EP1114221A1 - Schwellenrahmen für eine gleisanlage für schienengebundene fahrzeuge, insbesondere für einen schotteroberbau - Google Patents

Schwellenrahmen für eine gleisanlage für schienengebundene fahrzeuge, insbesondere für einen schotteroberbau

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EP1114221A1
EP1114221A1 EP99969131A EP99969131A EP1114221A1 EP 1114221 A1 EP1114221 A1 EP 1114221A1 EP 99969131 A EP99969131 A EP 99969131A EP 99969131 A EP99969131 A EP 99969131A EP 1114221 A1 EP1114221 A1 EP 1114221A1
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EP
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rail
transverse
frame according
sleepers
sleeper
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EP99969131A
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Peter Dr. Ing. Plica
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Individual
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Publication of EP1114221B1 publication Critical patent/EP1114221B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/28—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone
    • E01B3/38—Longitudinal sleepers; Longitudinal sleepers integral or combined with tie-rods; Combined longitudinal and transverse sleepers; Layers of concrete supporting both rails

Definitions

  • the invention relates to a sleeper frame for a track system for rail-bound vehicles, in particular for a ballast track, with the features of the preamble of claim 1.
  • a railway superstructure is known from AT-PS 377 806, in which individual frame elements are strung together, each rail being mounted on a frame element by means of a plurality of supports.
  • the frame elements can be connected by means of dowels on the end faces to absorb larger transverse forces.
  • the reinforcement of these elements which are made of prestressed concrete, is carried out by tendons, each of which runs in a straight line between two opposite end faces of the element.
  • This construction has the disadvantage that a connection of the frame elements is also required to absorb high transverse forces, which requires a corresponding manufacturing and assembly effort.
  • the relatively large spacing of the rail supports within an element when subjected to a load on a wheel of a rail vehicle results in corresponding vibrations as a result of the different deflection behavior of the rail.
  • the production as a prestressed concrete part with reinforcement elements running in the longitudinal and transverse directions requires the tensioning in two directions perpendicular to each other. This also means a considerable manufacturing effort.
  • the present invention is therefore based on the object of creating a sleeper frame for a track system for rail-bound vehicles, in particular for a ballast superstructure, in which no complex connection of the sleeper frames in the transverse joints or highly elastic rail supports in the area of the rail fastenings is necessary, even with high transverse forces, and a decrease in the frequency of those generated in the rail vehicle
  • the particular advantages of the sleeper frame according to the invention consist in that the rail fastenings placed on the outside of the frame edge on the one hand reduce the vertical gap in the transverse joint to such an extent that a connection between the sleeper frames can be dispensed with; In addition, the distance between the rail fastenings is considerably increased in this way, with the result that the frequency of vibrations is reduced accordingly.
  • the outer rail supports in the area of the rail fastenings have a high stiffness and the middle rail supports have a low stiffness, the surface of the middle rail support being significantly higher than that of the outer rail supports before the rail assembly, so that the rail fastenings are tightened the middle rail support is compressed to the level of the outer rail support and receives a compressive prestress.
  • Transverse sleepers (1) and / or the side members (2) are provided with an elastic material, preferably an elastic mat. This ensures that the elastic mat arranged under the sleeper frame largely takes on the required vertical rail depression and therefore the rail can be firmly connected to the sleeper frame by the rigid, outer rail supports and secured against tipping. The vertical rail deformation between the rail fastenings remains almost unhindered thanks to the soft middle rail support.
  • the pre-compression in the middle rail support can be adjusted depending on its rigidity and pre-compression height so that the vertical rail depression under the wheel load becomes the same in both the frame center and in the rail fastenings and thus corresponds to a continuous rail support. This also further improves the vibration damping of the system.
  • Rail axis provided a side member.
  • a continuous or quasi-continuous mounting of the rail can be achieved in a simple manner without having to provide the cross ties very closely to one another, for example.
  • the number of cross sleepers can in particular be reduced to two.
  • a quasi-continuous mounting of the rail is to be understood as storage in points or areas lying close to one another, without one of the desired bending line of the rail under load being essential in the areas in which no storage is provided Deviation is generated.
