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Dokumentenidentifikation DE10240808A1 11.03.2004
Titel Magnetbahnfahrweg aus Stahlträgern im Verbund mit Fahrwegelementen aus Betonfertigteilen
Anmelder Walter Bau-AG, 86153 Augsburg, DE
Erfinder Baumann, Theodor, Dr.-Ing., 85737 Ismaning, DE
DE-Anmeldedatum 30.08.2002
DE-Aktenzeichen 10240808
Offenlegungstag 11.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.2004
IPC-Hauptklasse E01B 25/30
Zusammenfassung Bei ebenerdigen Fahrwegen für Magnetbahnen haben sich Fahrwegplatten aus Beton (1) mit integrierten Funktionskomponenten (2, 3, 4) gut bewährt. Es wird vorgeschlagen, solche Platten in Kombination mit trogförmigen Stahlträgern (7) auch für aufgeständerte Fahrwege einzusetzen. Die Platten (1) werden bei der Montage mittels Pressen (14) auf die Obergurte (8) und Steifen (11) der Stahlträger abgesetzt und in der planmäßigen Lage ausgerichtet (13, 14, 15). Sodann werden aus Platten und Trägern herausragende Anschlussbleche (5, 12) durch Schraubung oder Schweißung miteinander verbunden. Die Querfugen (21) zwischen den Platten werden zug- und druckfest geschlossen, wodurch ein Verbundträger mit hoher Steifigkeit entsteht.

Beschreibung[de]

Für den ebenerdigen Fahrweg haben sich Fahrwegelemente aus Beton (1) gut bewährt. Die Funktionskomponenten (Seitenführschienen (2), Gleitleiste (3) und Statorbefestigungen (4) ) können bei der Elementherstellung über Kopf direkt einbetoniert werden. Damit wird eine maßhaltige und robuste Verbindung möglich. Der Werkstoff Beton führt wegen seiner im Vergleich zu einer Stahlkonstruktion größeren Masse, höheren Steifigkeit und stärkeren Materialdämpfung zu einem fahrdynamisch und schalltechnisch günstigen Verhalten.

Fahrwegelemente aus Beton sind insbesondere bei hohen Stückzahlen wirtschaftlich. Bei Anwendungsstrecken mit überwiegend ebenerdigem Fahrweg ist es deshalb vorteilhaft, wenn entsprechende Elemente auch in den verbleibenden kürzeren Streckenabschnitten mit aufgeständertem Fahrweg eingesetzt werden können. Sie sind dann auf einem Träger aufzusetzen, dessen Spannweite ein Vielfaches der Elementlänge beträgt. Dabei stellt sich die Frage des statischen Zusammenwirkens von Träger und Fahrwegelementen in Längsrichtung. Bei den bisher diskutierten Konzepten wird ein solches Zusammenwirken nicht in Ansatz gebracht und durch eine teilweise verschiebliche Verbindung zwischen Elementen und Träger weitgehend ausgeschlossen. Im Vergleich zu Trägern, bei denen die Funktionskomponenten in den Trägerobergurt integriert oder seitlich an diesem befestigt sind, vergrößert sich dann die Gesamthöhe des Tragsystems um die Höhe der Fahrwegelemente und ggf. der Verbindung zwischen Fahrwegelementen und Träger.

Im Gegensatz zu Lösungen ohne statisches Zusammenwirken der Träger mit den aufgesetzten Fahrwegelementen zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein planmäßiges statisches Zusammenwirken von Stahlträgern und Fahrwegelementen aus Beton herzustellen, wobei der Begriff Beton Ausführungen in Stahlbeton oder Spannbeton umfasst. Man erhält damit einen Fahrweg mit den fahrdynamisch und schalltechnisch günstigen Eigenschaften des Werkstoffes Beton, ohne dass sich die Gesamthöhe des Tragsystems erhöht. Das Gewicht der so entstehenden Verbundträger ist zwar größer als das reiner Stahlträger, aber deutlich niedriger als das von Spannbetonträgern. Die Verbindung zwischen Fahrwegelementen und Stahlträgern erfolgt stahlbaumäßig und ist so konzipiert, dass damit Herstellungenauigkeiten der Stahlträger ausgeglichen werden können.

Die Kombination eines Trägerobergurtes aus Beton, in welchem die Funktionskomponenten eingebettet sind, mit einem Stahlträger wurde bisher nur für Ortbetonlösungen untersucht. Die Genauigkeit des Fahrweges wird hier zunächst durch die als Schalung dienende Stahlkonstruktion vorgegeben. Die dabei auftretenden Bauungenauigkeiten und die Verformungen des Betons infolge abfließender Hydratationswärme und Schwinden erschweren bei einer solchen Lösung die Einhaltung von Toleranzen in der Größenordnung von wenigen Millimetern.

