringes parallelt med forbindelsesstangen 2 og modvirker revnedannelsen, som kan optræde ved blokkens basis.

Selvom disse stænger er korte, kan de ikke glide i betonen, 10 da de halvcirkulære dele ved enderne, som også er lejret i betonen, forhindrer denne glidning på grund af krumningens virkning. Armeringen kan således benyttes op til dens elastici-. tetsgrænse.

15 I de fleste tilfælde foretrækkes det at forstærke armeringen, i det mindste den nedre armering, ved at benytte to oven på hinanden lagte armeringselementer 6, 6a, der fortrinsvis omfatter det samme antal stænger, der er fire i det tilfælde, der er vist i fig. 3, og som er forbundet ved halvcirkulære 20 a dele. Disse to elementer 6, 6 er anbragt oven på hinanden og er modsat rettede således, at deres mellemliggende stænger ligger nøjagtigt oven på hinanden. Som følge heraf er de halvcirkulære dele 9, 9a eller 10, 10a ved hver ende af disse stænger 11 af de to elementer i det væsentlige på linie med hinanden.

25

Ikke-viste clips eller klemholdere eller andre forbindelsesorganer kan benyttes for at forbinde de to elementer indbyrdes.

De efter hinanden følgende krumme dele, som forbinder de parallelle, langsgående stænger, fungerer som tværgående stænger

JU

for elementet og forhindrer glidning eller forskydning. Det totale, nyttige ståltværsnit dubleres på grund af de to elementers placering oven over hinanden, hvilket tillader brugen af stænger med lille tværsnit og specielt med et tværsnit 35 på halvdelen af det normalt benyttede. Da endvidere de yderst-liggende stænger er længere end de mellemliggende stænger, omfatter armeringen otte stænger i midterområdet af blokken, d.v.s. i det område, der underkastes de højeste spændinger.

På den anden side omfatter den kun to stænger ved hver ende v'Jj 149495

·· I

O

5 i den kun lidt spændingspåvirkede del af blokken.

Den særlige form af de nedre og øvre armeringer og den kendsgerning, at de kan fremstilles uden nogen form for svejsning 5 ud fra tråd eller stænger med lille tværsnit, giver yderligere den fordel, at deres konstruktion væsentligt lettes ved, at der muliggøres en kontinuerlig fremstilling ved hjælp af en enkel maskine. Denne fremstilling kan nemt udføres med en tråd eller stang, der er viklet på en tromle og anbragt på 10 en afspolingsmaskine og fødes stykke for stykke til et bøjeorgan som bøjer tråden eller den tynde stang skiftevis til den ene og den anden side eller retning.

Fig. 4 og 5 angår en sammensat jernbanesvelle, hvoraf kun en del ses. Svellen omfatter to betonblokke, hvoraf kun blokken B er vist, hvilke blokke er forbundet ved hjælp af en forbindelsesstang E, Denne forbindelsesstang går langt ind i hver af blokkene, således at den samtidig udgør en armering for blokken.

20

Forbindelsesstangen E har et S-formet tværsnit og omfatter en krop 101, der i det væsentlige er plan og anbragt i det væsentlige i det lodrette symmetriplan Y-Y for svellen. Denne lodrette krop er, som det ses i fig. 5, ved toppen og til højre forlænget ved hjælp af en i det væsentlige vandret flange 102, medens den ved bunden og mod venstre er forlænget ved '3 en vandret flange 103. De to flanger er forbundet til kroppen ved hjælp af en krum del med en radius r, idet r er valgt 30 på en sådan måde, at flangerne kan formes ved koldformning af forbindelsesstangen. F.eks. kan der som dimension r vælges en værdi lig med omtrent to gange tykkelsen af den benyttede stålstrimmel. Det opnåede tværsnit er i det væsentlige symmetrisk med hensyn til punktet 0 (fig. 5). Forbindelsesstangen 35 E's vandrette, neutrale akse er angivet ved X-X.

f r ·! . ! 6

O

149495

Den beton, der omgiver og beklæder forbindelsestangen E, bindes ved hjælp af en armering 107 udformet som et kontinuerligt, skrueformet eller spiralformet organ. Den er endvidere forstærket ved hjælp af armeringerne 108, 109, som er anbragt i blok-5 kens øvre henholdsvis nedre del som forklaret i forbindelse med fig. 1-3.

