DE102004061165A1

DE102004061165A1 - Betonfahrbahn für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE102004061165A1
Application number: DE102004061165A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dr. Freudenstein
Original assignee: Pfleiderer Infrastrukturtechnick GmbH and Co KG
Current assignee: Rail One GmbH
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-07-06
Also published as: CA2589816A1; KR100969981B1; AU2005316083B2; US20080116290A1; DE502005009497D1; RU2353724C1; ZA200705820B; TW200622061A; EP1825059A1; BRPI0518996A2; PL1825059T3; CN1898442A; AU2005316083A1; CA2589816C; ES2344462T3; KR20070087586A; MX2007007043A; NO20073639L; IL183803A0; TWI346167B

Abstract

Betonfahrbahn für Schienenfahrzeuge mit in einer Fahrbahnplatte eingebetteten Ein- oder Mehrblockschwellen, wobei die Fahrbahnplatte (2) quer zur Fahrtrichtung angeordnete Querschnittsschwächungen zur Erzeugung von Rissen und jeweils wenigstens einen den Bereich des geschwächten Querschnitts beidseitig übergreifenden, Querkräfte übertragenden Körper aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betonfahrbahn für Schienenfahrzeuge mit in einer Fahrbahnplatte eingebetteten Ein- oder Mehrblockschwellen.
Betonfahrbahnen kommen zumeist bei Schienenstrecken zum Einsatz, die für hohe und sehr hohe Geschwindigkeiten ausgelegt sind. Anstelle des herkömmlichen Schotterbetts ist bei Betonfahrbahnen eine Fahrbahnplatte vorgesehen, in die die Ein- oder Mehrblockschwellen eingebettet sind.
Bei herkömmlichen Betonfahrbahnen kann es zur Bildung wilder, unkontrollierter Risse kommen, die durch Längsspannungen verursacht werden. Die Entstehung wilder Risse ist unerwünscht, da deren Position und Verlauf nicht kontrolliert werden kann.
Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, eine verbesserte Betonfahrbahn zu schaffen, bei der das Auftreten von wilden Rissen vermieden wird.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Betonfahrbahn der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Fahrbahnplatte quer zur Fahrtrichtung angeordnete Querschnittsschwächungen zur Erzeugung von Rissen und jeweils wenigstens einen den Bereich des geschwächten Querschnitts beidseitig übergreifenden, Querkräfte übertragenden Körper aufweist.
Durch die erfindungsgemäß in der Fahrbahnplatte vorgesehenen Querschnittsschwächungen wird eine gesteuerte Rissbildung erzielt, dementsprechend wird die Entstehung wilder Risse verhindert. Durch die Querschnittsschwächungen kann der Ort der Rissentstehung gezielt festgelegt werden. Um die statischen Erfordernisse trotz der quer zur Fahrtrichtung angeordneten Querschnittsschwächungen zu erfüllen, erfolgt die Übertragung der Querkräfte von einem Segment der Fahrbahnplatte zum benachbarten Segment durch Querkräfte übertragende Körper, die bei der Herstellung der Fahrbahnplatte eingebettet werden.
Bei der erfindungsgemäßen Betonfahrbahn können die Querschnittsschwächungen als in der Fahrbahnplatte angebrachte Nuten oder Fugen oder Kerben ausgebildet sein. Diese Bereiche mit geschwächtem Querschnitt können beispielsweise durch Schneiden oder Fräsen erzeugt werden, indem die Nuten und dergleichen nachträglich in die Fahrbahnplatte eingebracht werden.
Um eine hohe Lebensdauer der erfindungsgemäßen Betonfahrbahn sicherzustellen, können die Querschnittsschwächungen gegen Umgebungseinflüsse, insbesondere gegen eindringende Feuchtigkeit abgedichtet sein oder werden. Auf diese Weise werden auch Schäden durch eindringendes Wasser wirksam verhindert.
Die erfindungsgemäße Betonfahrbahn kann so ausgelegt sein, dass die Rissbildung durch Temperaturschwankungen oder Temperaturgradienten in unterschiedlichen Bereichen der Betonfahrbahn oder durch das Schwinden des Betons auslösbar ist. Bei einer derart ausgelegten Betonfahrbahn entstehen die Risse automatisch durch physikalische Einflüsse, dementsprechend entfällt die nachträgliche manuelle oder maschinelle Erzeugung der Risse.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Querschnittsschwächungen als in die Fahrbahnplatte eingebettete Körper ausgebildet sind. Diese Körper können bei der Herstellung der Fahrbahnplatte einbetoniert werden. Der oder die eingebetteten Körper haben die Eigenschaft, die Kraftübertragung zwischen den an den Körper angrenzenden Abschnitten der Fahrbahnplatte zu unterbrechen und dienen als Sollbruchstellen, die beispielsweise durch einen Temperaturunterschied oder durch einen anderen Auslöser die Rissbildung verursachen. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass ein in die Fahrbahnplatte eingebetteter Körper nach der Erzeugung der Querschnittsschwächung entfernbar ist. Diese Variante bietet sich an, wenn der eingebettete Körper sich an der Oberfläche der Fahrbahnplatte befindet.