  • the position of the outer rail supports and / or the rail fastenings is selected such that the central plane of the rail fastenings is at a distance of less than or equal to 15 cm, preferably less than or equal to 10, transverse to the course of the rails cm from the outer boundary of the threshold frame in the longitudinal direction.
  • these elements can be arranged centrally with respect to this dimension.
  • the cross sleepers and the at least one longitudinal beam are formed in one piece, preferably as a prestressed concrete element. This results in a simple, rational possibility of production.
  • the sleeper frame can be designed as a whole as a prestressed concrete part or it can be connected to a connecting rod in the form of a metal profile outer regions of the cross sleepers (and possibly the longitudinal beams) produced as normal concrete parts or prestressed concrete parts.
  • tensioning elements are used as reinforcement of the sleeper frame, which are anchored on the end faces of a transverse sleeper.
  • the tensioning elements are guided with arches from this cross sleeper via a longitudinal beam to a second cross sleeper and anchored on their front sides.
  • At least two U-shaped clamping elements rotated relative to one another by 180 ° can be provided, the ends of which are anchored on opposite end faces of two transverse sleepers.
  • the arches of the tensioning elements can run through the same side member or, in the case of two or more side members, through one side member each, which is closer to that End faces of the cross sleepers, in which the ends of the other clamping element are anchored.
  • the tensioning elements can also be essentially Z-shaped, the ends of a tensioning element being anchored at opposite ends of different transverse sleepers.
  • at least four Z-shaped clamping elements can be provided, two Z-shaped clamping elements crossing each other in the same longitudinal beam.
  • Such a sleeper frame it can first be produced with expansion joints in the side members.
  • the clamping elements are then pre-stressed by widening the joints.
  • the expansion joints are finally closed with a suitable hardenable building material, so that there is a positive and non-positive connection in the expansion joints.
  • Figure 1 is a partial schematic plan view of a track system with threshold frame according to the invention.
  • Fig. 2 is a side view of the illustration in Fig. 1;
  • Fig. 3 is a plan view of an embodiment of a threshold frame according to the invention, illustrating the U-shaped clamping elements used and
  • FIG. 4 shows a plan view of a further embodiment of a sleeper frame according to the invention, illustrating the Z-shaped tensioning elements used.
  • FIG. 1 The section of a track system shown schematically in FIG. 1 shows an embodiment of a sleeper frame with two cross sleepers 1, which preferably have one piece with two longitudinal beams 2
  • the provision of the rail fastenings 3 on the transverse sleepers forming the outer boundary of the sleeper frame means that adjacent sleeper frames can be lined up with only a relatively small gap, and thus the rails 6 at the interfaces between them two threshold frames can be fixed at a short distance from each other. This improves the absorption of transverse forces, in particular forces vertical to the course of the rails when loaded by the wheels of a rail-bound vehicle (to a lesser extent, of course, transverse forces also occur in the plane formed by the rails 6, for example in
  • Transverse joint arranged rail fastenings 3 with the two outer rail supports 4 has the advantage that the frame can follow the rail depression occurring under the wheel load without constraint and only slight differences in depression occur at the transverse joints. As a result, the transverse forces to be transmitted in the transverse joint also remain so low that they are transmitted via the rails 6 without any significant additional stress. An additional connection in the transverse joint is no longer necessary.
  • the middle rail support 5 between the outer rail supports 4 has the task, on the one hand, of the rail 6, which is more self-supporting than usual
  • the central rail support 5 must be able to follow these movements without detaching from the rail 6. This is achieved in that the surface of the middle rail support 5 before the rail assembly is clearly, preferably between 2 to 5 mm, higher than the surface of the outer rail supports 4.
  • the middle becomes Rail support 5 compressed to the height of the outer rail support 4 and thereby receives a compressive prestress, which is maintained in the order of 0.1 mm even with a rail deflection upwards.
  • the mode of operation of the middle rail support 5 described here is particularly useful with large dimensional tolerances in the gap between the rail 6 and the side member 2.
  • the distance between the individual threshold frames i.e. between the closely adjacent outer transverse sleepers 1 and 1 'should be as low as possible.
  • a changing gap width is required when laying in curves; on the other hand, the laying must not be hindered by individual gravel stones in the gap. In this respect, a distance of about 5 cm seems appropriate.
  • the threshold frame described monolithically as a prestressed concrete component is shaped in such a way that it is suitable for production as a reinforced concrete component according to the principles known for two-block sleepers.
