DE6933914U - RAIL DEVICE FOR ABSORBING BRIDGE MOVEMENTS THAT SLOPE TO THE TRACK AXIS - Google Patents

Description

Horst Petruschke
Karl HofmeisterHorst Petruschke
Karl Hofmeister

Schienensonderkonstruk^ion zurSpecial rail construction for

Auf na Tune von Brückenbewegungen, die schräg zur Gleisach.seOn the tune of bridge movements that are inclined to the Gleisach.se

verlaufenget lost

Beschreibungdescription

1. Zweck der Erfindung; 1. Purpose of the invention;

Durch eine Reihe von technischen Weiterentwicklungen auf dem Gebiet des Massivbaues (Spannbeton) und der Brückenlager sind die Voraussetzungen für neue Entwicklungen im Großbrückenbau geschaffen. Diese Entwicklungen führen im Großbrückenbau zu sehr langen und häufig im Grundriß gekrümmten Brückenüberbauten, wie sie vor allem für räumlich beengte innerstädtische Bereiche aus wirtschaftlichen und konstruktiven Gründen erwünscht bzw. zum Teil unumgänglich sind.A number of technical developments in the field of solid construction (prestressed concrete) and bridge bearings have created the prerequisites for new developments in large bridge construction. In the construction of large bridges, these developments lead to very long and often curved bridge superstructures, as they are desired or in some cases unavoidable, especially for spatially cramped inner-city areas for economic and structural reasons.

Bei derartigen, im Grundriß gekrümmten Brücken werden meistens weitgehend zwängungsfreie Lager (z. B. NEOTOEB¹TEE¹IOIi-¹-Gleitlager) über einem oder beiden Widerlagern eingebaut. Die Bewegungen des Brückenüberbaues aus äußeren und innerenIn bridges of this type, which are curved in plan, bearings that are largely free of constraints (e.g. NEOTOEB ¹ TEE ^{1 IOIi- 1} sliding bearings) are installed over one or both abutments. The movements of the bridge superstructure from external and internal

Kräften (z. B. Temperatur, Schwinden, Kriechen ) anForces (e.g. temperature, shrinkage, creep)

diesen Auflagern verlaufen infolge der geometrischen Gesetzmäßigkeit nicht in Brückenlängsachse, sondern in einem errechenbaren Winkel dazu, d. h. am Brückenende treten Längsund Querverschiebungen auf.Due to the geometrical principles, these supports do not run along the longitudinal axis of the bridge, but at a calculable angle to it, ie longitudinal and transverse displacements occur at the end of the bridge.

Der Anwendungsbereich dieser langen, gekrümmten Brücken mit zwängungsfreien Lagern beschränkte sich bisher auf den Strassenbau, da hier die auftretenden QuerverSchiebungen für denThe scope of these long, curved bridges with Constraint-free storage has so far been limited to road construction, since here the occurring cross shifts for the

scMenenlosen Yerkehr ohne Bedeutung sind und mit Hilfe von G-Ieitblechkonstruktionen ohne Schwierigkeiten bewältigt werden können.Meneless movements are irrelevant and with help managed by G-Ieitblech constructions without difficulty can be.

Die Anwendung der gleichen Entwurfsgrundsätze und Konstruktionen auch für den Schienenverkehr scheiterte bisher an der Tatsache, daß 1. durch Querverschiebungen unkontrollierbare Gleisverwerxungen auftreten, die eine sichere und einwandfreie Schienenführung verhindern und daß 2. nur Schienensonderkonstruktionen existieren, die zwar Längsbewegungen aber keine Querbewegungen aufnehmen können.Applying the same design principles and constructions also for the rail traffic failed so far because of the fact that 1. uncontrollable due to lateral displacements Twisted tracks occur which prevent safe and proper rail guidance and that 2. only special rail constructions exist that can accommodate longitudinal movements but not transverse movements.

Es ging also darum, eine Schienensonderkonstruktion zu schaffen, die die Querbewegungen der Brücke unter Beibehal-.tung einer sicheren Gleisführung ausgleichen kann.So it was a matter of creating a special rail construction create that can compensate for the transverse movements of the bridge while maintaining a safe track layout.

2. Stand der Technik; 2. State of the art;

(z. B. bei der Deutschen Bundesbahn, einschlägigen Firmen u.a.) Nach den eigenen Erhebungen derzeit noch nicht bekannt.(e.g. at the Deutsche Bundesbahn, relevant companies, etc.) Not yet known according to our own surveys.

