AT391499B - Eisenbahnoberbau, insbesondere fuer schienenfahrzeuge mit sehr hohen fahrgeschwindigkeiten - Google Patents

Description

Nr. 391499

Die Erfindung betrifft einen Eisenbahnoberbau, insbesondere für sehr hohe Fahrgeschwindigkeiten mit einem Gleisrost aus Schienen und Betonschwellen, die als spurhaltendes Element in eine in Längs- und Querrichtung bewehrte, an Ort und Stelle hergestellte Stahlbetonplatte teilweise eingebettet sind, welche ihrerseits unter Zwischenschaltung einer Trennfuge auf einem auf dem Erdplanum gebetteten, durchgehenden Betonunterbau aufliegt.

Bei Schienenbahnen ist auf freien Strecken immer noch ein Oberbau mit in einem Schotterbett liegenden Querschwellen die normale Ausführung. Diese Form des Oberbaus bedingt aber vor allem bei hohen Fahrgeschwindigkeiten der Züge und hohen Achslasten der Fahrzeuge stark anwachsende Aufwendungen für die Unterhaltung, vor allem für Reinigung und Verdichtung des Schotterbettes. Der Erhaltungsaufwand für Schienen, Schienenbefestigungen und Schwellen, insbesondere bei Spannbetonschwellen, ist demgegenüber gering.

Als Alternative zu einem derartigen Schotteroberbau ist es bekannt, die Schienen durchgehend auf Längsträger, auf Roste aus Längs- und Querträgern oder auf durchgehende Platten aus Stahlbeton aufzulegen, um die auftretenden Lasten möglichst gleichmäßig in den Untergrund übertragen zu können. Bei an Ort und Stelle hergestellten Platten oder Rosten aus Stahlbeton bereitet die exakte Positionierung der Schienenbefestigungen Schwierigkeiten. Bei durchgehenden Platten können zudem Risse infolge temperaturbedingter Verformungen nicht vermieden werden; außerdem bereiten die Abführung von Oberflächenwasser und die Reinigung der Platten Probleme. Auch ist die Lärmentwicklung bei durchgehenden Platten ungleich größer als bei einem Schotteroberbau.

Als weitere Alternative zum Schotteroberbau ist eine Bauart bekannt geworden, die im wesentlichen aus einer an Ort und Stelle hergestellten Stahlbetonplatte besteht, in die Spannbetonschwellen als spurhaltendes Element integriert sind (DE-Z "Der Eisenbahningenieur", 38, 1987, Heft 7, S. 347 bis 353). Die Einbettung von Spannbetonschwellen in die Stahlbetonplatte hat zur Folge, daß die in den Schwellen angeordneten Schienenbefestigungen nicht von Rissen der Platte betroffen werden, wie dies der Fall ist, wenn die Schienen unmittelbar an einer Stahlbetonplatte befestigt sind; die unvermeidliche Bildung freier Risse der Stahlbetonplatte erfolgt vielmehr hier in Form fein verteilter und damit unschädlicher Risse entlang der Flanken der Schwellen.

Zur Herstellung dieses Oberbaus wird zunächst ein Gleisrost aus Schwellen und Schienen in bestimmter Länge vorbereitet und auf dem Planum ausgerichtet und justiert. Danach wird der Beton für die Stahlbetonplatte eingebracht und verdichtet, der über einen großen Teil der Höhe der Schwellen reicht und so für diese ein Bett bildet. Dadurch besitzt diese Bauart eine gute Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Krümmungen und Überhöhungen in Gleisbögen. Ihr konstruktiver Aufbau unterscheidet sich je nach Anwendung auf Erdplanum oder im Tunnel.

Beim Aufbau des Tragsystems auf Erdplanum, wie es auf freier Strecke üblich ist, liegt auf einer Frostschutzschicht aus Kies eine ca. 20 cm dicke, hydraulisch gebundene Kiestragschicht als Unterbau. Die unter Zwischenschaltung eines bituminösen Anstrichs zur Bildung einer Trennfuge für den Fall einer erforderlichen Höhenkorrektur auf dem Unterbau liegende Tragplatte aus Ortbeton weist 14 cm Dicke unter den Schwellen und weitere 12,5 cm Dicke in den Fächern zwischen den Schwellen, also eine Gesamtdicke von 26,5 cm auf. Der unter den Schwellen befindliche Teil der Tragplatte enthält eine Lage einer kreuzweisen Bewehrung; der Füllbeton in den Fächern zwischen den Schwellen ist durch Bügel, eine Querbewehrung und eine Längsbewehrung aus Durchgangslöcher in den Schwellen durchsetzenden Bewehrungsstäben mit dem unteren Teil der Tragplatte verbunden.

