EP2118370B1 - Betonschwelle und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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EP2118370B1
EP2118370B1 EP08700840.5A EP08700840A EP2118370B1 EP 2118370 B1 EP2118370 B1 EP 2118370B1 EP 08700840 A EP08700840 A EP 08700840A EP 2118370 B1 EP2118370 B1 EP 2118370B1
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concrete
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tensioning
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Viktor Klein
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BACHMANN CONSULT GmbH
Rail One GmbH
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Rail One GmbH
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • 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
    • E01B3/32—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone with armouring or reinforcement
    • E01B3/34—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone with armouring or reinforcement with pre-tensioned armouring or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/02—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members
    • B28B23/04—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members the elements being stressed
    • B28B23/043—Wire anchoring or tensioning means for the reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/02—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members
    • B28B23/04—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members the elements being stressed
    • B28B23/06—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members the elements being stressed for the production of elongated articles

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a recirculating concrete sleeper, comprising the steps of: inserting prestressing steels into a sleeper mold that is continuously circulating, simultaneously automated tensioning of the prestressing steels, filling concrete into the sleeper mold, allowing the concrete to set and demoulding the concrete concrete sleeper.
  • sleeper molds are used, which are continuously in circulation. After cleaning the sleeper molds they are filled with liquid concrete, then they go through a vibrating station. The curing time of the filled in the emerging forms of liquid concrete can be shortened by heat, for example in a heat chamber. If the concrete has sufficient strength, the sleeper molds are raised and turned over to allow the concrete sleepers to disengage.
  • the pamphlets GB 1 357 836 A and FR 2 388 654 A relate to the production of prestressed concrete sleepers in the so-called "long fitted bed", while many sleeper shapes are arranged one behind the other and tensioned with correspondingly long tension wires, which are later severed.
  • Conventional concrete sleepers usually have four embedded prestressing steels, which are arranged in two rows and at a lateral distance from each other.
  • sleepers with such a reinforcement are not or only partially suitable for high axle loads.
  • Thresholds are also known with eight prestressing steels, which are simultaneously automatically tensioned and relaxed again, whereby in the previous methods with more than four tensioning wires these are then combined into bundles of at least two prestressing steels and then these bundles are stretched together.
  • the invention has for its object to provide a simple and inexpensive method for producing a concrete sleeper, which is suitable for high axle loads.
  • the invention provides that in a method of the type mentioned that more than four, in particular five to eight, prestressing steels are used for a concrete sleeper, the prestressing steels are individually but simultaneously stretched simultaneously by each prestressing steel at one end over a Anchor bolt and is attached at the other end via a clamping bolt in the sleeper shape and the clamping of the prestressing steels is carried out by simultaneously pulling the individual clamping bolts.
  • This clamping operation is automated by means of a corresponding clamping device, as well as the relaxation process.
  • the axle load to be taken up by the reinforced concrete sleeper is inventively accommodated by more than four, in particular five to eight, prestressing steels.
  • the prestressing steels may be thinner than conventional prestressing steels, resulting in better load distribution.
  • a maximum of four prestressing steels were used, since the usual circulating tensioning devices did not allow the simultaneous, automatic tensioning of a larger number of prestressing steels, moreover, at more than four tensioning steels space problems that make automatic clamping difficult.
  • both ends of a prestressing steel have a thread and one end is anchored in an anchor bolt and the other end is tensioned with a clamping bolt and fixed by means of spindle nuts, which are supported on the sleeper shape. To tighten is pulled to the clamping bolt and then screwed the nut on the thread, whereby the required bias is held in the prestressing steel.
  • prestressing steels with a ribbed or profiled surface are used. In such a trained surface results in a solid bond between prestressing steel and the surrounding concrete and thus a good force.
  • Fig. 1A shows a prestressing steel 1 having an anchor bolt 2 at one end to fix the prestressing steel 1 in a sleeper shape.
  • a clamping bolt 3 At the other end of the prestressing steel 1 is a clamping bolt 3, which has a thread on which a nut 4 is screwed.
  • Fig. 1B shows a threshold form 5 in a partially sectioned side view.
  • the inner contour 6 of the sleeper mold 5 is adapted to the shape of the concrete sleeper to be produced.
  • different types of sleepers are used, or the forms of sleepers can be modified by mold inlays or sheet metal inserts. How best in Fig. 1D can be seen in the sleepers 5 more adjacent concrete sleepers can be made in one operation.
  • the anchor bolt 2 and the clamping bolt 3 are each supported on the end faces of the sleeper mold 5.
  • the tensioning of the prestressing steels 1 is carried out by simultaneously pulling the clamping bolts 3, which are fixed simultaneously by turning the nuts 4.
  • each concrete sleeper has eight prestressing steels arranged in two superimposed rows of four prestressing steels 1 each.
