Zulässige Schienendruckkräfte für den Nachweis der Gleis‐Tragwerks‐Interaktion bei Fester Fahrbahn

• Published in: Die Bautechnik Vol. 100; no. 8; pp. 463 - 475
• Main Authors: Diers, Johannes, Wenner, Marc, Slovák, Bohdana, Marx, Steffen
• Format: Journal Article
• Language: English; German
• Published: Berlin Wiley Subscription Services, Inc 01-08-2023
• Subjects: Axial stress; Compressive properties; Failure mechanisms; Limit states; Railroad ballast; Railway tracks
• ISSN: 0932-8351; 1437-0999
• DOI: 10.1002/bate.202300010

Beim modernen Oberbau mit lückenlos verschweißter Schiene entstehen auf Brücken durch die Interaktion mit dem Bauwerk höhere axiale Beanspruchungen der Schiene als auf dem Damm. Beim Schotteroberbau gilt es die Druckkräfte in der Schiene zu begrenzen, um Gleisverwerfungen zu vermeiden. Dazu wurden in den 1980er‐Jahren umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, woraus ein Grenzwert für die zulässigen zusätzlichen Druckspannungen von 72 MPa definiert wurde. Bei der Festen Fahrbahn liegen jedoch keine Erfahrungen zum Verhalten unter großen Druckkräften vor und der erhöhte Grenzwert von 92 MPa beruht auf keiner wissenschaftlich nachvollziehbaren Basis. Für den Fall der EÜ Itztal auf der Neubaustrecke Ebensfeld–Erfurt konnte der Nachweis der zusätzlichen Druckspannungen mit dem Grenzwert von 92 MPa nicht erbracht werden. Um fallspezifisch einen neuen Grenzwert festlegen zu können, wurden Untersuchungen vorgenommen, die in diesem Aufsatz vorgestellt werden. Das Verhalten des Systems unter großen Druckkräften wurde rechnerisch und experimentell untersucht. Für den Nachweis einer ausreichenden Sicherheit des Systems bei großen Schienendruckkräften wurden Grenzzustände festgelegt und für abgesicherte Einwirkungskombinationen nachgewiesen. Das Fallbeispiel zeigt die Reserven des Systems auf und legt eine mögliche Methode für eine grundsätzliche Überarbeitung des Grenzwerts der Schienendruckspannungen beim System Feste Fahrbahn vor.
Allowable compressive rail force due to track‐bridge‐interaction for ballastless track
On modern continuously welded railway tracks on bridges the rails are exposed to additional axial stresses due the interactions between the track and the bridge. On ballasted track the total compressive force within the rail must be limited to prevent rail buckling. In the 1980s extensive theoretical and experimental research was conducted and a limit value for the additional compressive rail stress of 72 MPa was introduced. For the more ridged ballastless track systems this limit value was raised to 92 MPa. However, this was done without any transparent scientific basis. For the case of the Itz Valley Bridge on the new highspeed line between Ebensfeld and Erfurt the calculated additional stresses due to the track‐bridge‐interaction could not be verified with these limit values. To determine a new case specific limit value for the additional compressive rail stresses extensive investigations were conducted and are presented within this article. The behaviour of the ballastless track system under high compressive rail forces was analysed numerically and experimentally. As a result, failure mechanisms and limit states were defined and verified for secure combinations of input parameters. This example shows the potential of the system to withstand high compressive rail forces and presents a possible method to define new limit values for the additional compressive rail stresses for ballastless track systems on bridges.