3. Mängel des bisherigen Zustandes: 3. Defects in the previous condition:

Durch das Fehlen einer geeigneten Konstruktion zum Ausgleich der Schienencjuerbewegungen war bisher die Konstruktion langer fugenloser, im Grundriß gekrümmter Spannbetonbrücken für Schienenfahrzeuge nicht oder nur bedingt möglich. Da andererseits aber diese Konstruktionen äußerst wirtschaftlich sind, ergeben sich sowohl bei den Bau- als auch insbesondere den Unterhaltungskosten erhebliche finanzielle Vorteile. Due to the lack of a suitable construction to compensate for the movements of the rail cube, the construction was previously longer Jointless prestressed concrete bridges with curved ground plan are not possible or only possible to a limited extent. There on the other hand, however, these constructions are extremely economical, result both in the construction and in particular the maintenance costs have significant financial benefits.

4. Bisherige lösungsversuche zur Beseitigung dieser Mangel; 4. Previous attempts to resolve this deficiency;

Infolge der oben genannten Gründe mußte man bisher solche Brücken möglichst mit im Grundriß gerader Führung planen,As a result of the reasons mentioned above, one had to plan such bridges as far as possible with a straight plan in plan,

33 9 H 33 9 H.

was im allgemeinen einen Grundstücksmehrbedarf erfordert und bei den neuerdings stark in den Vordergrund tretenden Stadtbahnen infolge der oft vorhandenen Zwangspunkte (Bebauung, Krümmungsradien der Bahn ....) meistens unmöglich ist. In solchen Fällen mußte man bisher den Brückenüberbau in kürsere Abschnitte unterteilen, wodurch eine wesentlich größere Anzahl von Brückenauflagern, größere Konstruktionshöhen der Brücken und größere Pfeilerquerschnitte (hierdurch Sichtbehinderungen ....) erforderlich wurden. Da die Brückenfugen und -lager im allgemeinen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit zu den schwächsten Punkten der Konstruktion gehören₅ vermindern sich auch die Unterhaltskosten. Infolge des über größere Längen ungestoßen durchlaufenden Gleisoberbaues ergibt sich durch die neue Lösung außerdem eine größere Laufruhe für die Fahrzeuge und eine geringere Lärmbelästigung für die Umgebung.which generally requires more land and is mostly impossible with the light rail vehicles that have recently come to the fore due to the often existing constraint points (development, radii of curvature of the railway ...). In such cases, the bridge superstructure had to be subdivided into shorter sections, which required a significantly larger number of bridge supports, greater construction heights of the bridges and larger pier cross-sections (as a result of which visibility was ...). Since the bridge joints and bearings are generally among the weakest points in the construction in terms of durability ₅ , maintenance costs are also reduced. As the track superstructure runs uninterrupted over greater lengths, the new solution also results in greater smoothness for the vehicles and less noise pollution for the surrounding area.

5. Aufgabenstellung und Lösung der technischen Aufgabe: 5. Task and solution of the technical task:

Die an den Brückenenden auftretenden Längs- und Querbewegungen müssen durch die Sonderkonstruktion allmählich in eine reine Längsbewegung umgewandelt werden, die dann mit einer normalen Schienenausziehvorrichtung aufgenommen wird. Dabei muß jedoch jederzeit eine sichere Schienenführung gewährleistet sein.The longitudinal and transverse movements occurring at the ends of the bridge must gradually increase due to the special construction a pure longitudinal movement can be converted, which is then recorded with a normal rail puller. However, safe rail guidance must be guaranteed at all times.

Bei der Sonderkonstruktion wird der Fuß der Normalschiene S 49 (b = 125 mm) beidseitig auf ca. 70 mm abgefräßt. An den verschmälerten Fuß werden dann im Abstand von ca. 65 cm (Schwellenabstand) je 2 gegenüberliegende und entgegengesetzt gerichtete Stahlkeile angeschweißt.In the special construction, the foot of the standard rail S 49 (b = 125 mm) is milled off on both sides to approx. 70 mm. At the narrowed foot are then at a distance of approx. 65 cm (Distance between thresholds) 2 opposing and opposing steel wedges welded on.