  • each prestressing steel 1 is tensioned individually.
  • the liquid concrete is poured into the sleeper mold 5 and compacted by shaking. Curing takes place by itself, but it can be accelerated by supplying heat.
  • the finished concrete sleeper can then be removed from the mold.
  • the Figs. 2A to 2C, 3A to 3C . 4A and 4B each show embodiments of concrete sleepers, which have been prepared by the described method.
  • the concrete sleepers 7, 8 are constructed symmetrically. At a middle, flat portion 9 on the top of the concrete sleeper 7 is followed by an oblique portion 10 laterally adjacent to a slightly inclined portion 11, the inclination of which is about 1:40 in the illustrated embodiment. This is followed by an inclined section 12, the end portion 13 of the concrete sleeper 7 is flat.
  • the concrete sleeper 7 has eight prestressing steels 1. How best in Fig. 2B can be seen, the concrete sleeper 7 is constricted laterally in its central region.
  • the rail support of the concrete sleeper 7 has a lower width of about 320 to 380 mm.
  • the in the Figs. 3A to 3C shown concrete sleeper 8 has substantially the same structure as that in the Fig. 2A to 2C shown concrete threshold. Since both concrete sleepers 7, 8 each have eight embedded prestressing steels, they are able to absorb high axle loads.
  • FIG. 4A Another embodiment of a concrete sleeper, which has been produced by the described method, is in Fig. 4A shown in a cutaway view.
  • the concrete sleeper 14 has five prestressing steels, four of which are arranged like the corner points of a square and a fifth prestressing steel in the middle.
  • Fig. 4B Another embodiment of a concrete sleeper is in Fig. 4B shown in a cutaway view.
  • the concrete sleeper 15 has also five prestressing steels, of which three are arranged in the lower row and two in the upper row, wherein the prestressing steels of the lower and the upper row are each arranged offset from one another.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle im Umlaufverfahren, umfassend die folgenden Schritte: Einsetzen von Spannstählen in eine Schwellenform, die sich kontinuierlich im Umlauf befindet, gleichzeitiges automatisiertes Spannen der Spannstähle, Einfüllen von Beton in die Schwellenform, Aushärtenlassen des Betons und Entformen der Betonschwelle.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 198 36 320 A bekannt.
  • Für die Herstellung von Spannbetonschwellen werden Schwellenformen verwendet, die sich kontinuierlich im Umlauf befinden. Nach dem Reinigen der Schwellenformen werden sie mit flüssigem Beton gefüllt, anschließend durchlaufen sie eine Rüttelstation. Die Aushärtezeit des in die Schwellenformen eingefüllten flüssigen Betons kann durch Wärmezufuhr, zum Beispiel in einer Wärmekammer, verkürzt werden. Wenn der Beton eine ausreichende Festigkeit aufweist, werden die Schwellenformen angehoben und umgedreht, damit die Betonschwellen entschalt werden können.
  • Die Druckschriften GB 1 357 836 A und FR 2 388 654 A betreffen die Herstellung von Spannbetonschwellen im sogenannten "langen Spannbett", dabei werden viele Schwellenformen hintereinander angeordnet und mit entsprechend langen Spanndrähten gespannt, die später durchtrennt werden.
  • Herkömmliche Betonschwellen weisen zumeist vier eingebettete Spannstähle auf, die in zwei Reihen und mit seitlichem Abstand zueinander angeordnet sind. Schwellen mit einer derartigen Bewehrung sind jedoch nicht oder nur bedingt für hohe Achslasten geeignet.
  • Diese herkömmlichen Spannbetonschwellen werden im Umlaufverfahren hergestellt. Dabei werden alle vier Spannstähle gleichzeitig automatisch, aber einzeln gespannt und genauso wieder entspannt.
  • Bekannt sind auch Schwellen mit acht Spannstählen, die gleichzeitig automatisch gespannt und wieder entspannt werden, wobei bei den bisherigen Verfahren mit mehr als vier Spanndrähten diese dann zu Bündeln aus jeweils mindestens zwei Spannstählen zusammengefasst werden und anschließend diese Bündel gemeinsam gespannt werden.
  • Ferner ist auch das Herstellverfahren im "langen Spannbett" bekannt, bei dem praktisch beliebig viele Spannstähle in das Spannbett eingelegt werden können. Dabei werden üblicherweise 12 bis 24 Spanndrähte verwendet, die jeweils nacheinander gespannt und am Ende mit Keilen gehalten werden. Bei diesem Verfahren ist der Aufwand für die erforderlichen langen Formen jedoch groß.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle anzugeben, die für hohe Achslasten geeignet ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass für eine Betonschwelle mehr als vier, insbesondere fünf bis acht, Spannstähle verwendet werden,wobei die Spannstähle einzeln aber dennoch gleichzeitig gespannt werden, indem jeder Spannstahl an einem Ende über einen Ankerbolzen und am anderen Ende über einen Spannbolzen in der Schwellenform befestigt wird und das Spannen der Spannstähle durch gleichzeitiges Ziehen der einzelnen Spannbolzen erfolgt.