  • the advantages of the threshold frame according to the invention are thus transferred to a further area of application.
  • the prestressing reinforcement shown in FIG. 3 shows two U-shaped tensioning elements 10 and 11, which are anchored with end plates 12 on the adjacent end faces 9 and on the adjacent end faces 8.
  • the prestressing can only be applied after the concrete has hardened. In order not to hinder the expansion in the tensioning elements 10 and 11, they are slidably guided in cladding tubes or separated from the concrete by a coat of paint.
  • the prestressing forces are preferably entered into the tensioning elements 10 and 11 on the end faces 8 and 9 using 4 presses operating simultaneously.
  • both the cross sleepers 1 and the side members 2 thus receive the longitudinal pretension necessary to accommodate dynamic loads.
  • U-shaped clamping elements 10 and 11 are particularly suitable for large and few tendons because of the relatively large bending radii of the clamping elements and the small number of plate anchors 12.
  • the reinforcement form shown in FIG. 4 is expedient, for which at least four Z-shaped tensioning elements 13, 14, 15 and 16 are required.
  • tensioning elements are anchored to the end by bonding the wires to the concrete. Outside the end anchorages, the wires can slide through cladding tubes or thanks to a coat of paint in the concrete.
  • the prestressing of this prestressing reinforcement is generated by widening the tension joints 17 in the longitudinal beams 2.
  • the two cross sleepers 1 are pressed apart and thus pretensioned by four prestressing presses, which act close to the side members 2 on both sides.
  • the opened expansion joints 17 are then filled with mortar, which is compacted by intensive vibration. As soon as the mortar has reached the necessary load-bearing capacity, the prestressing presses are lowered. This also gives the side members the intended preload.
  • the clamping joints 17 arranged offset in the longitudinal beams 2 have the

Description

Schwellenrahmen für eine Gleisanlage für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere für einen Schotteroberbau
Die Erfindung betrifft einen Schwellenrahmen für eine Gleisanlage für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere für einen Schotteroberbau, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Bauelement ist aus der CH 545 376 bekannt. Gegenüber dem ge- bräuchlichen Schotteroberbau mit Querschwellen haben Schwellenrahmen den
Vorteil einer gleichmäßigeren Auflagerung im Schotter, einer geringeren Schotterpressung unter den Radlasten und eines erhöhten Querverschi ebewiderstandes.
Die größere Länge der Schwellenrahmen in Gleislängsrichtung führt jedoch auch zu Nachteilen: Die Querfugen zwischen den Schwellenrahmen müssen zur Vermeidung von schädlichen Fugenbewegungen kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Die notwendige elastische, vertikale Einsenkung der Schiene unter dem rollenden Rad erfordert wegen der geringen Rahmenverformungen im Schotter zusätzliche, hochelastische Auflagerkonstruktionen zwischen Schiene und Schwellenrahmen, die andererseits aber das unerwünschte Kippen der
Schiene in der Schienenbefestigung begünstigen. Weiterhin führt der gleichmäßige und verhältnismäßig geringe Abstand von Querschwellen und Schienenbefestigungen in Gleislängsrichtung unter der rollenden Last zu Schwingungen im Schotter, die die Lagebeständigkeit des Oberbaus erheblich verschlechtern.
Die Nachteile dieser Konstruktion liegen vor allem in dem hohen technischen und wirtschaftlichen Aufwand für die Fugenverbindung. Des Weiteren ist aus der AT-PS 377 806 ein Eisenbahnoberbau bekannt, bei dem einzelne Rahmenelemente aneinandergereiht werden, wobei jede Schiene auf einem Rahmenelement mittels mehrerer Auflager gelagert ist. Die Rahmenelemente können mittels Dübel an den Stirnseiten zur Aufnahme größerer Quer- kräfte verbunden sein. Die Bewehrung dieser in Spannbetonbauweise hergestellten Elemente erfolgt durch Spannglieder, die jeweils zwischen zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Elements geradlinig verlaufen.