Betonblokken omfatter endvidere et lodret bolthul 110, som åbner opadtil, og som forneden har en forankringsplade 111.

10

Sidstnævnte omfatter på kendt måde en åbning 112 med rektangulær form, hvori hovedet af en bolt 113 af "hammerhoved”-arten kan gå i indgreb. En anden skrå åbning 114 forløber mellem en sideflade af betonblokken og den nedre del af det lodrette bolthul 110, således at vand kan strømme igennem og skylle urenheder, der kan komme ind i det lodrette bolthul 110, ud. Åbningen 114 tillader også en drejning af bolthovedet under pladen 111. Denne plade 111 forstærker betonen omkring åbningen 114, som ellers ville svække betonen.

20 På hver betonblok hviler ved hjælp af hensigtsmæssige organer, der ikke er vist, en skinne R, som holdes i stilling ved hjælp af fastgørelsesorganer af enhver hensigtsmæssig art, og som i det væsentlige omfatter en enhed med en bolt 113 og en møtrik 115 og en klemme eller et fastgørelsesorgan 116, som har en vis elasticitet og fastholder skinnen i sideretningen og i lodret retning.

..i

Nedenfor angives vigtige fordele ved en sådan svelle i forhold 30 til de kendte sveller.

Det er indledningsvist interessant at sammenligne de mekaniske karakteristika for profilstængerne, der benyttes i den kendte teknik, med profilstængerne ifølge den foreliggende opfindelse.

35 - De standardiserede I-profiler har et stort lodret inertimoment, men en lille kropstykke1se. I-profildragere på f.eks.

80 x 42 mm er blevet benyttet, men den tynde krop, nemlig 7

O

U9495 3,9 mm, har reduceret deres nyttige levetid på grund af korrosion mellem blokkene. En speciel I-profildrager med en tyk krop ville give forsyningsvanskeligheder.

5 - T- eller Y-profildragere er også benyttet i stor målestok, og de har den mangel, at de er for usymmetriske med hensyn til den vandrette neutrale akse. Følgelig kan de for nemt deformeres, idet den neutrale akse er for nær ved T'ets eller Y'ets grene.

10 - En L-profildrager, som er anbragt med dens halveringsplan . . vandret, således som det fremgår af beskrivelsen til fransk * < J·.: patent nr. 1.429.382, har et stort inertimoment i forhold til stålvægten, men er meget deformerbar, da den ikke har en lodret krop. Hvis denne profildrager anbringes med én flange lodret, er den meget usymmetrisk, hvilket medfører samme mangler som i tilfældet med τ-profildrageren med et lille inertimoment i forhold til vægten.

20

En anden vigtig faktor, som gør de netop beskrevne profildragere mindre interessante, beror på deres fremstillingsmåde. Stålindustriens udvikling hen imod flade produkter medfører færre og færre profildragere af T-, U-, Y- eller L-arten i handlen, således at tilførslen af sådanne profildragere 25 bliver bekostelig for ikke at sige uberegnelig, specielt med hensyn til de specielle kvaliteter eller stålgrader, som har f 1 en høj elasticitetsgrænse, eller som modstår korrosion, hvilket ‘ ' giver væsentlige fordele ved konstruktion af forbindelses- 30 stænger for sammensatte sveller.

Det efterfølgende skema viser forskellige former og dimensioner for profildragere, profildragernes vægt pr. meter, højden, inertimomentets størrelse med hensyn til den vandrette, neutrale 35 akse og modstandsmomentet: 8 U9A95 m

X E LO in M3 M3 !N-0 CM

loor^ro rH - - - in Οχ *v ~ f- ·-. uorOrO*'»'

•H O' J" LO O l—lr—ItHLTNCO

J- in in

X E LO CM CM M3 iH IN. J- O

lo«- - - ·* ·»·»·» ·»

X CM O MO CM O CM CM iH O

HJ-rMCM J- IX in in rO CM

I—I

Ή

G

TI S Ό O O in O O O O O

•r-sSCV-LOVO OO O CO OO [>- CO

^S.

K

w> G ϋ Φ 4J 00 in •r-l (D LO CO ro ro M3 i—I O CM C'» S ~ - - - - - -μ> 0·~ J- M3 M3 M3 in M3 J- ro 00 .

