EP0968330B1 - Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung - Google Patents

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EP0968330B1
EP0968330B1 EP98913717A EP98913717A EP0968330B1 EP 0968330 B1 EP0968330 B1 EP 0968330B1 EP 98913717 A EP98913717 A EP 98913717A EP 98913717 A EP98913717 A EP 98913717A EP 0968330 B1 EP0968330 B1 EP 0968330B1
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EP
European Patent Office
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track device
elevated
slab
tub
slab track
Prior art date
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EP98913717A
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English (en)
French (fr)
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EP0968330A1 (de
Inventor
Alfred Baron
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Original Assignee
Individual
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2/00—General structure of permanent way
    • E01B2/003—Arrangement of tracks on bridges or in tunnels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/002—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers
    • E01B1/004—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers with prefabricated elements embedded in fresh concrete or asphalt
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/002—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers
    • E01B1/005—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers with sleeper shoes

Definitions

  • the present invention relates to an elevated pavement slab device, especially for rail mounting and is suitable for track construction of railways, trams and for road construction, as well as for renovation of the superstructure on railway bridges and in tunnels.
  • the object of the present invention is therefore a pavement slab device, which is suitable for vertical, longitudinal and lateral forces from dynamic To cushion the effects sufficiently without the support of the track slab device to deform or destroy, with sufficient flexibility against expansions occurring due to temperature changes or Shrinkage is given.
  • an elevated pavement slab device especially for rail mounting and support, comprising at least one prefabricated panel spanning the base, with individual support elements at the ends the precast slab are provided, which are along or across the road extend, and serving to support the support elements are provided troughs rest on a solid surface or foundation and in which the support elements are recorded and attached or stored.
  • the support elements are preferably provided with an elastic covering at their ends Mistake.
  • the elastic sheathing is, for example, an elastomer, e.g. Hard rubber. This creates an elastic joint that is suitable to withstand vertical forces, Longitudinal and lateral forces from dynamic effects are strong absorbed without the risk of destroying the support. Further there is the advantage that later foundations can be set at any time by lifting the slabs and potting of the cavities in the area of the web are balanced can be. The plates can be lifted and replaced without being destroyed or be installed in another way. So the system creates one special flexibility in use.
  • Elastic water channels are preferably provided between adjacent plates. These gullies serve the troughs and through the support elements and to keep the troughs formed as dry between the Plates of liquid absorbed are conveniently drained off. In the support area no water and frost damage can occur. Bridge the gullies the free distance between adjacent precast slabs. The gullies are particularly preferably recorded in opposite slots in adjacent plates. This means that they can simply be pushed across the panels.
  • the plates have projections at their ends have and adjacent panels are arranged so that a joint through a or both cantilevers are covered.
  • This can also be a suitable one Water supply must be ensured so that water and frost damage are effective be avoided.
  • the support elements are preferably connected to the tubs by a compound.
  • This compound is preferably grout.
  • This grout that can be used in the tubs for the fixed support of the support elements can be quickly made binding, so about 2 hours after completion commissioning of the elevated carriageway slab device is possible.
  • Bars are preferably provided for additional support of the precast slab, which are arranged below the plate and in the longitudinal directions to the road and support or brace the plate. So that is a bend of the Precast panels, especially when driving with heavy locks effectively reduced.
  • the beams are provided with the support elements or with additional ones Cross bars connected or stored on it. This configuration is in particular preferred for larger plate dimensions, especially plate lengths.
  • Trapezoidal support elements are preferably provided where there is compensation an elevation (for example in curves or arches) is required.
  • an elevation for example in curves or arches.
  • the elastic sheathing with a sound-absorbing material is preferred Mistake. This allows the excitation and schail radiation of the plate reduce effectively.
  • the support elements are preferably tapered downwards, namely in width and / or depth, preferably tapered.
  • Holes are preferably provided in the plate above the tub, which lead to Serve an adjustment spindle. With this spindle the plate can be compared lift the foundation.
  • the prefabricated panel is continuous in the area of the support elements Has holes that extend vertically through the plate and the support element extend. This enables the supply of a press fluid, that subsequently serves to lift the road slab.
  • elastic spacers are arranged below the trough are. These spacers are designed to be elastic after underfilling the tub to avoid damaging the tub or the support.
  • the trough preferably has openings below for the discharge of compound the tub.
  • the flat support is on after the tub is installed the subsurface or foundation.
  • Each tray preferably takes two supporting elements of adjacent prefabricated panels on. This creates an effective bond between adjacent panels. Further the number of tubs is minimized, so that the economy increases.
  • Steel brackets are preferably fastened in the middle region of the tub.
  • the grouting mortar entered into the tub is made by the steel bracket attached that he can not come out of the tub.
  • Drainage openings are preferred in the side walls of the tub educated. This will destroy the tub and support by water or frost effectively avoided.
  • the support element provided with an elastic covering preferably rests in or on a steel structure.
  • the support or sheathing through a steel structure has the advantage that a foundation Raising the pavement of the precast slab and inserting additional ones Steel plates can be corrected.
  • the reinforcement of the slab is preferably prestressed in the transverse and longitudinal directions. This results in greater strength or stiffening of the plate.
  • the tub preferably has a rain cover made of plastic or rubber on the side. This prevents water from entering the tub.
  • the trough is particularly preferably integrated in the foundation.
  • the tub can be designed as a tub-like foundation head. Also this will further reduce costs.
  • the foundation can be as Prefabricated part with integrated tub can be installed.
  • Fig. 1 shows a plan view of an embodiment of the invention elevated pavement slab device.