Diese Probleme lassen sich vermeiden, wenn man den Ortbeton durch Betonfertigteile ersetzt, bei denen die hydratationsbedingten Verformungen vollständig und das Schwinden weitgehend abgeklungen ist. Um gleichzeitig Stahlträger üblicher Genauigkeit verwenden zu können, benötigt man eine Verbindung der beiden Konstruktionselemente, mit der die Herstellungenauigkeiten ausgeglichen werden können. Die folgenden Figuren beschreiben die erfindungsgemäße Lösung für diese Aufgabe.

1 zeigt den Querschnitt und einen leicht überhöhten Längsschnitt eines trogförmigen Stahlträgers mit einer Länge von beispielsweise 24,8 m, auf den 3 Fahrwegelemente mit einer Länge von beispielsweise 8,3 m aufgelegt sind und genau in der planmäßigen Lage ausgerichtet werden.

2 zeigt den Querschnitt für diesen Montagezustand in einem größeren Maßstab.

Die 3 und 4 zeigen den fertig montierten Träger für verschiedene Querschnittsformen der Stahlträger. Durch die Formgebung des Untergurts (9), ggf. auch in Verbindung mit einer Verkleidung (10) gemäß 4, können die für die Temperaturverformung maßgebenden Temperafurdifferenzen günstig beeinflusst werden.

Die 5 zeigt, wie die Fugen zwischen den Betonelementen kraftschlüssig geschlossen werden. Die 6 und 7 zeigen schließlich Möglichkeiten für die Verbindung der Betonelemente mit der Stahlkonstruktion.

In 7 ist ein Fahrwegelement für den Zustand vor dem Einbau der Bewehrung und dem Einbringen des Betons in Überkopflage dargestellt.

Gemäß 1 ist der trogförmige Stahlträger so bemessen, dass er das Gewicht der frei aufliegenden Fahrwegelemente (1) mit seiner endgültigen Spannweite aufnehmen kann. Der Träger hat hierfür zusätzliche, nur für den Montagezustand benötigte Obergurte (8) und Steifen (11). Darauf stützen sich die Pressen (14) ab, mit denen die Fahrwegelemente in vertikaler Richtung ausgerichtet werden. Um die aber die ganze Trägerlänge durchlaufenden Anschlussbleche der Fahrwegelemente (5) und des Stahlträgers (12) in die richtige relative Lage zu bringen, kann die obere Trogbreite durch Vorrichtungen (13) justiert werden. Temporäre Schrägstreben (15) erlauben eine Ausrichtung der Fahrwegelemente auch in Querrichtung. Wenn die Fahrwegelemente im Zuge dieser Montage nicht nur ausgerichtet, sondern auch elastisch verformt werden müssen, geschieht dies mittels vertikaler Abspannungen gegen die zusätzlichen Trägerobergurte (8).

Wenn die Fahrwegelemente in Grund- und Aufriss in der planmäßigen Lage ausgerichtet sind, werden die Anschlussbleche (5) und (12) miteinander verbunden. Dabei werden die Herstellungenauigkeiten in vertikaler Richtung ausgeglichen. Die Verbindung kann entweder gemäß 3 durch Schweißung (16) erfolgen, wobei sich die Überlappung der beiden Bleche um das Toleranzmaß verändert. Nach 4 ist auch eine Schraubverbindung (17) möglich. Die Schraubenlöcher dürfen dabei in einem der beiden Bleche erst nach dem Ausrichten der Fahrwegelemente, d.h. unter Berücksichtigung der Toleranz, gebohrt werden.

Der Querverband (18) zwischen dem temporären Trägerobergurt und den Fahrwegelementen ergänzt nach 3 oder 4 die bereits vorhandenen Steifen (11). Er sichert die durch temporäre Schrägstreben (15) eingestellte richtige relative Lage von Stahltrog und Fahrwegelement in Querrichtung und steift den Querschnitt gegen Profilvertormung infolge von Horizontalkräften aus. Die ergänzenden Querverbände (18) sind immer über den Endauflagern der Stahlträger und ggf. auch an den dazwischen liegenden Querfugen der Fahrwegelemente erforderlich.

Die Raumfugen an den Trägerenden (19) setzen sich zwischen den Fahrwegelementen fort (20). Die dazwischen liegenden Fugen werden gemäß 5 durch Verguss mit hochfestem Feinbeton geschlossen (21). Durch eine Profilierung der Fugenoberflächen im Beton (23) bzw, im Endblech (22) wird sichergestellt, dass der Vergussbeton auch dann nicht nach unten herausfällt, wenn es bei extremer Abkühlung des Betons gegenüber dem Stahlträger zu einem kurzzeitigen Aufklaffen der Querfugen kommen sollte. Auch durch Zusatz von Fasern zum Vergussbeton kann dieses Risiko ausgeschlossen werden.