Diese Konstruktion weist den Nachteil auf, dass zur Aufnahme hoher Querkräfte ebenfalls eine Verbindung der Rahmenelemente erforderlich ist, was einen entsprechenden Herstellungs- und Montageaufwand bedingt. Zudem ergeben sich durch den relativ großen Abstand der Schienenauflager innerhalb eines Elements bei einer Belastung mit einem Rad eines Schienenfahrzeugs entsprechende Vibrationen infolge des unterschiedlichen Durchbiegungsverhaltens der Schiene. Die Herstellung als Spannbetonteil mit jeweils in Längs- und Querrichtung verlaufenden Bewehrungselementen erfordert das Spannen in zwei zueinander senkrechten Richtungen. Auch dies bedeutet einen beträchtlichen Herstellungsaufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schwellenrahmen für eine Gleisanlage für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere für einen Schotteroberbau, zu schaffen, bei dem auch bei hohen Querkräften keine aufwendige Verbindung der Schwellenrahmen in den Querfugen oder hochelastische Schienenauflager im Bereich der Schienenbefestigungen notwendig sind und der eine Verringerung der Frequenz der im Schienenfahrzeug erzeugten
Schwingungen ermöglicht. Des Weiteren soll ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung derartiger Schwellenrahmen geschaffen werden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Schwellenrahmens bestehen darin, dass durch die nach außen an den Rahmenrand gelegten Schienenbefestigungen einerseits die vertikale Klaffung in der Querfuge soweit vermindert wird, dass auf eine Verbindung zwischen den Schwellenrahmen verzichtet werden kann; Zudem wird auf diese Weise der Abstand zwischen den Schienenbefestigungen erheblich vergrößert mit der Folge, dass sich die Frequenz von Schwingungen entsprechend verringert.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weisen die äußeren Schienenauflager im Bereich der Schienenbefestigungen eine große Steifigkeit und das mittlere Schienenauflager eine geringe Steifigkeit auf, wobei die Auflageoberfläche des mittleren Schienenauflagers vor der Schienenmontage deutlich höher liegt als die der äußeren Schienenauflager, so dass mit dem Anspannen der Schienenbefestigungen das mittlere Schienenauflager bis auf die Höhe der äußeren Schienenauflager zusammengedrückt wird und eine Druckvorspannung erhält.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die sog. Abhebewelle der Schiene, die sich in Fahrtrichtung hinter einem Rad des Schienenfahrzeugs einstellt, dennoch vom mittleren Auflager unterstützt wird und sich somit die Schiene im Bereich der Abhebewelle nicht vom Auflager abhebt. Die dämpfende Wirkung des elastischen mittleren Auflagers bleibt erhalten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an der Unterseite der
Querschwellen (1) und/oder der Längsträger (2) ein elastisches Material, vorzugsweise eine elastische Matte vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, dass die unter dem Schwellenrahmen angeordnete elastische Matte weitgehend die erforderliche vertikale Schieneneinsenkung übernimmt und daher die Schiene durch die steifen, äußeren Schienenauflager fest mit dem Schwellenrahmen verbunden und gegen Kippen gesichert werden kann. Die vertikale Schienenverformung zwischen den Schienenbefestigungen bleibt dank des weichen mittleren Schienenauflagers nahezu unbehindert.
Die Vorpressung im mittleren Schienenauflager kann abhängig von dessen Steifigkeit und Vorpresshöhe so eingestellt werden, dass die vertikale Schienenein- Senkung unter der Radlast sowohl in der Rahmenmitte als auch in den Schienenbefestigungen gleich groß wird und auf diese Weise einer kontinuierlichen Schienenauflagerung entspricht. Damit wird auch die Schwingungsdämpfung des Systems weiter verbessert.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist jeweils unter einer
Schienenachse ein Längsträger vorgesehen. Hierdurch kann eine kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Lagerung der Schiene auf einfache Weise erreicht werden, ohne beispielsweise die Querschwellen sehr eng aufeinander vorsehen zu müssen. Die Anzahl der Querschwellen kann insbesondere auf zwei reduziert werden. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass unter einer quasikontinuierlichen Lagerung der Schiene eine Lagerung in eng aufeinander liegenden Punkten oder Bereichen zu verstehen ist, ohne dass in den Bereichen, in denen keine Lagerung vorgesehen ist, eine von der gewünschten Biegelinie der Schiene unter Last wesentliche Abweichung erzeugt wird.