  • Fig. 2 shows the elevated pavement slab device along the line A-A of Fig. 1.
  • Fig. 3 shows the raised road slab device in cross section according to Line B-B of Fig. 1.
  • Fig. 4 shows the raised road slab device in cross section in Area of a bend.
  • FIG. 5 shows a further example of a pavement slab device longitudinal support elements.
  • Fig. 6 shows another example of a pavement slab device made with beams is reinforced, in longitudinal section.
  • Fig. 7 shows a modification of Fig. 6, in which the support frame of the support elements done by a steel structure.
  • Fig. 8 shows the example of Fig. 6 in cross section.
  • Fig. 9 shows the example of Fig. 7 in cross section.
  • Fig. 10 shows a modification of Figs. 1-3 with projections 20 that are overlap.
  • FIGS. 1-3 show a raised pavement slab device according to FIG shown the invention. This pavement slab device is essential Part of precast panels 1.
  • the prefabricated panels 1 are not supported over a large area in this construction, as is customary on the road, but supported on individual foundations.
  • the distance between the supports depends on the size of the loads and according to the distances in the axis order of the traffic loads.
  • each of the slab bases can be spaced 1.80 m apart then no more than one axle load is eliminated.
  • Strips Holes (strips) for transverse laying are used for laying tiles in open terrain Strip foundations excavated. On bridges and in tunnels are common no separate foundations required.
  • the plates 1 are preferably manufactured as prefabricated concrete parts. Therefore can they are also made in winter. They have plate-shaped support elements 3 with which the plates 1 are supported downwards and laterally.
  • the support elements 3 can be designed as columns, webs or cuboids. They protrude Troughs 2, which are attached to the foundations. Instead of separate The foundations can already be tub-like on their top be trained.
  • the plate-shaped support elements are one embodiment, as shown in Figures 1-3, arranged transversely to the road. This means, that they the precast plate 1 in the direction of the front and rear in Support cross direction. In another embodiment, shown in FIG. 5 the support elements run longitudinally to the carriageway and support the precast slab sideways.
  • tubs 2 are directly on the deck or attached to the tunnel floor by underpouring.
  • Troughs 2 can also be manufactured as prefabricated concrete parts. you will be then laid using elastic spacers 14 and then with casting compound 5 so that they are vertical and horizontal Loads into the foundations on the bridge deck or on the tunnel floor can remove.
  • the plates 1 with their support elements 3 laid so that the support elements 3 protrude into the tubs 2. Are the plates 1 finally laid and aligned, so the remaining cavities the tub 2 filled with grout. So that the plates 1 on their Support elements 3 stored so that they all positions, including side impact stable can forward downward, laterally and in the longitudinal direction.
  • the parts of the support elements 3, which are in the grout, are previously covered with an elastic sheath 6 or durable with elastic Mats glued.
  • additional Retaining bracket 10 e.g. be created as reinforcement, or in the interior protrude into the tub 2.
  • prefabricated panels of different lengths e.g. 1.20; 1.80; 3.60 m (multiple of the base spacing of 0.60 m or 0.65 m) are produced, which are then combined so that approximately the length of the building is achieved. Slightly, the plates 1 can still with their Troughs are moved in the longitudinal direction against each other, so that all plates 1 lie on the structure.
  • a drain is therefore used for drainage 8 made of sheet metal or rubber as protection against water penetration and frost damage on grout and storage in the joint between the panels 1 e.g. in Halfen rails 9 attached.
  • the elastic sheathing of the support elements 3 in the area of the grout 4 allows the plate 1 to be stored with a defined elasticity. That is for even load distribution.
  • shocks, vibrations and other vibrations are deliberately cushioned and off the surface be kept away from the bridge or tunnel.
  • the grout in the tubs 2 for the support of the support elements 3rd can be made so quickly binding that about 2 hours after completion the new structure can be opened to traffic.
  • the storage of the plates 1 and 2 tubs can be seen from the outside be checked at any time.
  • the new, also lateral cavities are created when the panels are lifted because the Support elements 3 conical - tapered downwards - are formed.
  • the conical Support elements 3 allow subsequent lifting of the plate.
  • the lifting the plate 1 can be adjusted by means of adjusting spindles 11 in holes provided therefor or done by pressing.
  • the outer walls of the Troughs are formed too high and thus as an adjustment support 12 for Spindles 11 are used.
  • the foundations can therefore be set without Restriction of train traffic through the use of hydraulic special presses between plate 1 and tub 2 can be compensated for relatively quickly by the slabs, including the track, are raised and locked in the correct position become.
  • the restored plate position can then - as described above - by pressing the voids created by the lifting around the support element 3 or the web are solidified around the compression channels 15.
  • plates 1 can be replaced if they are from any Reasons e.g. have been destroyed by an accident.
  • Replacement plates of identical construction and dimensions are manufactured, the But support elements 3 are somewhat shorter than those in the first laid panels.
  • the cavities created during the new installation can be removed again fill with potting compound 4 so that the laying process of new panels less Effort required than the first time when the tubs 2 are not damaged are.
  • the dimensioning of the plate 1 does not need a fluctuating quality of the Soil to be adapted.
  • the plates 1 always get the same Thickness and reinforcement. This makes them particularly suitable for precast concepts.
  • the previous multi-layer base layer structure can be used omitted, since a transverse one is used to accommodate the elevated superstructure monolithic strip foundation without additional formwork for storage the tub 2 is sufficient. If necessary, the foundation head can be used as Tub 2 are formed so that a separate tub part is omitted. On strip foundation placed in this way until the depth of frost on grown soil is likely to be more resistant to subsidence and flooding be as a poured base.