Dieses mehrschichtig aufgebaute Tragsystem hat eine ausgeprägte lastverteilende Wirkung, wobei der Biegesteifigkeit der Tragplatte im Verhältnis zum Unterbau eine herausragende Bedeutung zukommt. Diese Bedeutung zeigt sich schon durch die größere Gesamtdicke der Tragplatte gegenüber dem Betonunterbau. Dieses System ist sehr aufwendig herzustellen, und zwar vor allem deshalb, weil in den Schwellen in Quemchtung Löcher vorgesehen und die Stäbe der Längsbewehrung einzeln durch diese Löcher hindurchgefädelt und mit Bügeln und Querbewehrung verbunden werden müssen. Durch die große Dicke der Stahlbetonplatte und die vergleichsweise tiefe Einbindung der Schwellen bleibt nur eine geringe Höhe für einen schalldämmenden Belag in den Schwellenfächem.

Ein weiteres Problem bei solchen Fahrstrecken für hohe Geschwindigkeiten liegt darin, daß Reparaturen und Erneuerungen ermöglicht werden sollen, die vor allem dann erforderlich sind, wenn z. B. durch Entgleisungen einzelne Schwellen oder Bereiche der Stahlbetonplatte beschädigt sein sollten. Es sollte also möglich sein, einzelne Abschnitte des tragenden Systems, also des Gleisrostes mit der Stahlbetonplatte aus dem Zusammenhang herauszunehmen und ersetzen zu können.

Bei dem entsprechenden Tragsystem in Tunnelstrecken steht als tragfähige Unterlage die Tunnelsohle aus Stahlbeton zur Verfügung, so daß die Höhe der Ortbetonschicht unter den Schwellen auf das zum Einbringen des Betons erforderliche Mindestmaß von 5 cm reduziert werden kann. Hier ist nur eine Längsbewehrung vorgesehen, die aus den durch die Schwellenlöcher geführten Bewehrungsstäben besteht. Bei dieser Bauart ist auch schon vorgeschlagen worden, zur Luftschallabsoiption auf und neben der festen Fahrbahn schallabsorbierendes Material anzuordnen. Wegen der vor allem im Bereich zwischen den Schwellen großen Dicke der Tragplatte kann eine Schicht aus solchem Material nur sehr dünn sein; sie ist deshalb nicht sehr wirkungsvoll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter weitgehender Beibehaltung der vorteilhaften Eigenschaften dieser Bauart für einen Eisenbahnoberbau, nämlich Gewährleistung von Spurweite und Schienenneigung in allen -2-

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Montage- und Betriebszuständen durch Verwendung von Betonschwellen, insbesondere Spannbetonschwellen, sowie vollflächiges und frostbeständiges Aufliegen der die Schwellen verbindenden Stahlbetonplatte auf dem Unterbau durch Verwendung von Ortbeton eine Möglichkeit zu schaffen, um einerseits die Herstellung zu erleichtern, vor allem durch Vermeidung der Löcher in den Schwellen für die Hindurchführung der Längsbewehrung, sowie ausreichenden Raum für den Einbau eines schallabsorbierenden Belages zu schaffen. Zugleich soll eine Erneuerung bzw. Reparatur des Eisenbahnoberbaus bei möglichst geringer Störung des Eisenbahnbetriebes ermöglicht werden.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stahlbetonplatte mit einlagig durchgehender Bewehrung in der Ebene unterhalb der Schwellen und geringer Einbindetiefe der Schwellen ohne nennenswerte eigene Biegesteifigkeit lediglich der scheibenartigen Aussteifung des Gleisrostes in horizontaler Richtung dient und unter Sicherstellung des Verschiebewiderstandes in der Trennfuge auf dem Betonunterbau aufliegt, daß die infolge der Belastung aus den Schienen in Längsrichtung auftretenden Biegemomente durch den Betonunterbau aufnehmbar sind und daß weiterhin die Stahlbetonplatte durch quer verlaufende Dehnfugen in einzelne Abschnitte unterteilt ist, die jeweils gegenüber dem Betonunterbau gegen Verschiebung in Längs- und Querrichtung festgelegt sind und wobei die Dehnfugen so ausgebildet sind, daß Querkräfte in vertikaler und seitlicher Richtung übertragen werden können.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die an Ort und Stelle hergestellte Stahlbetonplatte nicht mehr die Funktion einer tragenden Platte mit ausgeprägter Biegesteifigkeit, sondern nur noch diejenige einer scheibenartigen Aussteifung des Gleisrostes in horizontaler Richtung hat. Dies wird dadurch erreicht, daß der in Form einer hydraulisch gebundenen Kiestragschicht bekannte Unterbau bewußt als Betonunterbau konzipiert und zur Aufnahme der auf tretenden Längsbiegemomente herangezogen und auf diese Momente bemessen wird, er kann auch eine entsprechende Bewehrung erhalten. So reicht nach der Erfindung für die bewehrte Ortbetonplatte beispielsweise eine Gesamtdicke von 16 cm bei einer Dicke von 10 cm unterhalb der Schwellen aus, während die Dicke des Betonunterbaus demgegenüber etwa 30 bis 40 cm beträgt