Um die Stahlquerschnitte von Gleitleiste und Seitenführschienen als Zugbewehrung bei Beanspruchungen des Fahrweges durch Seitenkräfte, z.B. infolge Querwind oder Fliehkräften, zu aktivieren, werden die Fugen zwischen diesen Stahlteilen durch Schweißung überbrückt (25, 26). Die Verschweißung der Gleitleiste wird durch Einfüllöffnungen (24) für den Vergussbeton unterbrochen.

Die dargestellte Lösung erlaubt die direkte, genaue Einstellung der planmäßigen Trägerform unter Eigengewicht. Anders als bei Spannbetonträgern oder Verbundträgern mit Ortbeton hängt man nicht mehr von der schwierigen Prognose der zeitabhängigen Betonverformungen ab. Andererseits wird für die Verkehrslast aus Zugüberfahrten die hohe Längssteifigkeit der Fahrwegelemente aus Beton genutzt, welche dann den Obergurt des fertigen Trägers darstellen.

Die Komplettierung der aus Fahrwegelementen und Stahltrog bestehenden Fahrwegträger erfolgt zweckmäßigerweise in einer Halle, um Temperaturkrümmungen der einzelnen Bauteile weitgehend auszuschließen. Grundsätzlich ist die Montage auch in der endgültigen Einbauposition der Träger möglich. In diesem Fall ist dann aber auch ein Schutz gegen schädliche Witterungseinflüsse erforderlich, beispielsweise durch eine Einhausung. Die Statorpakete können bereits vor der Montage an den Fahrwegelementen befestigt werden. Die Einstellung der planmäßigen Fahrwegform kann so bereits für das vollständige Eigengewicht des Fahrweges einschließlich Ausrüstung erfolgen.

Das Anschlussblech (5), das aus den Stegen der Fahrwegelemente nach unten herausragt, kann nach 6 über eine Ankerplatte mit Kopfbolzen im Beton verankert werden (27). Öffnungen in der Ankerplatte erleichtern das Unterbetonieren beim Betonieren der Platte über Kopf. Nach 7 kann das Anschlussblech auch direkt in den Beton hineingeführt und durch die Dübelwirkung von Öffnungen mit durchgesteckten Bewehrungsstäben verankert werden (28).

Bei beiden Alternativen der Verbindung (27, 28) wird zwischen dem Anschlussblech (5) und dem Beton ein vollständiger Verbund hergestellt. Daraus ergibt sich der vorteilhafte Effekt, dass das Anschlussblech in Transport- und Montagezuständen die Funktion einer Versteifung und Bewehrung der Längsrippen der Fahrwegelemente übernimmt.

Die konstruktive Ausbildung der Verankerung nach 6 oder 7 bestimmt die erforderliche Breite der Längsrippen in den Fahrwegelementen. Diese wiederum muss nach 2 bis 4 einen ausreichenden Abstand vom Lichtraumprofil (6) der Magnetbahn haben. Aus diesen Randbedingungen ergibt sich die Spreizung der Anschlussbleche (5, 12) und damit die maximal mögliche Breite des Stahlträgers am oberen Trogende.

In Fahrwegen, die im Grundriss gekrümmt sind und deshalb eine Querneigung aufweisen, werden Stahlträger und Fahrwegelemente gleichermaßen in die Querneigung gelegt. Die Ränder der Fahrwegelemente einschließlich Seitenführschienen und Statorbefestigungen folgen der Krümmung. Dagegen werden die Rippen der Fahrwegelemente und die darin verankerten Anschlussbleche (5) auf die Elementlänge jeweils geradlinig geführt. Die zugehörige Änderung des Abstands des Elementrandes von der Rippe (für eine Elementlänge von 8,3 m und einen Krümmungsradius von 2 000 m beispielsweise 4,3 mm) bereitet bei der vorliegenden Konstruktion keine Probleme. Die Stahlträger werden auf die Länge der Fahrwegelemente ebenfalls geradlinig, auf die gesamte Spannweite gesehen somit polygonal geführt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Anschlussbleche (5, 12) im Bereich der Verbindungen (16, 17) immer geradlinig verlaufen.