  • the slabs can be placed on piles come to rest with tub-like pile heads, or the Pile head is designed to receive the tub 2. Soil exchange and Earth dams are then not required.
  • the raised plate 1 makes the use of herbicides unnecessary, because it is not stored on the earth, so that the groundwater is protected.
  • the system for the rehabilitation of the Oberau on bridges is ideal. Because part of the ballast lying on the bridge can be between the troughs below remain on the plate as ballast. This ballast prevents the Bridge structures due to the relatively large for the own weight of the bridge Bulge pre-tension by creeping. Also reduce the cost of that Dispose of the entire ballast.
  • the excitation and sound radiation of the plate 1 can be selected reduce the properties of the elastic sheath 6.
  • the sound radiation on the surface can be sound absorbing material permanently applied directly to the plates 1. But also the subsequent one Arrangement of absorbent bodies on the surface is possible.
  • tubs 2 can be lifted non-destructively and the inner encapsulation can be removed can - by producing conically tapered inner parts - are also the tubs 2 reusable.
  • tubs 2 So far in arches because of possible lateral deviation with the foundation not firmly connected tubs 2 due to temperature stresses in the track concerns should exist, the tubs 2 can be additionally graveled in the forehead area become.
  • the present invention can also when renovating the superstructure on bridges, in tunnels and on free routes are used in particular in combination with the bars 19 of FIGS. 6-9.
  • the system can also be useful for the superstructure of trams and modified used in road construction, especially in cities, since the road crossing Pipes of gas, water, electricity, telephone, etc. easily underpassed can be.
  • the conventional sleeper and base course construction in railway line construction can calculate those areas of application through comparative calculations be determined in which the application of the new system is more cost-effective than the previous superstructure.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung, insbesondere zur Schienenhalterung und eignet sich für den Streckenbau von Eisenbahnen, Straßenbahnen und für den Straßenbau, sowie für die Sanierung des Oberbaus auf Eisenbahnbrücken und in Tunnels.
Aus der DE 26 21 793 C2 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen einer Rost- bzw. Plattenverbundkonstruktion aus vorgespannten Betonfertigteilen, insbesondere für Fahrbahndecken, Plätze oder dergleichen bekannt. Dabei werden die Fugen zwischen den Betonfertigteilen nach dem Aneinanderfügen und Ausrichten der Betonfertigteile vorgespannt. Das Verfahren ist jedoch insofern nachteilig als die Platten auf dem Boden ruhen und eine ausreichende Flexibilität gegenüber Temperaturveränderungen nicht erreicht werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher eine Fahrbahnplattenvorrichtung, die geeignet ist, Vertikalkräfte, Längskräfte und Seitenkräfte aus dynamischen Einwirkungen ausreichend abzufedern, ohne die Auflage der Fahrbahnplattenvorrichtung zu verformen oder zu zerstören, wobei eine ausreichende Flexibilität gegenüber aufgrund von Temperaturänderungen eintretenden Dehnungen bzw. Schrumpfungen gegeben ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung, insbesondere zur Schienenhalterung und -auflagerung, aufweisend mindestens eine den Grund frei überspannende Fertigteilplatte, wobei einzelne Stützelemente an den Enden der Fertigteilplatte vorgesehen sind, die sich längs oder quer zur Fahrbahn erstrecken, und zur Auflagerung der Stützelemente dienende Wannen vorgesehen sind, die auf einem festen Untergrund bzw. Fundament ruhen und in welchen die Stützelemente aufgenommen und befestigt bzw. aufgelagert sind.
Mit der erfindungsgemäßen aufgeständerten Fahrbahnplattenvorrichtung kommt ein neues Oberbauverfahren für den Streckenbau bei Eisenbahnen, Straßenbahnen und im Straßenbau zum Einsatz. Statt der bislang bekannten Schwellen oder großflächig gelagerter Fahrbahnplatten, wie sie aus der DE 26 21 793 C2 bekannt sind, werden erfindungsgemäß Fertigteilplatten an ihren Enden mit Stützelementen versehen, die an den Plattenenden nach unten abstehen und in Wannen aufgenommen bzw. aufgelagert sind. Die Stützelemente werden in den Wannen aufgenommen, justiert und dann gegebenenfalls ausgegossen, um einen Verbund zu schaffen.
Die Stützelemente sind an ihren Enden bevorzugt mit einer elastischen Ummantelung versehen. Die elastische Ummantelung ist beispielsweise ein Elastomer, z.B. Hartgummi. Dadurch entsteht ein elastisches Gelenk, das geeignet ist, Vertikalkräfte, Längskräfte und Seitenkräfte aus dynamischen Einwirkungen stark abgefedert aufzunehmen, ohne die Gefahr der Zerstörung des Auflagers. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß spätere Fundamentsetzungen jederzeit durch Anheben der Platten und Vergießen der im Stegbereich entstehenden Hohlräume ausgeglichen werden können. Die Platten können zerstörungsfrei angehoben, ausgetauscht oder anderweitig neu eingebaut werden. Somit schafft das System eine besondere Flexibilität im Einsatz.
Zwischen benachbarten Platten sind bevorzugt elastische Wasserrinnen vorgesehen. Diese Wasserrinnen dienen dazu, die Wannen und die durch die Stützelemente und die Wannen gebildeten Auflager trocken zu halten, da zwischen den Platten aufgenommene Flüssigkeit bequem abgeführt wird. Im Auflagerbereich können keine Wasser- und Frostschäden auftreten. Die Wasserrinnen überbrükken den freien Abstand benachbarter Fertigteilplatten. Die Wasserrinnen sind besonders bevorzugt in gegenüberliegenden Schlitzen benachbarter Platten aufgenommen. Dadurch können Sie einfach quer in die Platten eingeschoben werden.