Der Neigungswinkel der Keile wird für jede Schwelle errechnet. Er liegt zwischenThe angle of inclination of the wedges is calculated for each threshold. He lies between

ot. max (= Abweichung der Brückenbewegung von der Schienenachse über den Widerlagern)ot. max (= deviation of the bridge movement from the rail axis above the abutments)

und öl = O (Ende der Sonderkonstruktion)and oil = O (end of special construction)

Die dadurch neu geschaffene Fußbreite beträgt weiterhinThe newly created foot width is still

69 3 3 Öl 469 3 3 oil 4

Il I · · t t »Il I · · t t »

j. 4·· _j. 4 ·· _

b = 125 mm, so daß als Schienenbefestigung die normalen Rippenplatten der DB verwendet werden können.b = 125 mm, so that the normal Ribbed plates of the DB can be used.

Bei jeder Bewegung des Brückenoberbaues erfährt die Schiene durch die Keile gleichzeitig eine Quer- und Längsbewegung, wobei sich die Querbewegung durch den von Schwelle zu Schwelle kleiner werdenden Neigungswinkel der Stahlkeile verringert und schließlich zu Null wird.With every movement of the bridge superstructure, the rail experiences a transverse and longitudinal movement due to the wedges, The transverse movement is determined by the angle of inclination of the steel wedges, which decreases from threshold to threshold decreases and eventually becomes zero.

Durch diese Sonderkonstruktion wird bei jeder Brückenbewegung eine sichere und einwandfreie Schienenführung erreicht. Thanks to this special construction, safe and perfect rail guidance is achieved with every bridge movement.

6. Ausführungsbeispiel; 6th embodiment;

Auf der Nord-Süd-U-Bahn-linie in München werden die Heidemannstraße und einige Autobahnzufahrten mittels einer Hochbrücke überquert. Auf Grund der örtlichen Gegebenheiten mußte eine im Grundriß G-förmig gekrümmte Brücke gewählt werden. Sie überspannt 18 Felder mit Stützweiten zwischen 19 und 35 m und ihre Gesamtlänge beträgt ca. 435 m. Da es sich um eine fugenlose Konstruktion handelt, genügt ein festes Auflager. Aus konstruktiven Gründen wurde dafür der mittlere Pfeiler ausgebildet (Zeichn. Nr. 1).Heidemannstrasse will be on the north-south subway line in Munich and crossed some motorway entrances by means of a high bridge. Due to the local conditions had to a bridge curved in a G-shape in plan can be selected. It spans 18 fields with spans between 19 and 35 m and its total length is approx. 435 m. Since it is a seamless construction, a solid support is sufficient. For structural reasons, the middle pillar was designed for this (drawing no. 1).

Durch die Wahl weitgehend zwängungsfreier Lager für die übrigen Pfeiler und die Widerlager kann sich die Brücke frei, d. h. in Richtung des Polstrahles verformen. Dadurch treten über den Widerlagern Bewegungen schräg zur Gleisachse auf.By choosing largely unconstrained bearings for the the rest of the pillars and the abutments, the bridge can move freely, d. H. deform in the direction of the pole beam. As a result, movements at an angle to the track axis occur above the abutments.

Pur das Widerlager Nord gelten dabei folgende Werte:The following values apply to the north abutment:

max Δ Jt = + 62 mm (Bewegung in Richtung Polstrahl) max oL = 16,3° (Abweichung des Polstrahles von der Gleisachse) max ΔΖ η = ± 62«cos 16,3° = + 59,6 mm (Bewegung in Gleisachse)max Δ Jt = + 62 mm (movement in the direction of the pole beam) max oL = 16.3 ° (deviation of the pole beam from the track axis) max ΔΖ η = ± 62 «cos 16.3 ° = + 59.6 mm (movement in the track axis )

max ΔΙ χ = + 62«sin 16_$3° = + 17,5 mm (Bewegung quer zur "" ~" Gleisachse)max ΔΙ χ = + 62 «sin 16 _$ 3 ° = + 17.5 mm (movement across the""~" track axis)

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Durch, den Einbau der Schienensonderkonstruktion wird nun die Abweichung der Bewegungsrichtung von der Gleisachse von Schwelle zu Schwelle vermindert und erreicht am Ende der Sonderkonstruktion den Viert Null.By installing the special rail construction is now the deviation of the direction of movement from the track axis from sleeper to sleeper is reduced and reached at the end the special design the fourth zero.

Auf den Zeichnungen 2, 3 und 4 ist ein Schienenauflager mit der Schiene in der Mittellage und in einer Extremlage dargestellt. On the drawings 2, 3 and 4 a rail support is with of the rail in the central position and in an extreme position.