  • Dieser Spannvorgang erfolgt mittels einer entsprechenden Spannvorrichtung automatisiert, ebenso der Entspannvorgang. Die von der bewehrten Betonschwelle aufzunehmende Achslast wird erfindungsgemäß durch mehr als vier, insbesondere fünf bis acht, Spannstähle aufgenommen. Die Spannstähle können dabei unter Umständen dünner als herkömmliche Spannstähle sein, wodurch sich eine bessere Lastverteilung ergibt. Bei dem herkömmlichen Verfahren wurden maximal vier Spannstähle verwendet, da die üblichen Spannvorrichtungen im Umlaufverfahren das gleichzeitige, automatische Spannen einer größeren Anzahl von Spannstählen nicht zuließen, zudem ergeben sich bei mehr als vier Spannstählen Platzprobleme, die ein automatisches Spannen erschweren.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es bevorzugt, dass beide Enden eines Spannstahls ein Gewinde aufweisen und ein Ende in einem Ankerbolzen verankert wird und das andere Ende mit einem Spannbolzen gespannt und mittels Spindelmuttern fixiert wird, die sich an der Schwellenform abstützen. Zum Spannen wird an den Spannbolzen gezogen und anschließend die Mutter auf das Gewinde geschraubt, wodurch die benötigte Vorspannung in dem Spannstahl gehalten wird.
  • Es wird besonders bevorzugt, dass Spannstähle mit gerippter oder profilierter Oberfläche verwendet werden. Bei einer derart ausgebildeten Oberfläche ergibt sich ein fester Verbund zwischen Spannstahl und dem umgebenden Beton und damit eine gute Krafteinleitung.
  • Im Rahmen der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass in einer Schwellenform mehrere, vorzugsweise zwei bis acht, nebeneinander liegende Betonschwellen hergestellt werden. Auf diese Weise kann eine größere Anzahl von Betonschwellen gleichzeitig hergestellt werden. Weitere Verfahrensmerkmale sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
    • Fig. 1A
    einen Spannstahl, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird;
    Fig. 1B
    eine Schwellenform in einer geschnittenen Seitenansicht mit eingesetzten Spannstählen;
    Fig. 1C
    einen Ausschnitt einer Vorderansicht der Schwellenform von Fig. 1B;
    Fig. 1D
    einen Ausschnitt einer Draufsicht der Schwellenform von Fig. 1B;
    Fig. 2A
    eine Seitenansicht einer Betonschwelle;
    Fig. 2B
    eine Draufsicht der Betonschwelle von Fig. 2A;
    Fig. 2C
    eine Vorderansicht der Betonschwelle von Fig. 2A,
    Fig. 3A bis 3C
    ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Betonschwelle; und
    Fig. 4A und 4B
    weitere Ausführungsbeispiele von Betonschwellen.
  • Fig. 1A zeigt einen Spannstahl 1, der an einem Ende einen Ankerbolzen 2 aufweist, um den Spannstahl 1 in einer Schwellenform zu befestigen. An dem anderen Ende des Spannstahls 1 befindet sich ein Spannbolzen 3, der ein Gewinde aufweist, auf das eine Mutter 4 geschraubt ist.
  • Fig. 1B zeigt eine Schwellenform 5 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. In der Schwellenform 5 sind mehrere Spannstähle 1 über Ankerbolzen 2 und Spannbolzen 3 befestigt. Die Innenkontur 6 der Schwellenform 5 ist an die Form der herzustellenden Betonschwelle angepasst. Für unterschiedliche Betonschwellen werden unterschiedliche Schwellenformen verwendet oder die Schwellenformen können durch Formeninlays oder Blecheinsätze verändert werden. Wie am besten in Fig. 1D zu sehen ist, können in der Schwellenform 5 mehrere nebeneinander angeordnete Betonschwellen in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Die Ankerbolzen 2 und die Spannbolzen 3 stützen sich jeweils an den Stirnseiten der Schwellenform 5 ab. Das Spannen der Spannstähle 1 erfolgt durch gleichzeitiges Ziehen der Spannbolzen 3, die durch Drehen der Muttern 4 gleichzeitig fixiert werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede Betonschwelle acht Spannstähle auf, die in zwei übereinander liegenden Reihen mit je vier Spannstählen 1 angeordnet sind.