Ferner ist es alternativ bevorzugt, daß die Platten an ihren Enden Auskragungen aufweisen und benachbarte Platten so angeordnet sind, daß eine Fuge durch eine oder beide Auskragungen überdeckt ist. Auch hiermit kann eine geeignete Wasserführung sichergestellt werden, so daß Wasser- und Frostschäden wirksam vermieden werden.
Die Stützelemente sind bevorzugt mit den Wannen durch ein Verbundmittel verbunden. Dieses Verbundmittel ist bevorzugt Vergußmörtel. Dieser Vergußrnörtel, der in den Wannen für die fixierte Auflagerung der Stützelemente dient, kann schnell bindend hergestellt werden, so daß etwa 2 Stunden nach der Fertigstellung eine Inbetriebnahme der aufgeständerten Fahrbahnplattenvorrichtung möglich ist.
Vorzugsweise sind zur zusätzlichen Abstützung der Fertigteilplatte Balken vorgesehen, die unterhalb der Platte und in Längsrichtungen zur Fahrbahn angeordnet sind und die Platte abstützen bzw. aussteifen. Damit ist eine Biegung der Fertigteilplatten, insbesondere bei Befahrung mit schweren Locks wirksam verringert. Die Balken werden mit den Stützelementen bzw. mit zusätzlich vorgesehenen Querholmen verbunden bzw. darauf gelagert. Insbesondere ist diese Ausgestaltung bei größeren Plattenabmessungen, insbesondere Plattenlängen bevorzugt.
Trapezförmige Stützelemente sind bevorzugt dort vorgesehen, wo ein Ausgleich einer Überhöhung (beispielsweie in Kurven bzw. Bögen) erforderlich ist. Damit wird auch in Bögen die Auflagerung der elastischen Schicht auf der ganzen Wannenbreite mit etwa der gleichen Einbindetiefe in das Verbundmittel möglich.
Bevorzugt ist die elastische Ummantelung mit einem schallabsorbierenden Material versehen. Dadurch läßt sich die Erregung und Schailabstrahlung der Platte wirksam reduzieren.
Die Stützelemente sind bevorzugt nach unten verjüngt, und zwar in der Breite und/oder Tiefe, bevorzugt konisch zulaufend.
Bevorzugt sind in der Platte oberhalb der Wanne Löcher vorgesehen, die zur Aufnahme einer Justierspindel dienen. Mit dieser Spindel läßt sich die Platte gegenüber dem Fundament anheben.
Es ist bevorzugt, daß die Fertigteilplatte im Bereich der Stützelemente durchgehende Bohrungen aufweist, die sich vertikal durch die Platte und das Stützelement erstrecken. Dadurch ist die Möglichkeit der Zufuhr eines Pressfluids gegeben, das nachträglich zum Anheben der Fahrbahnplatte dient.
Es ist ferner bevorzugt, daß unterhalb der Wanne elastische Abstandshalter angeordnet sind. Diese Abstandshalter sind elastisch ausgebildet, um nach Unterfüllung der Wanne eine Beschädigung der Wanne bzw. des Auflagers zu vermeiden.
Die Wanne hat bevorzugt Öffnungen zum Austragen von Verbundmittel unterhalb der Wanne. Dadurch ist nach Montage der Wanne deren plane Auflage auf dem Untergrund bzw. Fundament sichergestellt.
Bevorzugt nimmt jede Wanne zwei Stützelemente benachbarter Fertigteilplatten auf. Dadurch ist ein wirksamer Verbund benachbarter Platten geschaffen. Ferner ist die Anzahl der Wannen minimiert, so daß die Wirtschaftlichkeit steigt.
Bevorzugt sind in der Wanne in ihrem mittleren Bereich Stahlbügel befestigt. Der in die Wanne eingetragene Vergußmörtel wird durch die Stahlbügel derart befestigt, daß er sich nicht aus der Wanne lösen kann.
In der Wanne sind bevorzugt in ihren Seitenwandungen Entwässerungsöffnungen gebildet. Dadurch wird eine Zerstörung von Wanne und Auflager durch Wasser bzw. Frost wirksam vermieden.
Das mit einer elastischen Ummantelung versehene Stützelement ruht bevorzugt in bzw. auf einer Stahlkonstruktion. Die Auflagerung bzw. Ummantelung durch eine Stahlkonstruktion bringt den Vorteil, daß eine Fundamentsetzung durch Anhebung der Fahrbahn der Fertigteilplatte und Einschieben zusätzlicher Stahlplatten korrigiert werden kann.
Die Bewehrung der Platte ist bevorzugt in Querrichtung und Längsrichtung vorgespannt. Dadurch ergibt sich eine größere Festigkeit bzw. Versteifung der Platte.
Die Wanne hat bevorzugt seitlich einen Regenschutz aus Kunststoff oder Gummi. Dadurch ist ein Eintrag von Wasser in die Wanne vermieden.
Besonders bevorzugt ist die Wanne im Fundament integriert. Beispielsweise kann die Wanne als wannenartiger Fundamentkopf ausgestaltet werden. Auch dadurch wird eine weitere Kostendämpfung bewirkt. Das Fundament kann als Fertigteil mit integrierter Wanne montiert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen aufgeständerten Fahrbahnplattenvorrichtung.