Die Position der äußeren Schienenauflager und/oder der Schienenbefestigungen ist so gewählt, dass die Mittelebene der Schienenbefestigungen quer zum Verlauf der Schienen einen Abstand kleiner gleich 15 cm, vorzugsweise kleiner gleich 10 cm von der äußeren Begrenzung des Schwellenrahmens in Längsrichtung aufweist. Bei entsprechender Abmessung der Querschwellen in Längsrichtung kann eine bezüglich dieser Abmessung mittige Anordnung dieser Elemente erfolgen.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Querschwellen und der wenigstens eine Längsträger einstückig, vorzugsweise als Spannbetonelement ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine einfache, rationelle Möglichkeit der Herstellung.
Dabei kann der Schwellenrahmen insgesamt als Spannbetonteil ausgebildet sein oder es können als normale Betonteile oder Spannbetonteile hergestellte äußere Bereiche der Querschwellen (und ggf. der Längsträger) mit einer Verbindungsstange in Form eines Metallprofils verbunden sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden als Bewehrung des Schwellenrahmens Spannelemente verwendet, die an den Stirnseiten einer Querschwelle verankert sind. Die Spannelemente sind mit Bögen von dieser Querschwelle über einen Längsträger zu einer zweiten Querschwelle geführt und an deren Stirnseiten verankert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Aufbringen der Vor- Spannung von lediglich zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rahmens erfolgen kann und in einem Arbeitsgang sowohl eine Vorspannung in Längs- als auch in Querrichtung erzeugt werden kann.
Dabei können mindestens zwei gegeneinander um 180° verdrehte U-förmige Spannelemente vorgesehen sein, deren Enden jeweils an einander gegenüberliegenden Stirnseiten zweier Querschwellen verankert sind. Die Bögen der Spann- elemente können durch denselben Längsträger verlaufen oder bei zwei oder mehreren Längsträgern durch jeweils einen Längsträger, der näher an denjenigen Stirnseiten der Querschwellen liegt, in denen die Enden des jeweils anderen Spannelements verankert sind.
Die Spannelemente können jedoch auch im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet sein, wobei die Enden eines Spannelements an jeweils gegenüberliegenden Enden verschiedener Querschwellen verankert sind. Bei einem Schwellenrahmen, der mindestens zwei Längsträger aufweist, können dabei mindestens vier Z- förmige Spannelemente vorgesehen sind, wobei sich jeweils zwei Z-förmige Spannelemente in jeweils dem selben Längsträger kreuzen.
Zur Herstellung eines derartigen Schwellenrahmen kann dieser zunächst mit Spannfugen in den Längsträgern hergestellt werden. Die Spannelemente werden dann durch Fugenaufweitung der Spannfugen vorgespannt. Die Spannfugen werden schließlich mit einem geeigneten erhärtbaren Baustoff geschlossen, so dass sich eine form- und kraftschlüssige Verbindung in den Spannfugen ergibt.
Selbstverständlich kann auch eine andersartige geeignete Fixierung der vorgespannten Stellung des Schwellenrahmens vorgenommen werden.
Diese sich auf die spezielle Bewehrung des Schwellenrahmen und das Spannver- fahren beziehenden Merkmale können selbstverständlich auch unabhängig von den sich auf die Positionierung der Schienenbefestigung und die Ausbildung der Auflager beziehenden Merkmale verwendet werden. Auch herkömmliche Schwellenrahmen, die aus wenigstens zwei Querschwellen und einem oder mehreren Längsträgern bestehen, können auf diese Weise einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine ausschnittsweise schematische Draufsicht auf eine Gleisanlage mit Schwellenrahmen nach der Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Darstellung in Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Schwellenrahmens nach der Erfindung unter Verdeutlichung der verwendeten U- förmigen Spannelemente und
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Schwellen- rahmens nach der Erfindung unter Verdeutlichung der verwendeten Z- förmigen Spannelemente.
Der in Figur 1 schematisch dargestellte Ausschnitt einer Gleisanlage in Draufsicht zeigt eine Ausführungsform eines Schwellenrahmens mit zwei Quer- schwellen 1, die mit zwei Längsträgern 2 zu einem vorzugsweise einstückigen
Bauteil verbunden sind. Die Ausbildung von Schienenbefestigungen 3 mit dazugehörigen äußeren Schienenauflagern 4 entsprechen dem bekannten Stand der Technik.