Hieraus resultiert einerseits der Vorteil, daß die Längsbewehrung der Ortbetonplatte in einer einzigen Lage ausschließlich unterhalb der Schwellen angeordnet werden kann; dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Schwellen mit Löchern für die Hindurchführung von Längsbewehrungsstäben versehen zu müssen. Hierdurch wird sowohl die Herstellung der Schwellen, wie auch die der Ortbetonplatte beträchtlich erleichtert

Da die Ortbetonplatte nach der Erfindung keine Biegemomente mehr aufzunehmen braucht, kann sie durch quer verlaufende Dehnfugen von vornherein in einzelne Abschnitte unterteilt werden. Dadurch gelingt es im Falle von Beschädigungen, insbesondere infolge von Entgleisungen einzelne Abschnitte leichter und schneller herausnehmen und durch neue Abschnitte ersetzen zu können. Die Unterteilung in einzelne Abschnitte schafft auch die Möglichkeit, beim Auftreten von Setzungen die Abschnitte anheben, mit einem erhärtenden Material unterfüllen und sie so in der justierten Lage fixieren zu können.

Zur Sicherung gegen Verschiebung der Abschnitte der Stahlbetonplatte kann die Oberfläche des Betonunterbaus an zumindest einer Stelle im Verlauf ihrer Länge profiliert, z. B. mit Vertiefungen oder Vorsprüngen versehen und können die Abschnitte der Ortbetonplatte an der Unterseite entsprechende Vorsprünge bzw. Vertiefungen aufweisen.

Alternativ kann je Abschnitt der Stahlbetonplatte, vorzugsweise im Schwerpunkt der Verformung des Abschnitts, ein Dom vorgesehen sein, der in eine entsprechende Ausnehmung im Betonunterbau eingreift. Die Ausnehmung kann mit einem ein späteres Herausziehen des Doms ermöglichenden Material ausgefüllt sein.

Da die Stahlbetonplatte erfindungsgemäß nur der scheibenartigen Aussteifung des Gleisrostes dient, also vergleichsweise dünn ist, kann die Einbindung der Schwellen in diese dadurch verstärkt werden, daß sie zur Verankerung in der Stahlbetonplatte mit über ihre Unterseite hinausragenden Bewehrungsschlaufen versehen sind. Diese Bewehrungsschlaufen weisen zweckmäßig im wesentlichen parallel zur Schwellenunterseite verlaufende Abschnitte auf.

Da für die Fixierung des aus Schienen und Schwellen bestehenden Gleisrostes eine vergleichsweise geringe Einbettung in die Ortbetonplatte ausreicht, verbleibt genügend Höhe auf und gegebenenfalls neben der Stahlbetonplatte, vornehmlich aber in den Schwellenfächem zur Einbringung von schallabsorbierendem Material. Dieses besteht zweckmäßig aus Porenbeton oder Beton, bei dem die groben Körner des Zuschlags durch den Zementleim nur veikittet sind, so daß Hohlräume verbleiben, die der Absorption von Luftschall dienen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Eisenbahnoberbau nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Ausschnitt (ΠΙ) aus Fig. 1 im Bereich einer Querfuge in größerem Maßstab,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Horizontalschnitt durch die Querfuge,

Fig. 5 einen Längsschnitt und

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Eisenbahnoberbaus.