Sj G

> a

G

O

♦Η

tn G S

G <1> O E

CD G p m El

Ed) EG EG E S lo

•H&0 cO > EEroEE

T5 G lO-r-i C^-i—I ·> E E

. ,i G a G Ο- M3 M3 OOTO X X ,G G M3 M3

OH >H Eh GI rH _q G CO X CO X C/3 X CO CO

H O G O -G i—I XX

•UG M3.M vO dl Q O O O

•HO -H G G CM i—I CM O O

GG X a X TI bO r-l c—I r—I O CO

G a g G G

G OG O G ·Η

S G MD > M3 > G

> O

En a

G ,α α τι oattfjjo.H

O

9 149Λ95

Hvis løsning e ifølge opfindelsen sammenlignes med løsning a, som for øjeblikket benyttes på jernbanestrækningen Paris-

Lyon, fremgår det, at for vægt, der er 15% mindre, forøges inertimomentet med 65% og modstandsmomentet med 70%, 5

Hvis den samme profildrager ifølge løsning e sammenlignes med L-profildrageren angivet i løsning c, fremgår det, at inertimomentet og modstandmomentet nærmest gøres tre gange så stort for en vægtforøgelse på knapt 15%.

10

Hvis løsning Ji sammenlignes med løsning a, fremgår det, at vægten reduceres med 45%, medens inertimomentet henholdsvis modstandsmomentet er forøget med ca. 22,5% henholdsvis 43%.

15

For smalsporede jernbaneskinner vil profildrageren for løsningen h i forhold til den kendte profildrager for løsningen b medføre en vægtbesparelse på 13% og en forøgelse af det lodrette inertimoment på ca. 65% og af modstandsmomentet på ca. 45%.

20

Den billigste profildrager er den, der er angivet ved løsningen _i, og den har, som det kan ses, ydeevner med hensyn til inertimoment og modstandmoment, der ligger noget højere end for de kendte profildragere ifølge løsning b, idet der med hensyn til den sidste løsning er en vægtbesparelse for stål på 30%, hvilket er en betydelig besparelse.

<

Det er således klart, at opfindelsen tillader en betydelig besparelse i metalvægt i et produkt, hvor der forekommer et stort forbrug, samtidig med, at den tilvejebringer en væsentlig

oU

forbedring i den tekniske ydeevne for sammensatte sveller, der gør dem i stand til at bære trafik med høj hastighed og stor akselbelastning, således at deres anvendelsesområde kan udvides.

35

Til denne vigtige fordel kan der tilføjes følgende fordele: Λ"

V

U9495 ίο o - Fremstilling i en presse eller ved koldforming af et særlig billigt, fladt produkt; - adskillelse af forankringsorganerne fra skinnefastgørelses- 5 organerne for selve svellen tillader, at man undgår en svækkelse af de sidstnævnte inde i blokken, og muliggør endvidere, at man kan belægge den fuldstændig med beton uden gab; de lodrette bolthuller i betonen er endvidere meget korte, hvilket medfører en minimal svækkelse af det tilsvarende tværsnit 10 for betonblokkene, forankringspladerne for blokkene kompenserer endvidere for denne afsvækning og udgør låse ved de mest kritiske punkter, som er skærelinierne for de lodrette og tværgående huller, forankringsboltene er ligeledes meget kortere og derfor billigere end, hvis de skulle forankres i forbindel-15 sesstangen, - S-profildragernes krumme flanger forøger såvel forbindelsesstangens stivhed som dens forbindelse til betonen samtidig med, at den dæmper knivvirkningen, som en krop alene ville 20 have, hvilken krop desuden er for fleksibel i tværretningen.

Fig. 6 og 7 viser et betonelement, som kan være en svelle T til brug for en jernbane, og hvis lodrette symmetriplan indeholdende svellens langsgående akse er angivet ved henvisningsbetegnelserne Y-Y. Armeringselementerne i betonblokken er af samme art som ovenfor beskrevet og ikke vist her.