Durch das Vorsehen der Schienenbefestigungen 3 auf den die äußere Begrenzung des Schwellenrahmens bildenden Querschwellen wird erreicht, dass jeweils benachbarte Schwellenrahmen mit nur einem relativ geringen Spalt aneinander gereiht werden können und somit die Schienen 6 an den Schnittstellen zwischen zwei Schwellenrahmen mit nur geringem Abstand von einander fixierbar sind. Dies verbessert das Aufnehmen von Querkräften, insbesondere von Kräften vertikal zum Verlauf der Schienen bei einer Belastung durch die Räder eines schienengebundenen Fahrzeugs (in geringerem Maße treten selbstverständlich auch Querkräfte in der durch die Schienen 6 gebildeten Ebene auf, beispielsweise in
Kurven). Hierdurch ergibt sich bei einer Belastung der Schienen eine geringere Abweichung vom gewünschten Verlauf der praktisch unvermeidbaren Durchbiegung an den Schnittstellen benachbarter Schwellenrahmen.
Die Beschränkung der Rahmengröße in Gleislängsrichtung auf nur zwei nahe der
Querfuge angeordnete Schienenbefestigungen 3 mit den zwei äußeren Schienenauflagern 4 hat den Vorteil, dass die Rahmen ohne Zwang der unter der Radlast auftretenden Schieneneinsenkung folgen können und an den Querfugen nur geringe Einsenkungsdifferenzen auftreten. Dadurch bleiben auch die in der Querfu- ge zu übertragenden Querkräfte so gering, dass sie über die Schienen 6 ohne wesentliche Zusatzbeanspruchung übertragen werden. Eine zusätzliche Verbindung in der Querfuge ist damit nicht mehr erforderlich.
Das mittlere Schienenauflager 5 zwischen den äußeren Schienenauflagern 4 hat die Aufgabe, einerseits die weiter als üblich freitragende Schiene 6 gegen die
Radlasten vertikal zu stützen und andererseits Schwingungen in der Schiene 6 zu dämpfen.
Da die Schiene 6 zwischen den äußeren Schienenauflagern 4 in Rahmenmitte sich sowohl nach unten infolge der direkt darüber befindlichen Radlast als auch nach oben infolge der sogenannten Abhebewelle durchbiegt, muss das mittlere Schienenauflager 5 diesen Bewegungen ohne Ablösung von der Schiene 6 folgen können. Das wird dadurch erreicht, dass die Oberfläche des mittleren Schienenauflagers 5 vor der Schienenmontage deutlich, vorzugsweise zwischen 2 bis 5 mm, höher liegt als die Oberfläche der äußeren Schienenauflager 4. Mit dem Auflegen der Schiene 6 und dem Anspannen der elastischen Schienenbefestigungen 3 wird das mittlere Schienenauflager 5 bis zur Höhe der äußeren Schienenauflager 4 zusammengedrückt und erhält dadurch eine Druckvorspannung, die auch bei einer Schienendurchbiegung nach oben in der Größenordnung von 0,1 mm erhalten bleibt.
Die hier beschriebene Wirkungsweise des mittleren Schienenauflagers 5 ist vor allem bei großen Maßtoleranzen im Spalt zwischen der Schiene 6 und dem Längsträger 2 zweckmäßig.
Der Abstand zwischen den einzelnen Schwellenrahmen, d.h. zwischen den dicht nebeneinander liegenden äußeren Querschwellen 1 und 1' soll möglichst gering sein. Einerseits ist eine wechselnde Spaltbreite bei der Verlegung in Kurven erforderlich; andererseits darf das Verlegen nicht durch einzelne im Spalt befindliche Schottersteine behindert werden. Insofern erscheint ein Abstand von ca. 5 cm zweckmäßig.
In einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung wird der monolithisch als Spannbetonbauteil beschriebene Schwellenrahmen so umgeformt, dass er sich für die Herstellung als Stahlbetonbauteil nach den für Zweiblock- schwellen bekannten Prinzipien eignet. Damit werden die Vorteile des erfindungsgemäßen Schwellenrahmens auf ein weiteres Anwendungsgebiet übertragen. Die in Fig. 3 dargestellte Spannbewehrung zeigt für eine bevorzugte Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Bewehrung zwei U-förmig gebogene Spannelemente 10 und 11 , die mit Endplatten 12 einmal an den benachbarten Stirnseiten 9 und zum anderen an den benachbarten Stirnseiten 8 verankert sind.