Zur Herstellung eines Eisenbahnobefbaus nach der Erfindung wird auf dem vorbereiteten Erdplanum zunächst eine Frostschutzschicht (1) üblicher Beschaffenheit und Dicke aufgebracht und auf dieser ein Betonunterbau (2) hergestellt, der gegebenenfalls eine Bewehrung erhalten kann. Dieser Betonunterbau (2) hat eine Dicke von etwa -3-

Claims (8)

1. Nr. 391 499 30 bis 40 cm. Auf die Oberfläche des Betonunterbaus (2) wird sodann eine Trennschicht (3) aufgebracht, z. B. in Form einer aufgelegten Folie. Auf den so vorbereiteten Unterbau wird nach Verlegen der Bewehrungsstäbe (6) der Längsbewehrung und der Bewehrungsstäbe (7) der Querbewehrung der aus Schienen (4) und Spannbetonschwellen (5) vorweg zusammengestellte Gleisrost aufgelegt. Der Gleisrost wird z. B. durch Spindeln der Höhe nach ausgerichtet und justiert sowie in der erforderlichen Lage gegenüber der Trennschicht (3) gehalten. In diesem Zustand werden auch die Teile eingebaut, die der Bildung der Querfugen (8) und der Übertragung von vertikalen und seitlichen Kräften im Bereich der Querfugen (8) dienen. Danach wird der Beton für die Ortbetonplatte (9) eingebracht und verdichtet. Die Dicke der Ortbetonplatte (9) beträgt unterhalb der Schwellen (5) etwa 10 cm und zwischen den Schwellen (5) etwa 16 cm, so daß dort noch eine Höhe von etwa 10 cm für das nachträgliche Aufbringen einer Luftschall absorbierenden Schicht (10) verbleibt. Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 entnommen werden kann, befindet sich etwa in der Mitte eines jeden Abschnitts (9') der Ortbetonplatte (9) eine Verschiebesicherung gegenüber dem Betonunterbau (2), um sicherzustellen, daß der Abschnitt (9'), der durch die Trennschicht (3) vom Betonunterbau (2) getrennt ist, sich infolge von Temperaturänderungen oder Horizontalkräften nicht gegenüber dem Betonunterbau (2) verschieben kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im zentralen Teil des Abschnitts (9') im Betonunterbau (2) eine in Längsrichtung verlaufende Vertiefung (11) gebildet, die zu beiden Seiten von zwei parallel dazu verlaufenden Erhöhungen (12) flankiert ist. Die Vertiefung (11) und die Erhöhungen (12) erstrecken sich, wie Fig. 1 erkennen läßt, nur über einen Teil (1) der Länge (L) des Abschnitts (9'). Die Trennfolie (3) wird über diese Profilierungen hinweggeführt, die sich beim nachfolgenden Einbringen des Ortbetons für die Ortbetonplatte (9) in deren Unterfläche äbformen. Wie der in Fig. 3 in größerem Maßstab dargestellte Ausschnitt aus Fig. 1 zeigt, sind die Betonschwellen (5) zur besseren Verdübelung mit der Ortbetonplatte (9) mit Bewehrungsschlaufen (13) versehen, die über die Schwellenunterseite hinausragen. Diese Bewehrungsschlaufen (13) weisen parallel zu der Schwellenunterseite verlaufende Bereiche auf, damit die Schwellen (5) bei Montagezuständen ohne Zusatzkonstruktionen aufrecht stehen können. Ein Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Querfugen (8) ist in Fig. 3 im Querschnitt und in Fig. 4 in einem Ausschnitt aus einem Horizontalschnitt durch die Fuge dargestellt. Im Bereich der Querfuge (8) befindet sich ein Fugenelement (14) aus einem bandartigen Teil (15), das in Abständen mit Verdickungen (16) versehen ist. Diese Verdickungen (16) bilden rechtwinklig zu dem bandförmigen Teil (15) verlaufende Flächen, so daß durch dieses Fugenelement (14) die Übertragung von Vertikal- und Seitenkräften möglich ist Das Fugenelement (14) besteht aus einem schub- und druckfesten Material, wie z. B. Faserbeton oder dergleichen. Um einem etwaigen Abreißen des durch die Querfugen (8) unterteilten Bereichs der Ortbetonplatte (9) zwischen den beiden der Querfuge (8) benachbarten Schwellen (5) vorzubeugen, können die in diesen Bereichen angeordneten Querbewehrungsstäbe (7') an die Enden der Längsbewehrungsstäbe (6) angeschweißt sein. In den Fig. 5 und 6 ist in jeweils einem den Fig. 1 und 2 entsprechenden Längs- und Querschnitt