Erfindungsgemäß kann der eingebettete Körper stabförmig ausgebildet sein und ein rechteckiges oder keilförmiges oder schwertförmiges Profil aufweisen. Alternativ kann der eingebettete Körper flächig ausgebildet sein, vorzugsweise als Folie oder Blech oder Platte oder Textilie. Der oder die eingebetteten Körper werden zweckmäßig quer zur Fahrbahn und zur Fahrtrichtung eingebettet und unterbrechen die Betonfahrbahn ganz oder teilweise in Querrichtung.
Bei der erfindungsgemäßen Betonfahrbahn kommen mit besonderem Vorteil die folgenden Materialien zur Herstellung des eingebetteten Körpers zum Einsatz: Stahl, Beton, Holz, Kunststoff.
Es wird besonders bevorzugt, dass die Querkräfte übertragenden Körper der erfindungsgemäßen Betonfahrbahn stabförmig oder stangenförmig oder als Horizontaldübel ausgebildet sind. Eine besonders gute Querkraftübertragung ergibt sich, wenn die Querkräfte übertragenden Körper in Fahrtrichtung, also in Längsrichtung der Betonfahrbahn ausgerichtet sind.
Um die Herstellung der erfindungsgemäßen Betonfahrbahn zu erleichtern, können mehrere Querkräfte übertragende und voneinander beabstandet vormontierte Körper eingesetzt werden. Vorzugsweise können die Querkräfte übertragenden Körper vor der Herstellung der Fahrbahnplatte in eine beispielsweise aus Draht bestehende Haltevorrichtung einsetzbar sein oder zur Fixierung ihrer Position beabstandet miteinander verbunden sein.
Eine besonders günstige Befestigungsmöglichkeit für die Querkräfte übertragenden Körper ergibt sich, wenn die Körper die Gitterbewehrung der Schwellen durchsetzen oder seitlich und/oder unten an herausstehenden Abschnitten der Gitterbewehrung der Schwellen oder an einem anderen geeigneten Abschnitt der Schwellen befestigbar sind.
Bei der erfindungsgemäßen Betonfahrbahn kann die Länge eines Querkräfte übertragenden Körpers 400 bis 600 mm, vorzugsweise 500 mm betragen. Der Durchmesser eines Querkräfte übertragenden Körpers kann 20 bis 35 mm, vorzugsweise 25 mm betragen. Der Abstand zwischen zwei eingebauten Querkräfte übertragenden Körpern kann 200 bis 500 mm, vorzugsweise 250 bis 300 mm betragen.
Ein Querkräfte übertragender Körper kann aus Stahl oder Kunststoff oder Beton oder einer Kombination dieser Materialien bestehen, vorzugsweise kann der Körper aus Stahlbeton oder aus Kunststofffasern hergestellt sein. Es ist auch möglich, dass ein Querkräfte übertragender Körper eine Beschichtung, insbesondere eine Korrosionsschutzschicht oder eine Kunststoffummantelung aufweist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Betonfahrbahn ist darin zu sehen, dass die Fahrbahnplatte keine oder zumindest keine durchgehende Längsbewehrung aufweist.
Der Unterbau der Fahrbahnplatte der erfindungsgemäßen Betonfahrbahn kann eine gebundene oder eine ungebundene Tragschicht umfassen, beispielsweise eine hydraulisch gebundene Tragschicht, eine Schottertragschicht, eine Frostschutzschicht, eine Folie oder eine Geotextilie. Eine hydraulisch gebundene Tragschicht kann an ihrer Oberseite herausstehende, als Träger für die Querkräfte übertragenden Körper dienende Verankerungselemente aufweisen. Die Betonfahrbahn kann auch auf schlichtem Untergrund aufgelagert sein. Ferner können auch Trenn-, Gleit-, Elastomer- oder Drainagelagen zwischen die Betonfahrbahn und den Unterbau gelegt werden.
Die Tragschicht der Betonfahrbahn, insbesondere eine hydraulisch gebundene Tragschicht, kann quer zur Fahrtrichtung angeordnete Querschnittsschwächungen, insbesondere Nuten oder Fugen oder Kerben aufweisen. Optional können die Betonfahrbahn und der Unterbau über Reibung, Nocken, Querkraft übertragende Elemente, insbesondere Dübel, oder über eine Anschlussbewehrung miteinander verbindbar oder verbunden sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Figuren. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Betonfahrbahn; und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Betonfahrbahn.