Zur Erzielung einer hohen Maßhaltigkeit der Fahrwegelemente werden die durch Seitenführscheinen und Gleitleisten gebildeten Winkel durch Querschotte (29) verbunden, welche auch die exakte Lage des Anschlussbleches (5) sichern. Auch das Endblech (22) kann als Querschott ausgebildet werden, das über den ganzen Querschnitt des Fahrwegelementes reicht. 8 zeigt den entsprechenden Stahlrost in Überkopflage vor dem Einbau der Bewehrung und dem Einbringen des Betons. Zusätzlich sind die Schalungen für die Flanken der Längsrippen (30) und für die spätere Oberfläche des Fahrweges (31) dargestellt: Diese Oberfläche erhält zur besseren Wasserableitung ein dachförmiges Gefälle (32). Am Übergang zur Gleitleiste wird im Beton eine Nut (33) geformt, welche eine spätere Abdichtung der Anschlussstelle durch Kunstharzverguss ermöglicht.

1 Fahrwegelemente aus Beton 2 Seitenführschienen 3 Gleitleisten 4 Statorbefestigungen 5 Anschlussblech der Fahrwegelemente 6 Lichtraumprofil der Magnetbahn 7 Trogförmiger Stahlträger 8 Zusätzlicher Obergurt des Stahlträgers 9 Untergurt des Stahlträgers 10 Verkleidung des Stahlträgers zur Beeinflussung der Trägertemperaturen 11 Steifen des Stahlträgers im Trogbereich unterhalb des Obergurtes 12 Anschlussblech des Stahlträgers 13 Vorrichtung zum Justieren der oberen Trogbreite 14 Pressen zum Ausrichten der Fahrwegelemente in vertikaler Richtung 15 Temporäre Schrägstreben zum Ausrichten der Fahrwegelemente in Querrichtung 16 Verbindung der Anschlussbleche durch Schweißnähte 17 Verbindung der Anschlussbleche durch Verschraubung 18 Querverband zwischen dem temporären Obergurt des Stahlträgers und den Fahrwegelementen 19 Raumfugen zwischen Stahlträgern 20 Raumfugen zwischen Fahrwegelementen über den Trägerfugen 21 Nachträglicher Betonverguss der Fugen 22 Profiliertes Endblech im Bereich der Gleitleiste 23 Profilierte Betonoberfläche 24 Rücksprung der Gleitleiste für Fugenverfüllung 25 Verschweißung der Fuge zwischen den Seitenführschienen 26 Verschweißung der Fuge zwischen den Gleitleisten 27 Ankerplatte mit Ankerelementen für Anschlussblech der Fahrwegelemente 28 Direkte Verankerung des Anschlussbleches im Fahrwegelement 29 Querschott zwischen den beiden jeweils aus Seitenführschiene und Gleitleiste bestehenden Winkeln 30 Schalung für die Flanken der Längsrippen 31 Schalung für die Oberfläche der Fahrwegelemente 32 Dachförmiges Quergefälle 33 Nut für Kunstharzverguss der Nahtstelle zwischen Stahl und Beton

Anspruch[de]
  1. Durch die Kombination von Fahrwegelementen aus Beton (1) und trogförmigen Stahlträgern wird ein Magnetbahnfahrweg gebildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwegelemente bei der Montage auf den freigespannten Stahlträger aufgesetzt und dabei die Herstellungenauigkeiten durch Vorrichtungen (14, 15) ausgeglichen werden.
  2. Magnetbahnfahrweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlträger im oberen Bereich der Stege zusätzliche Obergurte (8) aufweisen.
  3. Magnetbahnfahrweg nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Fahrwegelementen und Stahlträger (16, 17) zur Aufnahme der Herstellungenauigkeiten justierbar ist.
  4. Magnetbahnfahrweg nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querfugen zwischen den Fahrwegelementen durch einen hochfesten Feinbeton geschlossen werden (21).
  5. Magnetbahnfahrweg nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Gleitleisten und Seitenführschienen an den Querfugen der Fahrwegelemente zugfest durch Schweißung gestoßen werden (25, 26).
  6. Magnetbahnfahrweg nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verbindung zwischen Fahrwegelementen aus Beton und den Stahlträgern dienenden Anschlussbleche im Beton durch Ankerplatten mit Kopfbolzendübeln verankert werden (27).
  7. Magnetbahnfahrweg nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verbindung zwischen Fahrwegelementen aus Beton und den Stahlträgern dienenden Anschlussbleche in den Beton hineingeführt und direkt durch Öffnungen mit durchgesteckter Bewehrung verankert werden (28).
  8. Magnetbahnfahrweg nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbleche aus Fahrwegelementen und Stahlträgern (5, 12) auch in gekrümmten Streckenabschnitten jeweils auf die Länge der Fahrwegelemente geradlinig geführt werden.
  9. Magnetbahnfahrweg nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im Querschnitt eines Fahrwegelementes liegenden Seitenführschienen (2), Gleitleisten (3) und Anschlussbleche (5) durch Querschotte (29) zu einem Rost verbunden werden.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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