eine andere Ausfuhrungsform eines Eisenbahnoberbaus dargestellt. Zur Fixierung eines Abschnitts (9') der Ortbetonplatte (9) ist hier wiederum etwa im Schwerpunkt der Verformung dieses Abschnitts im Betonunterbau (2) eine Ausnehmung (17) vorgesehen, in die ein metallischer Dorn (18) hineinreicht, der mit dem Abschnitt (9') fest verbunden ist. Der Hohlraum zwischen dem Dom (18) und der Wand der Ausnehmung (17) ist mit einem Material, z. B. Bitumen (19), ausgefüllt, das ein späteres Herausziehen des Dom (18) ermöglicht, um den betreffenden Abschnitt (9*) der Ortbetonplatte (9) gegebenenfalls auswechseln zu können. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, an der Ortbetonplatte (9) Anschlußmöglichkeiten, insbesondere in Form von Anschlußbewehrungen, zum Aufstellen von Zusatzeinrichtungen, wie Signalmasten, Fahrleitungsmasten, Schallschutzwänden oder dergleichen ohne gesonderte Gründung varzusehen. PATENTANSPRÜCHE 1. Eisenbahnoberbau, insbesondere für sehr hohe Fahrgeschwindigkeiten mit einem Gleisrost aus Schienen und Betonschwellen, die als spurhaltendes Element in eine in Längs- und Querrichtung bewehrte, an Ort und Stelle hergestellte Stahlbetonplatte teilweise eingebettet sind, welche ihrerseits unter Zwischenschaltung einer Trennfuge auf einem auf dem Erdplanum gebetteten, durchgehenden Betonunterbau aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplatte (9) mit einlagig durchgehender Bewehrung (6) in der Ebene unterhalb der Schwellen (5) und geringer Einbindetiefe der Schwellen (5) in diese ohne nennenswerte eigene Biegesteifigkeit lediglich der scheibenartigen Aussteifung des Gleisrostes in horizontaler Richtung dient und unter Sicherstellung des Verschiebewiderstandes in der Trennfuge auf dem Betonunterbau (2) aufliegt, daß die infolge der Belastung aus den Schienen in Längsrichtung auftretenden Biegemomente durch den Betonunterbau -4- Nr. 391 499 aufnehmbar sind und daß weiterhin die Stahlbetonplatte (9) durch quer verlaufende Dehnfugen (8) in einzelne Abschnitte (9') unterteilt ist, die jeweils gegenüber dem Betonunterbau (2) gegen Verschiebung in Längs- und Quenichtung festgelegt sind und wobei die Dehnfugen (8) so ausgebildet sind, daß Querkräfte in vertikaler und seitlicher Richtung übertragen werden können.
2. 2. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung gegen Verschiebung der Abschnitte (9') der Stahlbetonplatte (9) die Oberfläche des Betonunterbaus (2) an zumindest einer Stelle im Verlauf ihrer Länge profiliert, z. B. mit Vertiefungen (11) oder Vorsprüngen (12) versehen ist und die Abschnitte (9') der Ortbetonplatte (9) an der Unterseite entsprechende Vorsprünge bzw. Vertiefungen aufweisen.
3. 3. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung gegen Verschiebung der Abschnitte (9') der Stahlbetonplatte (9) je Abschnitt mindestens ein Dom (18) vorgesehen ist, der in eine entsprechende Ausnehmung (17) im Betonunterbau (2) eingreift.
4. 4. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dom (18) im Schwerpunkt der Verformung des betreffenden Abschnitts (9') angeordnet ist.
5. 5. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (17) mit einem ein späteres Herausziehen des Doms (18) ermöglichenden Material (19), z. B. Bitumen, ausgefüllt ist.
6. 6. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonschwellen (5) mit über deren Unterseite hinausragenden Bewehrungsschlaufen (13) zur Verankerung in der Stahlbetonplatte (9) versehen sind.
7. 7. Eisenbahnoberbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsschlaufen (13) im wesentlichen parallel zur Schwellenunterseite verlaufende Abschnitte aufweisen.
8. 8. Eisenbahnoberbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf und gegebenenfalls neben der Stahlbetonplatte (9), vornehmlich in den Fächern zwischen den Schwellen (5), schallabsorbierendes Material (10) angeordnet ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-