1 ist eine perspektivische Darstellung einer als feste Fahrbahn 1 ausgebildeten Betonfahrbahn. Die feste Fahrbahn 1 umfasst eine Fahrbahnplatte 2, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Höhe von etwa 350 mm aufweist. In die Fahrbahnplatte 2 sind in regelmäßigen Abständen als Querschnittsschwächungen quer zur Fahrtrichtung verlaufende Nuten 5 mit festgelegter Tiefe und Breite geschnitten. Beim Auftreten von Temperaturschwankungen, Temperaturgradienten und/oder durch das Schwinden des Betons, bewirken diese Nuten eine gesteuerte Rissbildung, sodass die an der Oberfläche der Fahrbahnplatte 2 eingebrachten Nuten 5 vollständig durchreißen. Auf diese Weise wird die Entstehung freier Risse auf der Fahrbahnplatte 2 vermieden. Wie in 1 zu erkennen ist, sind im Bereich der Nuten 5 jeweils mehrere quer zu den Nuten und parallel zur Fahrtrichtung verlaufende Horizontaldübel 6 als Querkräfte übertragende Körper in die Fahrbahnplatte 2 eingebettet. Die Horizontaldübel 6 sind näherungsweise symmetrisch zu der jeweiligen Nut 5 angeordnet, sodass sich näherungsweise die halbe Länge eines Horizontaldübels 6 in einem Abschnitt der Fahrbahnplatte 2 und die andere Hälfte in dem benachbarten Abschnitt der Fahrbahnplatte 2 befindet. Die Horizontaldübel 6 gewährleisten die Übertragung der Querkräfte zwischen den einzelnen, durch die durchgerissene Nut 5 voneinander getrennten Abschnitte der Fahrbahnplatte 2.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein Horizontaldübel eine Länge von 500 mm auf, der Durchmesser beträgt 25 mm, die Dübel 6 sind mit einem Abstand von 250 mm eingebaut. Als Korrosionsschutz weist jeder Horizontaldübel 6 eine Kunststoffbeschichtung auf. Von diesen Größenangaben kann jedoch in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen auch abgewichen werden.
Um den Einbau und die Positionierung der Horizontaldübel 6 zu vereinfachen, sind diese jeweils in die Gitterstruktur 7 einer Zweiblockschwelle 3 eingesetzt. Wegen der vorhandenen Gitterstrukturen 7 kann auf eine zusätzliche Bewehrung der fes ten Fahrbahn 1 in Querrichtung verzichtet werden. Ferner kann wegen der vorhandenen Horizontaldübel 6 auf eine zusätzliche oder separate Längsbewehrung der festen Fahrbahn 1 verzichtet werden oder sie kann beträchtlich reduziert werden. Es kann jedoch bei speziellen Anwendungsfällen sinnvoll sein, zusätzlich zu den Horizontaldübeln 6 zumindest abschnittsweise eine Längsbewehrung in der festen Fahrbahn 1 vorzusehen. Durch die Verwendung der Horizontaldübel 6 ergibt sich der weitere Vorteil, dass auf eine Erdung der als Längsbewehrung dienenden Horizontaldübel 6 verzichtet werden kann, oder dass diese stark vereinfacht werden kann.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fahrbahnplatte 2 auf einer Schottertragschicht 8 aufgebaut. In ähnlicher Weise kann die Fahrbahnplatte auch auf einer Frostschutzschicht, einer Folie, einer Geotextilie, einer hydraulisch gebundenen Tragschicht auf einer Betonplatte oder einer anderen gebundenen Tragschicht aufgebaut sein.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen festen Fahrbahn, wobei gleiche Komponenten wie in 1 mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
In Übereinstimmung mit 1 sind in die Fahrbahnplatte 2 Zweiblockschwellen 3 eingebettet, die zur Lagerung von Schienen 4 dienen. Die Fahrbahnplatte 2 weist quer verlaufende Nuten 5 auf, die mit einer Vergussmasse verfüllt sind. Im Bereich der Nuten 5 sind in Fahrtrichtung verlaufende Horizontaldübel 6 angeordnet, die die durch die Nuten 5 getrennten Abschnitte der Fahrbahnplatte 2 verbinden.
Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel befindet sich unterhalb der Fahrbahnplatte 2 eine hydraulisch gebundene Tragschicht 9, die eine Höhe von etwa 300 mm aufweist. Bei der hydraulisch gebundenen Tragschicht 9 ist das Mineralstoffgemisch durch hydraulische Bindemittel gebunden.