Innerhalb der Ausgleichsstrecke (= Länge der Schienensonderkonstruktion = 15,9 m) wird die Schiene durch die Führungskeile stets so geführt, daß auch bei extremen Brückenbewegungen die Forderungen hinsichtlich der Fahrdynamik und der Sicherheit erfüllt sind. Darüber liegen bereits Gutachten des Institutes für Eisenbahnbau und des Lehrstuhles für Massivbau an der Technischen Hochschule München vor.Within the compensation section (= length of the special rail construction = 15.9 m) the rail is always guided by the guide wedges in such a way that even with extreme bridge movements the requirements in terms of driving dynamics and safety are met. Above are already Expert opinion from the Institute for Railway Construction and the Chair for Solid Construction at the Technical University of Munich before.

Die Berechnung selbst für die Länge der Ausgleieasstrecke und für die Neigung der Führungskeile an den einzelnen Schwellen kann bei Bedarf angefordert werden.The calculation itself for the length of the off-road stretch and for the inclination of the guide wedges on the individual sleepers can be requested if required.

7. Nutzeffekt der Erfindung: 7. Benefit of the invention:

Durch die Anwendung der Schienensonderkonstruktion können neuerdings fugenlose im Grundriß gekrümmte Brücken über mehrere Felder auch für den Schienenverkehr verwendet werden. By using the special rail construction, it has recently become possible to cross bridges with a curved plan without joints several fields can also be used for rail transport.

Diese Brücken sind im Vergleich zu EinfeldträgerbrückenThese bridges are compared to single span girder bridges

a) wirtschaftlicher (Ersparnisse an Lagern, Pfeilern, Fundamenten und Überbauten),a) more economical (savings on bearings, pillars, foundations and superstructures),

b) architektonisch ansprechender (geringere Konstruktionshöhe ), b) more architecturally appealing (lower construction height),

c) weniger störungsanfällig (Einbau einfacherer Lager),c) less prone to failure (installation of simpler bearings),

d) fahrdynamisch günstiger (Durchbiegungen geringer) undd) more favorable in terms of driving dynamics (lower deflections) and

e) sicherer (die Katastrophensicherheit ist bei Durchlaufkonstruktionen höher als bei EinfeIdträgern.e) safer (disaster safety is with pass-through constructions higher than with single feeders.

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Claims (1)

Il I IIl I I Horst Petrusohke
Karl HofmeisterHorst Petrusohke
Karl Hofmeister Sohieneiivorriohtung zur Aufnahme von Brückenbewegungen, die schräg zur Gleisaohse verlaufenShoe bracket for absorbing bridge movements that run diagonally to the track socket SchutzanspruchClaim to protection Schiene mit Vorrichtung zur Aufnahme von Brückenbewegungen, die schräg zur Gleisachse verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass am Schienenfuss Stahlkeile angeschweisst sind, die eine vorher genau festgelegte Bewegungsrichtung der Schiene erzwingenRail with device for absorbing bridge movements at an angle to the track axis run, characterized in that steel wedges are welded to the rail foot, which force a previously precisely defined direction of movement of the rail HINWEIS; Diese Unterlage ΐΠιίΓηι^Ί'ηπ 't^nA Schutzanspr.) ist die zuletzt eingereichte; sie weicht von der Wortfassung der ursprünglich eingereichten Ünterlagen~ab7 Die rechtliche Bedeutung der Abweichung ist nicht .geprüft. Die ursprünglich ein- β·/···*·βη Unterlagen befinden sich in don Amtsaklen. Sie können jederzeit ohne Nachweis eines¹ reditlichen.lnterosses gebührenfrei eingesehen werden. Auf Antrag werden hiervon auch Fotokopien oder Filmnegative zu den üblichen-Preisen geliefert. G SSU [6.69) Deutsches Pattntamt, Gebrauchsinustonteile NOTE; This document ΐΠιίΓηι ^ Ί'ηπ't ^nA protection claims) is the last one submitted; it deviates from the wording of the originally submitted documents ~ 7 The legal significance of the deviation has not been checked. The original single β · / ··· * · βη documents are in don Amtsaklen. They can be viewed free of charge at any time without proof of a ^{1 honest interest.} On request, photocopies or film negatives can also be delivered at the usual prices. G SSU [6.69) German Pattntamt, usage standard parts 6933969339