Oberbau

Oberbau: Teil des Schienenwegs, der die Aufgabe hat, die Beanspruchung durch Verkehr und Witterung so aufzunehmen und weiterleiten, dass die Tragfähigkeit des Untergrunds nicht überschritten wird. Ähnlich wie bei den Verkehrsbeanspruchungen im Straßenverkehr treten bei Schienenfahrzeugen senkrechte Kräfte sowie horizontale Kräfte in Längs-und Querrichtung zum Fahrzeug auf. Dabei wird die Weiterleitung auf den Unterbau dadurch übersichtlicher und erleichtert, dass sich die seitliche Lage der Angriffspunkte durch Spurgebundenheit der Schienenfahrzeuge nicht verändern kann. An Witterungseinflüssen sind Temperaturschwankungen und Niederschläge bedeutungsvoll und deshalb vor allem bei der Oberbaukonstruktion zu berücksichtigen.
Der Oberbau besteht zunächst aus den Schienen, an denen die Lasteintragung stattfindet. Die Schienenbefestigungsmittel haben die Aufgabe, die Schienen mit den Schwellen so zu verbinden, dass ein seitliches Kippen ausgeschlossen ist, aber eine Längsbeweglichkeit der Schiene ermöglicht wird, um die Längenänderungen infolge Temperatureinwirkung zu gestatten. Die Schienenlänge ist deshalb auch mit 15 oder 30 m begrenzt; eine Ausnahme ist der Langschienenoberbau. Die Schienen lagern fast ausschließlich auf Querschwellen auf, wodurch die Lage der Schienen nach gegenseitiger Entfernung und Höhe gesichert wird. Außerdem haben die Schwellen die Aufgabe, die auf die Schienen einwirkenden Kräfte in die Bettung weiterzuleiten. Im Zusammenhang mit den Forderungen nach Elastizität, Isolationsfähigkeit, hoher Lebensdauer der Schwellen, hat sich neben der Holzschwelle als der ältesten Querschwellenart in großem Maße die Spannbetonschwelle durchgesetzt, während Stahl- und Stahlbeton-Schwellen kaum noch verwendet werden. Die Bettung schließlich dient der elastischen Lagerung der Schwellen und der elastischen Ableitung der eingetragenen Kräfte. Außerdem muss die Bettung wasserdurchlässig sein, damit Schienen und Schwellen trocken gehalten werden. Zu diesem Zweck wird Schotter aus witterungsbeständigen und schlagfesten Natursteinen (Basalt, Syenit, Diabas) verwendet. Für untergeordnete Bahnen darf auch ein Splitt-Schotter-Gemisch eingebaut werden. Eine rechnerische Bemessung der Oberbaukonstruktion wird im Normalfall nicht vorgenommen, sondern es wird mit standardisierten Typen gearbeitet. Einen Sonderfall des Eisenbahnoberbau stellt die Gleistragplatte dar, bei der die Schienen direkt mit einer Stahlbetonplatte verbunden sind. Anlass für diese Entwicklung war eine günstigere Lastverteilung auf die Unterlage. Speziell bei U-Bahnen ist diese Konstruktion zur Verringerung der Konstruktionshöhe eingeführt worden.
Der Langschienenoberbau ist eine Spezialform des Eisenbahnoberbau mit großen Schienenlängen. Bis Ende der 40er Jahre war es üblich, nicht nur mit Schienen der Länge von 15 oder 30 m zu arbeiten, sondern auch die Schienenstöße beim Oberbau in diesen Abständen vorzusehen. Die Ursache lag in den Horizontalbewegungen der Schienenenden infolge Temperaturänderungen. Die in der kalten Jahreszeit auftretenden Lücken an den Schienenstößen führen zu starken dynamischen Einwirkungen auf die Fahrzeuge, was wiederum mit großen Gegenwirkungen auf den Oberbau und Lärmentwicklung verbunden ist. Beim Langschienenoberbau werden zahlreiche Schienen miteinander verschweißt, wodurch die gen. Nachteile vermieden werden dass die Lücken an den Schienenstößen in der Größe begrenzt sind wird dadurch erreicht, dass der größte Teil der Langschiene mit der Spannbetonschwelle praktisch fest verbunden ist und eine Horizontalbewegung nur in den Endstücken erfolgt. Beim Langschienenoberbau geschieht das Verlegen mittels Gleisjochen, bei denen Schienen, Verbindungsmittel und Schwellen vormontiert, in dieser Form zur Einbaustelle transportiert und dort verschweißt werden. Der Straßenbahnoberbau folgt den Prinzipien des Eisenbahnoberbaus, wenn Straßenbahnen auf eigenem Gleiskörper geführt werden. Meist müssen jedoch die Straßenbahngleise innerhalb von Stadtstraßen verlegt werden, so dass sich die Funktionen der Gesamtkonstruktion hinsichtlich der Beanspruchung aus Verkehr und Witterung überlagern. Als Schiene findet ausschließlich die Rillenschiene Verwendung. während es für die konstruktive Gestaltung des Oberbau bisher im Prinzip zwei grundsätzlich unterschiedliche Arten gab: 1. Schienen auf Querschwellen (verschiedene Varianten, die mehr oder weniger dem Eisenbahnoberbau ähneln) und 2. Schienen auf elastischer Unterlage, etwa einer Längsschwelle vergleichbar, mit Spurhaltestangen. Wegen der unterschiedlichen Art der Kräfteeinleitung auf die Gründung (die Radlasten der Schienenfahrzeuge wirken sich anders aus als die Radlasten der Straßenfahrzeuge) haben beide Konstruktionsarten nicht befriedigt. Auch die Anwendung der Gleistragplatte hat im Gegensatz zum Oberbau bei U-Bahnen nicht den gewünschten Erfolg gebracht. Dagegen hat die Großverbundplatte konstruktive und technologische Vorteile, da sich durch die Verbundwirkung (quervorgespannte Betonplatte zwischen zwei Rillenschienen) jeweils eine Mitwirkung und damit eine günstigere Weiterleitung der Verkehrslasten auf die Unterlage ergibt.