Fig. 2 zeigt die aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung gemäß der Linie A-A von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt die aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung im Querschnitt gemäß Linie B-B von Fig. 1.
Fig. 4 zeigt die aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung im Querschnitt im Bereich eines Bogenstücks.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel einer Fahrbahnplattenvorrichtung mit längsverlaufenden Stützelementen.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel einer Fahrbahnplattenvorrichtung, die mit Balken verstärkt ist, im Längsschnitt.
Fig. 7 zeigt eine Modifikation von Fig. 6, bei der die Auflagereinfassung der Stützelemente durch eine Stahlkonstruktion erfolgt.
Fig. 8 zeigt das Beispiel von Fig. 6 im Querschnitt.
Fig. 9 zeigt das Beispiel von Fig. 7 im Querschnitt.
Fig. 10 zeigt eine Modifikation von Fig. 1 - 3 mit Auskragungen 20, die sich überlappen.
In den Figuren 1 - 3 ist eine aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung gemäß der Erfindung gezeigt. Diese Fahrbahnplattenvorrichtung weist als wesentlichen Bestandteil Fertigteilplatten 1 auf.
Die Fertigteilplatten 1 werden bei dieser Konstruktion nicht großflächig aufgelagert, wie es bei der Straße üblich ist, sondern auf einzelnen Fundamenten abgestützt. Der Abstand der Unterstützungen richtet sich nach der Größe der Belastungen und nach den Abständen in der Achsfolge der Verkehrslasten.
Da bei der Eisenbahn die Achsabstände selten geringer sind als drei übliche Schwellenabstände von je etwa 60 cm Länge, bietet es sich an, als Plattenlänge in Längsrichtung drei Stützpunktabstände von ca. 3 x 60 = 180 cm Länge zu wählen. Bei dieser Wahl kann auf jeden der Plattenstützpunkte in 1,80 m Abstand dann nicht mehr als eine Achslast entfallen. Die Plattenlänge kann aber auch auf geraden Strecken ein beliebiges Vielfaches des Schwellenabstandes betragen, z.B. 9 x 60 = 540 cm. Bei größeren Plattenlängen können zusätzliche Balken 19, wie in Fig. 6, 7, 8, 9 gezeigt, angebracht werden.
Durch die Angabe von zulässiger Achslast und zulässiger Baugrundbeanspruchung ist die Fundamentgröße eindeutig bestimmt. Die Dimensionierung der Platte 1 selbst ist nur geringfügig durch Steifigkeit der Schienenankopplung beeinflußt. Auch sie ergibt sich im wesentlichen durch die Größe der zulässigen Achslast.
Zur Plattenverlegung im freien Gelände werden Löcher (Streifen) für querliegende Streifenfundamente ausgehoben. Auf Brücken und in Tunnels sind üblicherweise keine gesonderten Fundamente erforderlich.
Die Platten 1 werden vorzugsweise als Betonfertigteile hergestellt. Daher können sie auch im Winter gefertigt werden. Sie weisen plattenförmige Stützelemente 3 auf, mit denen sich die Platten 1 nach unten und seitlich abstützen. Die Stützelemente 3 können als Säulen, Stege oder Quader ausgebildet sein. Sie ragen in Wannen 2 hinein, die auf den Fundamenten befestigt sind. Statt gesonderter Wannen können die Fundamente selbst an ihrer Oberseite bereits wannenartig ausgebildet sein. Die plattenförmigen Stützelemente sind eine Ausführungsform, wie sie in den Figuren 1 - 3 gezeigt ist, quer zur Fahrbahn angeordnet. Dies bedeutet, daß sie die Fertigteilplatte 1 in Fahrbahnrichtung vorne und hinten in Querrichtung abstützen. In einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 5 gezeigt ist, verlaufen die Stützelemente längs zur Fahrbahn und stützen die Fertigteilplatte seitlich ab.
Auf Brücken und in Tunnels werden die Wannen 2 direkt auf dem Deck oder dem Tunnelboden durch Untergießung befestigt.
Auch die Wannen 2 können als Betonfertigteile hergestellt werden. Sie werden dann unter Verwendung von elastischen Abstandhaltern 14 verlegt und anschließend mit Vergußmasse 5 untergossen, so daß sie die vertikalen und horizontalen Lasten in die Fundamente auf das Brückendeck oder auf den Tunnelboden abtragen können.
Zur Herstellung der Fahrbahn werden die Platten 1 mit ihren Stützelementen 3 so verlegt, daß die Stützelemente 3 in die Wannen 2 hineinragen. Sind die Platten 1 endgültig verlegt und ausgerichtet, so werden die verbleibenden Hohlräume der Wanne 2 mit Vergußmörtel verfüllt. Damit sind die Platten 1 auf ihren Stützelementen 3 so gelagert, daß sie alle Einwirkungen, auch Seitenstöße lagestabil nach unten, seitlich und in Längsrichtung weiterleiten können.
Die Teile der Stützelemente 3, die in dem Vergußmörtel stecken, werden vorher mit einer elastischen Ummantelung 6 überzogen oder dauerhaft haltbar mit elastischen Matten beklebt.
Zur Stabilisierung der ausgehärteten Vergußmasse 4 in der Wanne 2 können zusätzliche Haltebügel 10 z.B. als Bewehrung geschaffen werden, bzw. in den Innenraum der Wanne 2 hineinragen.