Wegen der Krümmungen in den Spannelementen 10 und 11 kann die Vorspannung erst nach dem Erhärten des Betons aufgebracht werden. Um die dabei entstehende Dehnung in den Spannelementen 10 und 11 nicht zu behindern, werden diese gleitend in Hüllrohren geführt oder durch einen Anstrich vom Beton ge- trennt.
Die Vorspannkräfte werden vorzugsweise mit 4 gleichzeitig arbeitenden Pressen an den Stirnseiten 8 und 9 in die Spannelemente 10 und 11 eingetragen.
Dank der gekrümmten Führung der Spannelemente 10 und 11 erhalten damit sowohl die Querschwellen 1 als auch die Längsträger 2 die zur Aufnahme dynamischer Lasten notwendige Längsvorspannung.
Bedingt durch die Anzahl der mindestens 2 Spannelemente 10 und 11 ist die Vorspannkraft im Mittelbereich der Querschwellen 1 doppelt so groß wie in den
Endbereichen und in den Längsträgern 2. Da der Schwellenrahmen durch die Radlasten ebenfalls im mittleren Bereich der Querschwellen 1 am stärksten beansprucht wird, ist diese Bewehrungsführung als wirtschaftlich sehr vorteilhaft anzusehen.
Die Anwendung der U-förmigen Spannelemente 10 und 11 eignet sich wegen der verhältnismäßig großen Biegeradien der Spannelemente und der geringen Anzahl der Plattenverankerungen 12 besonders für große und wenige Spannglieder. Sollen hingegen aus technischen und wirtschaftlichen Gründen dünne Drähte verwendet werden, so ist die in Fig. 4 dargestellte Bewehrungsform zweckmäßig, für die mindestens vier Z-förmige Spannelemente 13, 14, 15 und 16 erforderlich sind.
Die Endverankerung dieser Spannelemente erfolgt durch Haftverbund der Drähte mit dem Beton. Außerhalb der Endverankerungen können die Drähte durch Hüllrohre oder Dank eines Anstrichs im Beton gleiten.
Die Vorspannung dieser Spannbewehrung wird durch Aufweiten der Spannfugen 17 in den Längsträgern 2 erzeugt. Durch vier Spannpressen, die beidseitig dicht neben den Längsträgern 2 wirken, werden die beiden Querschwellen 1 auseinandergedrückt und damit vorgespannt. Die geöffneten Spannfugen 17 erhalten an- schließend eine Verfüllung mit Mörtel, der durch intensive Rüttelung verdichtet wird. Sobald der Mörtel die notwendige Tragfähigkeit erreicht hat, werden die Spannpressen abgelassen. Damit erhalten auch die Längsträger die vorgesehene Vorspannung.
Die in den Längsträgern 2 versetzt angeordneten Spannfugen 17 haben den
Zweck, eine gegenseitige Verdrehung der Rahmenteile während des Vorspan- nens zu verhindern.
Die Vorteile dieser Bewehrungsform liegen einmal darin, dass die üblichen, nach dem Vorspannen zu schließenden Verankerungsöffnungen an den Stirnseiten 8 und 9 des Schwellenrahmens entfallen. Weiterhin erhöht sich wegen der größeren Anzahl der Spannelemente die Vorspannkraft in den Längsträgern 2 so weit, dass die Spannfugen 17 ausreichend überbrückt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Schwellenrahmen für eine Gleisanlage für schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere für einen Schotteroberbau,
a) bestehend aus mehreren in Gleisquerrichtung vorgesehenen Querschwellen (1) sowie einem oder mehreren mit den Querschwellen ver- bundenen Längsträgern (2),
dadurch gekennzeichnet,
b) dass jeweils eine Querschwelle (1) im Wesentlichen die äußere Be- grenzung des Schwellenrahmens in Längsrichtung bildet,
c) dass auf den äußeren Querschwellen äußere Auflager (4) und Befestigungen (3) für die Schienen (6) vorgesehen sind und
d) dass zwischen den äußeren Schienenauflagern (4) ein kontinuierliches oder quasi-kontinuierliches Auflager für die Schienen (6) vorgesehen ist.
2. Schwellenrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äu- ßeren Schienenauflager (4) im Bereich der Schienenbefestigungen (3) eine große Steifigkeit und das mittlere Schienenauflager (5) eine geringe Steifigkeit aufweisen, wobei die Auflageoberfläche des mittleren Schienenauflagers (5) vor der Schienenmontage deutlich höher liegt als die der äußeren Schienenauflager (4), so dass mit dem Anspannen der Schienenbefestigungen (3) das mittlere Schienenauflager (5) bis auf die Höhe der äußeren Schienenauflager (4) zusammengedrückt wird und eine Druckvorspannung erhält.
3. Schwellenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der Querschwellen (1) und/oder der Längsträger (2) ein elastisches Material, vorzugsweise eine elastische Matte vorgesehen ist.
4. Schwellenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Querschwellen (1) vorgesehen sind, welche die äußeren Querschwellen (1) darstellen.
5. Schwellenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils unter einer Schienenachse ein Längsträger (2) vorgesehen ist.
6. Schwellenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Schienenauflager (4) und oder die Schienenbefestigungen (3) mittig auf den äußeren Querschwellen (1) vorgesehen sind.
7. Schwellenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelebene der Schienenbefestigungen (3) quer zum Verlauf der Schienen einen Abstand kleiner gleich 15 cm, vorzugsweise kleiner gleich 10 cm von der äußeren Begrenzung des Schwellenrahmens in Längsrichtung aufweist.
8. Schwellenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschwellen (1) und der wenigstens eine Längsträger (2) einstückig, vorzugsweise als Spannbetonelement ausgebil- det sind.
9. Schwellenrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Stahlbetonbauteil ausgeführten Schwellenrahmen der mittlere Bereich jeder Querschwelle (1) durch eine Verbindungsstange in Form eines Metallprofiles gebildet wird.
10. Schwellenrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Bewehrung ein oder mehrere Spannelemente dienen, die an den Stirnseiten (8, 9) einer Querschwelle (1) verankert sind, mit Bögen von dieser Quer- schwelle (1) über einen Längsträger (2) zu einer zweiten Querschwelle (1) geführt und an deren Stirnseiten (8, 9) verankert sind.
11. Schwellenrahmen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei gegeneinander um 180° verdrehte U-förmige Spannelemente (10, 11) vorgesehen sind, deren Enden jeweils an einander gegenüberliegenden Stirnseiten zweier Querschwellen (1) verankert sind.
12. Schwellenrahmen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bögen der Spannelemente (10, 11) durch denselben Längsträger (2) verlau- fen oder bei zwei oder mehreren Längsträgern (2) durch jeweils einen
Längsträger (2), der näher an denjenigen Stirnseiten der Querschwellen (1) liegt, in denen die Enden des jeweils anderen Spannelements (11, 10) verankert sind.
13. Schwellenrahmen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (13, 14, 15, 16) Z-förmig ausgebildet sind, wobei die Enden eines Spannelements an jeweils gegenüberliegenden Enden verschiedener Querschwellen (1) verankert sind.
14. Schwellenrahmen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenrahmen mindestens zwei Längsträger (2) aufweist und mindestens vier Z-förmige Spannelemente (13, 14, 15, 16) vorgesehen sind, wo- bei sich jeweils zwei Z-förmige Spannelemente in jeweils dem selben
Längsträger (2) kreuzen.
15. Verfahren zur Herstellung eines Schwellenrahmens, insbesondere nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspan- nung der Bewehrung nach dem Erhärten des Betons an den Stirnseiten (8,
9) der Querschwellen (1) aufgebracht wird.
16. Verfahren zur Herstellung eines Schwellenrahmens nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenrahmen zu- nächst mit Spannfugen (17) in den Längsträgern (2) hergestellt wird, dass an den Spannfugen die Spannelemente (13, 14, 15, 16) durch Fugenauf- weitung vorgespannt werden und dass dann durch Fugenverschluss mit einem geeigneten erhärtbaren Baustoff eine form- und kraftschlüssige Verbindung in den Spannfugen (17) erzeugt wird oder dass eine andersartige geeignete Fixierung der vorgespannten Stellung des Schwellenrahmens vorgenommen wird.
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