"i I det væsentlige inden for den øvre trediedel af dens højde 30 omfatter svellen et forankringsorgan, der i det væsentlige udgøres af en stiv plade 201, som er tilstrækkeligt stærk og f.eks. konstrueret af metal eller af et hensigtsmæssigt syntetisk materiale. Denne plade er indlagt i betonen under støbningen og har, som det fremgår af fig. 6, en firkantet 35 form, idet en diagonal af denne firkant ligger vandret og indeholdes i planet Y-Y. Pladens form kan selvfølgelig afvige lidt fra en fuldstændig kvadrat og være lidt rektangulær eller have en ruder-form eller have f.eks. afrundede hjørner. Den i 11 149495 o kvadratiske form giver imidlertid mange fordele, specielt med hensyn til fremstillingen, der kan udføres praktisk taget uden spild. I denne plade er der udformet en aflang åbning 202, hvis største dimension også forløber i vandret retning 5 og parallelt med planet Y-Y.

Som det fremgår af fig. 7, har svellen et lodret bolthul 203, som er anbragt over pladen, hvilket hul stort set har et vandret tværsnit af den samme aflange form som åbningen 202 udformet to i pladen samtidig med, at det åbner sig lidt opadtil.

Anbragt under pladen er et hulrum 204, hvis dimensioner er sådanne, det tillader drejning af boltens hammerhoved, hvilket hulrum er forlænget af en til siden på tværs forløbende åbning 205, hvis højde er lidt større end bolthovedets tykkelse.

Denne til siden forløbende åbning skråner nedad og udad for at lette udtømningen af vand og spild, som skulle falde i det lodrette bolthul, og også således, at mundingen 206, gennem hvilket denne til siden forløbende åbning åbner på svellens 20 sideflade, er anbragt i nærheden af den vandrette, neutrale akse af svellens tilsvarende tværsnit, således at afsvækningen reduceres til et minimum.

25 Der er også vist en T-formet bolt 207, som omfatter et skaft 208, en kam eller låseknast 209 udformet til at låse bolten i forankringstillingen og et aflangt hammerhoved 210 til at λ.;; opnå forankringen under pladen i den på tegningen viste stilling.

30 Som omtalt ovenfor vælges dimensionerne af pladens aflange åbning således, at de er lidt større end bolthovedets dimensioner, således at hovedets indføring tillades; dimensionerne af pladen vælges på en sådan måde, at udskæringen af hullet i pladen ikke medfører en for kraftig svækkelse af denne.

35 Eksempelvis kan pladesiden a have en dimension på ca. 60 mm, såfremt åbningen har dimensionerne 20 x 40 mm.

i ' j ••/i .'•4

O

12 149495

Det er ikke nødvendigt i detaljer at beskrive et sådant organs virkemåde, der er indlysende og velkendt. Kun de særlige fordele ved dette omtales nedenfor.

5 Den kendsgerning, at man benytter en kvadratisk formet, eller i det væsentlige kvadratisk formet, plade, hvis aflange åbning er på linie med en diagonal, giver følgende fordele: - Da den aflange åbning er orienteret langs en diagonal, svækker 10 dens tilstedeværelse pladenmeget mindre, end hvis den var orienteret på den sædvanlige måde på en median for kvadratet eller for et rektangel; - Under det af bolthovedet i forankringsstillingen udøvede 15 tryk er det tværsnit af pladen, som er underkastet bøjningsspændinger på aksen Z-Z, som er vinkelret på retningen Y-Y, meget større end, hvis åbningens hovedakse og pladens medianer var sammenfaldende og orienterede på aksen Z-Z; inertimoment-forholdet for pladen til at modvirke bøjning er angivet ved: aV2-b/a-b, hvor b er lig med længden af åbningen 202. For en given styrke er en plade anbragt på denne måde derfor klart lettere og sparer mere materiale end en rektangulær plade anbragt vinkelret; 25 - Anbringelsen af pladen som vist på tegningen har den fordel, at man undgår enhver diskontinuitet for materialet (f.eks. mellem betonen og stålet) orienteret i en retning vinkelret på de isostatiske linier, når svellen underkastes vekslende 30 bøjnings og overskæringsspændinger, medens rullende belastninger passerer. Den bidrager derfor til en dæmpning af trætheden og dens virkninger på betonen.