Um für jede beliebige Tragwerkslänge die Anpassung so zu gestalten, daß keine Überstände vorhanden sind, können Plattenfertigteile von verschiedenen Längen, z.B. 1,20; 1,80; 3,60 m (Vielfaches der Stützpunktabstände von 0,60 m oder 0,65 m) hergestellt werden, die dann so kombiniert werden, daß in etwa die Bauwerkslänge erreicht wird. Geringfügig können die Platten 1 dann noch mit ihren Trögen in Längsrichtung gegeneinander verschoben werden, so daß alle Platten 1 auf dem Tragwerk liegen.
Aus Gründen der Dauerfestigkeit dürfte in Gleislängs- und querrichtung eine mittige Vorspannung der Platten 1 erforderlich werden, wenn man Risse und das Auftreten von Zugspannungen im Beton vermeiden möchte.
Die Wasserabführung ist so zu gewährleisten, daß kein Wasser in die Lagerung der Platte 1 in der Wanne 2 eintritt. Zur Entwässerung wird deshalb eine Rinne 8 aus Blech oder Gummi als Schutz gegen Wassereindringen und Frostschäden am Vergußmörtel und der Lagerung in der Fuge zwischen den Platten 1 z.B. in Halfenschienen 9 angebracht. Alternativ können Auskragungen 20 an den Plattenenden vorgesehen sein, wie in Fig. 10 gezeigt, welche entweder allein oder zusammen die Fuge zwischen den Platten überbrücken.
Die elastische Ummantelung der Stützelemente 3 im Bereich des Vergußmörtels 4 läßt die Platte 1 gezielt mit einer definierten Elastizität lagern. Damit ist für eine gleichmäßige Lastverteilung gesorgt. Außerdem können Stöße, Erschütterungen und sonstige Schwingungserscheinungen gezielt abgefedert und vom Untergrund der Brücke oder dem Tunnel ferngehalten werden.
Die Vergußmörtel in den Wannen 2 für die Auflagerung der Stützelemente 3 können so schnellbindend hergestellt werden, daß etwa 2 Std. nach der F'ertigstellung das neue Bauwerk dem Verkehr übergeben werden kann.
Durch die Anwesenheit der elastischen Ummantelung 6 als eine Art Gummigelenk 7 bzw. elastischen Gelenkes 7 führen unterschiedliche Setzungen der Fundamente nicht zu Zerstörungen der Vergußmasse 4 und damit nicht zur Zerstörung der Lagerung.
Selbst unterschiedliche Setzungen der Fundamente belasten die Platten 1 nicht zusätzlich, sondern bewirken lediglich Gleislagefehler, die je nach Anforderung beliebig genau beseitigt werden können, ohne Zwischenlagen in den Schienenbefestigungen zu ändern. Die Platten können angehoben werden durch Justierspindeln oder hydraulische Pressen.
Auch Durchbiegungen der Platte 1 und ihre Temperaturdehnung führen wegen des elastischen Gelenkes 7 nicht zur Zerstörung der Lagerung im Vergußmörtel. Längskräfte aus Dehnungen infolge Temperaturschwankung der Platte 1 werden durch die Nachgiebigkeit des elastischen Gelenkes 7 in Längsrichtung abgebaut.
Die Lagerung der Platten 1 und Wannen 2 kann durch äußere Sicht von der Seite jederzeit kontrolliert werden.
Durch die Trennung der Stützelemente 3 von dem Vergußmörtel mittels der elastischen Ummantelung 6 lassen sich auch später Setzungen der Fundamente ausgleichen, indem die Platten 1 durch Hebung wieder in die richtige Position gebracht und anschließend die neu entstandenen Hohlräume wieder vergossen bzw. durch dafür vorgesehene Verpressungskanäle 15 verpreßt werden.
Die neuen, auch seitlichen Hohlräume entstehen bei der Plattenhebung, weil die Stützelemente 3 konisch - nach unten verjüngt - ausgebildet werden. Die konischen Stützelemente 3 erlauben die nachträgliche Anhebung der Platte. Das Anheben der Platten 1 kann mittels Justierspindeln 11 in dafür vorgesehenen Löchern oder durch Pressen geschehen. In Bögen können die Außenwände der Wannen überhöht ausgebildet werden und somit als Justierabstützung 12 für Spindeln 11 verwendet werden.
Bei wichtigen Bahnstrecken können deshalb Setzungen der Fundamente ohne Einschränkung des Zugverkehrs durch den Einsatz von hydraulischen Spezialpressen zwischen Platte 1 und Wanne 2 relativ schnell ausgeglichen werden, indem die Platten samt Gleis angehoben in die richtige Lage justiert und arretiert werden. Die wiederhergestellte Plattenlage kann dann - wie zuvor beschrieben - durch Verpressen der durch das Anheben entstandenen Hohlräume um das Stützelement 3 bzw. den Steg herum über die Verpressungskanäle 15 verfestigt werden.
Weiterhin können Platten 1 ausgewechselt werden, falls sie aus irgendwelchen Gründen z.B. durch einen Unfall zerstört worden sind. Zu diesem Zweck müssen Ersatzplatten identischer Bauweise und Abmessung hergestellt werden, deren Stützelemente 3 aber etwas kürzer sind als die bei den erstverlegten Platten. Die dadurch bei der neuen Verlegung entstehenden Hohlräume lassen sich wieder mit Vergußmasse 4 ausfüllen, so daß der Verlegevorgang neuer Platten weniger Aufwand erfordert als beim ersten Mal, wenn die Wannen 2 nicht beschädigt sind.
In Bögen können, wie in Fig. 4 gezeigt, zum Ausgleich der Überhöhung trapezförmige Stützelemente 13 verwendet werden. Damit wird auch in Bögen die Auflagerung der elastischen Schicht auf der ganzen Wannenbreite mit etwa der gleichen Einbindetiefe in die Vergußmasse 4 möglich.