Wie in 2 zu sehen ist, weist auch die hydraulisch gebundene Tragschicht 9 in Querrichtung verlaufenden Nuten 10 auf, die sich unterhalb der Nuten 5 der Fahr bahnplatte 2 befinden. Bei auftretenden Temperaturschwankungen kommt es daher nicht nur in der Fahrbahnplatte 2 sondern auch in der hydraulisch gebundenen Tragschicht 9 zu einer gesteuerten Rissbildung. Unterhalb der hydraulisch gebundenen Tragschicht 9 befindet sich eine Frostschutzschicht 11.

Claims

Betonfahrbahn für Schienenfahrzeuge mit in einer Fahrbahnplatte eingebetteten Ein- oder Mehrblockschwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnplatte (2) quer zur Fahrtrichtung angeordnete Querschnittsschwächungen zur Erzeugung von Rissen und jeweils wenigstens einen den Bereich des geschwächten Querschnitts beidseitig übergreifenden, Querkräfte übertragenden Körper aufweist.
Betonfahrbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsschwächungen als in der Fahrbahnplatte angebrachte Nuten (5) oder Fugen oder Kerben ausgebildet sind.
Betonfahrbahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (5) oder Fugen oder Kerben durch ein Schneid- oder Fräsverfahren herstellbar sind.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsschwächungen gegen Umgebungseinflüsse, insbesondere gegen eindringende Feuchtigkeit, abdichtbar oder abgedichtet sind.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rissbildung durch Temperaturschwankungen oder Temperaturgradienten oder durch das Schwinden des Betons auslösbar ist.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsschwächungen als in die Fahrbahnplatte eingebettete Körper ausgebildet sind.
Betonfahrbahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die Fahrbahnplatte eingebetteter Körper nach der Erzeugung der Querschnittsschwächung entfernbar ist.
Betonfahrbahn nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eingebettete Körper stabförmig ausgebildet ist und ein rechteckiges oder keilförmiges oder schwertförmiges Profil aufweist.
Betonfahrbahn nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eingebettete Körper flächig ausgebildet ist, vorzugsweise als Folie oder Blech oder Platte oder Textilie.
Betonfahrbahn nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der eingebettete Körper aus einem der folgenden Materialien oder einer Kombination davon besteht: Stahl, Beton, Holz, Kunststoff.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkräfte übertragenden Körper stabförmig oder stangenförmig oder als Horizontaldübel (6) ausgebildet sind.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkräfte übertragenden Körper in Fahrtrichtung quer zu den Querschnittsschwächungen ausgerichtet sind.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Querkräfte übertragende und voneinander beabstandet vormontierte Körper aufweist.
Betonfahrbahn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkräfte übertragenden Körper vor der Herstellung der Fahrbahnplatte zur Fixierung ihrer Position in eine vorzugsweise aus Draht bestehende Haltevorrichtung einsetzbar sind.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkräfte übertragenden Körper die Gitterbewehrung (7) der Schwellen (3) durchsetzen und an der seitlich und/oder unten herausstehenden Gitterbewehrung (7) oder an einem anderen Abschnitt der Schwellen (3) befestigbar sind.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge eines Querkräfte übertragenden Körpers 400 bis 600 mm, vorzugsweise 500 mm beträgt.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser eines Querkräfte übertragenden Körpers 20 bis 35 mm, vorzugsweise 25 mm beträgt.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei eingebauten Querkräfte übertragenden Körpern 200 bis 500 mm, vorzugsweise 250 bis 300 mm, beträgt.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querkräfte übertragender Körper aus Stahl oder Kunststoff oder Beton oder einer Kombination dieser Materialien besteht, oder vorzugsweise aus Stahlbeton oder aus Kunststofffasern.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querkräfte übertragender Körper eine Beschichtung, insbesondere eine Korrosionsschutzschicht oder eine Kunststoffummantelung aufweist.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnplatte (6) keine oder zumindest keine durchgehende Längsbewehrung aufweist.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbau der Fahrbahnplatte (6) eine hydraulisch gebundene Tragschicht (9), eine Schottertragschicht, eine Frostschutz schicht, eine Folie, eine Geotextilie oder eine gebundene Tragschicht umfasst.
Betonfahrbahn nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulisch gebundene Tragschicht an ihrer Oberseite herausstehende, als Träger für die Querkräfte übertragenden Körper dienende Verankerungselemente aufweist.
Betonfahrbahn nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschicht, insbesondere die hydraulisch gebundene Tragschicht (9), quer zur Fahrtrichtung angeordnete Querschnittsschwächungen, insbesondere Nuten (10) oder Fugen oder Kerben aufweist.
Betonfahrbahn nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonfahrbahn und der Unterbau über Reibung, Nocken, Querkraft übertragende Elemente, insbesondere Dübel, oder über eine Anschlussbewehrung miteinander verbindbar oder verbunden sein.
Betonfahrbahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bereich einer Weiche einbaubar ist.