Da pladen endvidere er anbragt i det væsentlige inden for 35 svellens øverste trediedel, kan bolten og det lodrette bolthul endvidere være meget korte, hvilket er en fordel for så vidt angår styrken af den keglestubformede pyramide, der ligger over pladen og er underkastet overskæringsspændinger, når v 13 149495

O

bolten udøver en opadrettet trækkraft, når fastgørelsesorganerne spændes på skinnen (ikke vist på tegningen). Afstanden mellem pladen og svellens øvre flade vælges imidlertid som en funktion af den tilspændingskraft, der er nødvendig til at fastgøre skinnen, og kan være mindre, efterhånden som mere elastiske skinnefastgørelsesorganer benyttes til beskyttelse af bolten imod ekscessivt store dynamiske kræfter.

Placeringen af den til siden eller på tværs forløbende åbning 10 er også fordelagtig, da mundingen, hvormed åbningen åbner ud imod svellens sideflade, er i nærheden af den vandrette, neutrale akse for svellens tilsvarende tværsnit, således at en svækning af denne reduceres til et minimum.

15

Denne tværgående åbnings højde, der er lidt større end tykkelsen af bolthovedet, gør det muligt at sikre en anbringelse af bolten uden særskilte forsigtighedsforanstaltninger.

Det foretrækkes under støbningen af svellen, at pladen holdes 20 stationær på en kerne, der fungerer som et organ til at danne det lodrette bolthul 203 ved hjælp af en stift, som danner den skrå, tværgående åbning 205. Det ses, at under støbningen holdes svellen i en omvendt stilling i forhold til den vist på tegningen, dvs. at dens bund vender opad. Den skrå stilling af den oven for omtalte stift har den fordel, at den udøver et tryk ved en kilevirkning på pladen 201. For at forbedre denne virkning under ifyldningen og vibreringen af betonen i formen, er denne stift underkastet en permanent kraft, f.eks.

3Q ved hjælp af en fjeder eller en donkraft, der virker i retning af stiftens langsgående akse. Denne nye anbringelse tillader, udover de oven for anførte fordele, at man forhindrer indtrængning af cement i åbningen, som således forbliver ren, når den afformes.

35 i

Claims (3)

14 O U9495 Patentkrav.

1. Jernbanesvelle omfattende to armerede betonblokke, der 5 er forbundet ved hjælp af en drager, som udgør en forbindelsesstang, hvis krop er i det væsentlige kontinuert i svellens langsgående symmetriplan, hvor blokkene endvidere omfatter mindst én nedre og én øvre selvstændig armering tillige med forankringsorganer til at fastspænde skinnen, hvilke forank- 10 ringsorganer har lodrette huller (110), der munder ud i betonblokkens øvre overflade, og i hvis indre part der er forankringselementer (111,201) og skrå åbninger (114,205), der under forankringselementerne, men over en spiralarmering omkring forbindelsesstangen, afgrænser hulrum (204) til at dreje 15 fastspændingsorganerne, hvilke hulrum strækker sig til en sideflade af betonblokken, kendetegnet ved, at svellen har en nedre armering (6,109), som omfatter mindst to elementer, der hver indbefatter mindst fire parallelle stålstænger (8,11), som er anbragt i samme plan og er forbundet 20 parvis ved hjælp af halvcirkler (9,10), der skiftevis er anbragt ved den ene og den anden ende af hver stålstangs længde til dannelse af en kontinuert zig-zag-linie, hvilke to armeringselementer er anbragt oven på hinanden og i modsat retning i forhold til hinanden, således at de mellemliggende stænger (11) i hvert element er anbragt nøjagtigt oven på hinanden, medens de yderstliggende stænger (8) i hvert element ved deres frie ende forløber ud forbi området for halvcirklerne (9,10), og en midterarmering, der samtidigt er formet af forbindelses-3Q stangen og spiralarmeringen (107), der er kontinuert og omgiver forbindelsesstangen (2,101), og som forbliver i en lille afstand over de to nedre armeringselementer og under de i hver betonblok (1,B) tilvejebragte forankringsorganer (111, 113).

2. Svelle ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hvert nedre armeringselement omfatter et lige antal parallelle stænger. . i O 149495 15

3. Svelle ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at de yderstiiggende stænger (8) i hvert element er længere end de mellemliggende stænger (11). Fremdragne publikationer: FR patenter nr. 920700, 1429382, 1534871 GB patent nr. 836882 US patenter nr. 1065313, 1458946, 1610601. y “Λ*,1 \ .>· ) ί fi Aa * '1 'i