Durch ausreichend kurze Wahl der Plattenlänge kann die gesonderte Herstellung verwundener Platten 1 für Übergangsbögen vermieden werden. Die Höhenlage der Schienenbefestigungen ist dann nur geringfügig zu korrigieren, um die Anpassung an die Verwindung zu erzielen.
Die Dimensionierung der Platte 1 braucht nicht einer schwankenden Güte des Baugrundes angepaßt zu werden. Die Platten 1 erhalten also immer die gleiche Dicke und Bewehrung. Damit eignen sie sich besonders gut für Fertigteilkonzepte.
Bei normalen Bodenverhältnissen kann der bisherige mehrschichtige Tragschichtenaufbau entfallen, da zur Aufnahme des geständerten Oberbaus ein quer liegendes monolitisches Streifenfundament ohne weitere Schalung für die Lagerung der Wanne 2 ausreichend ist. Gegebenenfalls kann der Fundamentkopf gleich als Wanne 2 ausgebildet werden, so daß ein gesondertes Wannenteil entfällt. Ein solcherart bis Frosttiefe auf gewachsenem Boden eingebrachtes Streifenfundament dürfte gegen Setzungen und Unterspülungen bei Überschwemmungen widerstandsfähiger sein als ein geschütteter Unterbau.
Zum Herstellen der Querfundamente mit Wannenkopf oder zur Wannenauflagerung im freien Gelände sind keine großen Erdbewegungen erforderlich, da die großflächige Auflagerung, wie im Straßenbau, vermieden wird. Bei schlechterem Baugrund vergrößert und/oder vertieft man einfach das im Plattenabstand quer einzubauende Streifenfundament bis zur festen Tragschicht.
In moorigen oder sandigen Streckenbereichen können die Platten auf Pfählen mit wannenartig ausgebildeten Pfahlköpfen zu liegen kommen, oder aber der Pfahlkopf wird zur Aufnahme der Wanne 2 ausgebildet. Bodenaustausch und Erddämme sind dann nicht erforderlich.
Mit dem Wegfall von Tragschichten und Dämmen wird weniger Baugrund für den Bahnkörper benötigt. Auch wird die Nutzung landwirtschaftlicher Flächen weniger eingeschränkt.
Die aufgeständerte Platte 1 macht den Einsatz von Herbiziden entbehrlich, denn sie lagert nicht auf der Erde, so daß das Grundwasser geschont wird.
Die Durchführung von Leitungen und Rohren quer zum Gleis ist nahezu kostenfrei möglich.
Mit der aufgeständerten Plattenkonstruktion ist es möglich, das bisherige Schottergleis auf Eisenbahnbrücken zu ersetzen, selbst wenn das im Anschluß an die Brücke verlegte Schottergleis weiterhin erhalten bleiben soll. Eine solche Maßnahme kann sinnvoll sein, wenn der Schotter wegen des Fehlens von Unterschottermatten vorzeitig verschlissen ist; denn die aufgeständerte Bauweise läßt lange wartungsfreie Perioden erwarten.
Da die aufgeständerten Platten 1 leichter sind als das zuvor verlegte Schottergleis, bietet sich das System zur Sanierung des Oberaues auf Brücken an. Denn ein Teil des auf der Brücke liegenden Schotters kann zwischen den Wannen unterhalb der Platte als Ballast verbleiben. Dieser Ballast verhindert, daß sich die Brückentragwerke infolge der für das Brückeneigengewicht relativ zu großen Vorspannung durch Kriechen aufwölben. Auch reduzieren sich die Kosten für die Entsorgung des gesamten Schotters.
Bei einer Länge der Wanne 2 von 2,60 m und einer Breite von 70 cm wird infolge der Achslast unterhalb der Wanne 2 bei einem Wannenabstand von 1,80 m etwa die gleiche Pressung erzeugt, die bei gleicher Achslast im Querschwellengleis unterhalb des Schotters entsteht. Deshalb werden Schutzbeton und Abdichtung auf Brücken durch die aufgeständerte Plattenkonstruktion nicht stärker beansprucht als beim Schottergleis.
Die Erregung und Schallabstrahlung der Platte 1 läßt sich durch besondere Wahl der Eigenschaften der elastischen Ummantelung 6 reduzieren. Zur Verminderung der Schallabstrahlung an der Oberfläche kann schallabsorbierendes Material direkt auf die Platten 1 dauerhaft aufgebracht werden. Aber auch die nachträgliche Anordnung von absorbierenden Körpern an der Oberfläche ist möglich.
Um Anregungen des Fahrzeuges durch ungleichmäßige Einsenkungen der Räder in Plattenmitte und über den Auflagern zu vermeiden, lassen sich Durchbiegung der Platte 1 und Elastomersteifigkeit der Stützelemente 6 so abstimmen, daß die Einsenkungen des Rades in Plattenmitte und am Ende der Platte - zumindest aus statischer Sicht - gleich groß sind.
Wiederverwendung der Platten 1 in anderen Gleisen ist möglich. Wenn die Wannen 2 zerstörungsfrei abhebbar sind und der innere Verguß herausgelöst werden kann - durch Herstellung konisch zulaufender Innenteile - sind auch die Wannen 2 wiederverwendbar.
Soweit in Bögen wegen möglichen seitlichen Ausweichens mit dem Fundament nicht fest verbundener Wannen 2 infolge Temperaturspannungen im Gleis Bedenken bestehen sollten, können die Wannen 2 im Stirnbereich zusätzlich umschottert werden.