  • Bei der Herstellung der Betonschwellen werden zunächst die Spannstähle 1 in die Schwellenform 5 eingesetzt. Anschließend erfolgt das gleichzeitige Spannen der Spannstähle 1, wobei jeder Spannstahl 1 einzeln gespannt wird. Danach wird der flüssige Beton in die Schwellenform 5 eingefüllt und durch Rütteln verdichtet. Das Aushärten erfolgt von selbst, es kann jedoch durch Wärmezufuhr beschleunigt werden. Die fertige Betonschwelle kann anschließend entformt werden.
  • Die Fig. 2A bis 2C, 3A bis 3C, 4A und 4B zeigen jeweils Ausführungsbeispiele von Betonschwellen, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind. Die Betonschwellen 7, 8 sind symmetrisch aufgebaut. An einen mittleren, ebenen Abschnitt 9 auf der Oberseite der Betonschwelle 7 schließt sich seitlich jeweils ein schräger Abschnitt 10 an, an den ein geringfügig geneigter Abschnitt 11 angrenzt, dessen Neigung in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 1:40 beträgt. Daran schließt sich ein schräger Abschnitt 12 an, der Endbereich 13 der Betonschwelle 7 ist eben. Die Betonschwelle 7 weist acht Spannstähle 1 auf. Wie am besten in Fig. 2B zu sehen ist, ist die Betonschwelle 7 in ihrem mittleren Bereich seitlich eingeschnürt. Das Schienenauflager der Betonschwelle 7 weist eine untere Breite von etwa 320 bis 380 mm auf.
  • Die in dem Fig. 3A bis 3C gezeigte Betonschwelle 8 weist im Wesentlichen denselben Aufbau wie die in den Fig. 2A bis 2C gezeigte Betonschwelle auf. Da beide Betonschwellen 7, 8 jeweils acht eingebettete Spannstähle aufweisen, sind sie in der Lage, hohe Achslasten aufzunehmen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Betonschwelle, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist, ist in Fig. 4A in einer geschnittenen Ansicht gezeigt. Die Betonschwelle 14 weist fünf Spannstähle auf, von denen vier wie die Eckpunkte eines Quadrats und ein fünfter Spannstahl in der Mitte angeordnet ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Betonschwelle ist in Fig. 4B in einer geschnittenen Ansicht gezeigt. Die Betonschwelle 15 weist ebenfalls fünf Spannstähle auf, von denen drei in der unteren Reihe und zwei in der oberen Reihe angeordnet sind, wobei die Spannstähle der unteren und der oberen Reihe jeweils versetzt zueinander angeordnet sind.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Betonschwelle (7, 8, 14, 15) im Umlaufverfahren, umfassend die folgenden Schritte:
    - Einsetzen von Spannstählen (1) in eine Schwellenform (5), die sich kontinuierlich im Umlauf befindet,
    - gleichzeitiges automatisiertes Spannen der einzelnen Spannstähle (1),
    - Einfüllen von Beton in die Schwellenform (5),
    - Aushärtenlassen des Betons,
    - Entformen der Betonschwelle (7, 8, 14, 15),
    dadurch gekennzeichnet, dass für eine Betonschwelle (7, 8, 14, 15) mehr als vier, insbesondere fünf bis acht, Spannstähle (1) verwendet werden, wobei die Spannstähle (1) einzeln aber dennoch gleichzeitig gespannt werden, indem jeder Spannstahl (1) an einem Ende über einen Ankerbolzen (2) und am anderen Ende über einen Spannbolzen (3) in der Schwellenform (5) befestigt wird und das Spannen der Spannstähle (1) durch gleichzeitiges Ziehen der einzelnen Spannbolzen (3) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden eines Spannstahls (1) ein Gewinde aufweisen und ein Ende in einem Ankerbolzen (2) verankert wird und das andere Ende mit einem Spannbolzen (3) gespannt und mittels Spindelmuttern (4) fixiert wird, die sich an der Schwellenform (5) abstützen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Spannstähle (1) mit gerippter Oberfläche verwendet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Spannstähle (1) mit profilierter Oberfläche verwendet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Spannstähle (1) mit glatter Oberfläche und Endverankerung verwendet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Schwellenform (5) mehrere, vorzugsweise zwei bis acht nebeneinander angeordnete Betonschwellen (7) hergestellt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betonschwelle (7) mit acht Spannstählen (1) zwei übereinander angeordnete Reihen mit je vier Spannstählen (1) verwendet werden.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannstähle (1) bei einer fünf Spannstähle (1) aufweisenden Betonschwelle (14) wie die Eckpunkte eines Quadrats mit einem Mittelpunkt oder unsymmetrisch angeordnet sind.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannstähle (1) vor dem Entformen der Betonschwelle (7) gleichzeitig, für jeden Spannstahl (1) einzeln, entspannt werden.
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