Durch die Entwässerungsrinne im Fugenbereich zwischen den Platten kann kein Wasser im Lagerbereich der Platten und in die Wanne eindringen, so daß Wasser- und Frostschäden nicht auftreten können.
Die vorliegende Erfindung kann neben der Anwendung für Neubaustrecken auch bei der Sanierung des Oberbaus auf Brücken, in Tunnels und auf freien Strecken eingesetzt werden insbesondere in Kombination mit den Balken 19 von Fig. 6 - 9. Ebenso sinnvoll kann das System für den Oberbau von Straßenbahnen und modifiziert im Straßenbau, vor allem in Städten verwendet werden, da die straßenkreuzenden Rohre von Gas, Wasser, Strom, Telefon, etc. problemlos unterführt werden können.
Neben den beschriebenen technischen Vorteilen der vorliegenden Erfindung gegenüber der herkömmlichen Schwellen- und Tragschichtenbauweise im Bahnstreckenbau können durch kalkulatorische Gegenüberstellungen jene Anwendungsgebiete ermittelt werden, in denen die Anwendung des neuen Systems kostengünstiger ist als die bisherige Oberbauweise.
Dabei sind neben den Neubaukosten die Lebensdauer, die Wartung, die Setzungsgefahr, die Reparaturanfälligkeit, die Störungen im Zugverkehr usw. in die Kalkulation des elastischen, aber verformungsarmen, neuen Systems unter dynamischen Einwirkungen einzubeziehen.
Es ist durchaus vorstellbar, daß die Einführung der vorliegenden Erfindung den Bahnstreckenbau vollkommen revolutionieren wird. Denn jetzt schon ist absehbar, daß die Anwendung der neuen Bauweie beispielsweise in Strecken durch Moor-, Torf-und Sandgebiete in Verbindung mit einer rationellen Pfahlfundierung kostengünstiger ist als die bisherige Plattenbauweise.
Auch die Sanierung des Oberbaus bei Brücken und Tunnelstrecken durch das neue Verfahren dürfte auf lange Sicht kostengünstiger sein als die bisherige Schwellen- und Schotterbauweise.
Bei richtiger Anwendung des neuen Oberbausystems der vorliegenden Erfindung im Bahnstreckenbau und bei Oberbausanierungen auf Brücken und in Tunnels könnten erhebliche Kosten eingespart und Zeitverzögerungen im Zugverkehr minimiert werden.

Claims (20)

  1. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung, insbesondere zur Schienenauflagerung und -halterung, aufweisend mindestens eine den Grund frei überspannende Fertigteilplatte (1), wobei einzelne Stützelemente (3) an den Enden der Fertigteilplatte (1) vorgesehen sind, die sich längs oder quer zur Fahrbahn erstrecken, und die Fertigteilplatte (1) aufständern bzw. nach unten und seitlich abstützen, und wobei zur Auflagerung der Stützelemente (3) dienende Wannen (2) vorgesehen sind, die auf einem Untergrund bzw. Fundament ruhen und in welchen die Stützelemente (3) aufgenommen und befestigt bzw. aufgelagert sind.
  2. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (3) an ihren Enden mit einer elastischen Ummantelung (6) versehen sind.
  3. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Platten (1) elastische Wasserrinnen (8) vorgesehen sind, die in gegenüberliegenden Schlitzen (9) benachbarter Planen aufgenommen sind.
  4. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Platten (1) an ihren Enden Auskragungen (20) aufweisen und benachbarte Platten (1) so angeordnet sind, daß eine Fuge zwischen ihnen durch eine oder beide Auskragungen (20) überdeckt ist.
  5. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (3) mit den Wannen (2) durch ein Verbundmittel (4) verbunden sind.
  6. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der Fertigteilplatte (1) Balken (19) vorgesehen sind, die unterhalb der Platte (1) und in Längsrichtung der Fahrbahn angeordnet sind und die Platte abstützen bzw. aussteifen.
  7. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte Stützelemente (13) trapezförmig ausgestaltet sind.
  8. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Ummantelung (6) ein schallabsorbierendes Material enthält.
  9. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (3) nach unten verjüngt sind, und zwar in der Breite und/oder Tiefe, bevorzugt konisch zulaufen.
  10. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fertigteilplatte (1) oberhalb der Wanne (2) Löcher (11) vorgesehen sind, die zur Aufnahme einer Justierspindel dienen.
  11. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigteilplatten (1) im Bereich der Stützelemente (3) durchgehende Bohrungen (15) aufweist, die sich vertikal durch die Platte (1) und das Stützelement (3) erstrecken.
  12. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Wanne (2) elastische Abstandshalter (14) angeordnet sind.
  13. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) Öffnungen (16) hat zum Austragen von Verbundmittel unterhalb der Wanne.
  14. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wanne (2) zwei Stützelemente (3) benachbarter Fertigteilplatten (1) aufnimmt.
  15. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wanne in ihrem mittleren Bereich ein Stahlbügel (10) befestigt ist.
  16. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wanne (2) in den Seitenwandungen Entwässerungsöffnungen (18) gebildet sind.
  17. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer elastischen Ummantelung (6) versehene Stützelement (3) in bzw. auf einer Stahlkonstruktion (21) ruht.
  18. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewehrung der Platte (1) in Querrichtung und Längsrichtung vorgespannt ist.
  19. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) seitlich einen Regenschutz (22) aus Kunststoff oder Gummi hat.
  20. Aufgeständerte Fahrbahnplattenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne in dem Fundament integriert ist, z.B. als wannenartiger Fundamentkopf.
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