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Einrichtung zur Übertragung von Brems- u. a. in Brückenlängsrichtung wirkenden Lasten auf den Unterbau
Es ist im allgemeinen üblich, bei Brücken unter den Haupttragwänden jeweils ein festes Lager anzuordnen und die übrigen Lager längsbeweglich auszubilden. Bremslasten und andere in Brückenlängsrichtung wirkende Lasten, im folgenden Längslasten genannt, werden dann an der Stelle des festen Lagers in den Unterbau, also Pfeiler oder Widerlager, eingeleitet.
Bei den heute ausgeführten grossen, über mehrere Pfeiler durchlaufenden Brücken ergeben sich hiebei mancherlei Schwierigkeiten.
Ist das feste Lager an einem Ende der Brücke, so bewirken die Längenänderungen aus Temperaturschwankungen eine erhebliche Bewegung des andern Brückenendes, was besonders bei Eisenbahnbrücken unerwünscht ist, wo komplizierte Schienenauszugsvorrichtungen eingebaut werden müssen. Die in Rechnung zu stellenden Bremslasten haben erhebliche Werte, so dass eine ungleiche Belastung der Widerlager eintritt.
Man hat deshalb auch wiederholt das feste Lager auf einem Mittelpfeiler angeordnet, so dass sich die Brücke nach beiden Seiten ausdehnen bzw. zusammenziehen kann. Damit werden die Bewegungen zwar kleiner, aber die Übertragung der Längslasten auf einen einzigen Pfeiler, der bei Talbrücken grosse Höhe haben kann, ist für diesen sehr ungünstig und unwirtschaftlich.
Bei sehr hohen Zwischenpfeilern sind deshalb auch Vorschläge bekannt, auf jeden der hohen Pfeiler ein festes Lager anzuordnen und die Längslasten dadurch auf mehrere Pfeiler zu übertragen. Trotzdem ist die Art der Lastaufnahme unwirtschaftlich und die Längsbewegungen der Brücke sind gross, da zu den Bewegungen aus Temperatur noch die bei hohen Pfeilern bedeutende Ausbiegung der Pfeiler zufolge der Längslasten kommt.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen ; sie ermöglicht eine jeweils gleichmässige Übertragung der Längslasten auf beide Widerlager oder zwei andere Auflager des Unterbaues, während die Längenänderungen aus Temperaturschwankungen symmetrisch zur Brückenmitte ohne Zwängungskräfte erfolgen können.
Damit sind erhebliche konstruktive und wirt- schaftliche Vorteile verbunden. So ermöglicht die Aufnahme der Längslasten durch beide Widerlager eine gleiche Ausbildung derselben, wobei die Lasten jeweils halb so gross sind. Die Mittelpfeiler sind dabei von den Längslasten befreit und haben nur lotrechte Lasten zu übertragen. Die Übergangskonstruktionen sind gleich auszuführen, u. zw. nur für die halbe oder sonst erforderlichen Ausdehnungslängen. Sollten für die horizontale Lastaufnahme nicht die Widerlager, sondern zwei andere Auflager, z. B. Pfeiler oder Kragträger herangezogen werden, so erzielt man mit der erfindungsgemässen Anordnung prinzipiell dieselbe Wirkung.
Die Erfindung besteht darin, dass an zwei Auflager der Brücke, vorzugsweise an den Widerlagern, jeweils ein nach beiden Richtungen wirkender hydraulischer Kolben in einem mit Druckmedium gefüllten Zylinder vorgesehen ist, wobei der eine dieser Teile, Kolben oder Zylinder, an der Brücke und der andere am Auf- bzw.
Widerlager verankert ist, und dass die beidseits des Kolbens befindlichen Druckkammern der Zylinder wechselseitig durch Rohrleitungen verbunden sind, u. zw. die brückenseitige Kammer des einen Zylinders mit der auf-bzw. widerlagerseitigen Kammer des andern Zylinders und umgekehrt. Dem Wesen der Erfindung gemäss strömt daher bei symmetrischer Bewegung der Brücke, also bei einer in beiden Richtungen wirkenden Dehnung oder Zusammenziehung der Brücke zufolge Temperaturänderung, das Druckmedium von einem Zylinder zum andern, während es bei unsymmetrischer Bewegung der Brücke, also bei einer in Längsrichtung wirkenden Verschiebung der Brücke zufolge einer Bremslast od. dgl., zu einer Kompression des Druckmediums, unter Hintanhaltung eines Strömens desselben, kommt und daher die Längslast bei gleichen Zylinderabmessungen gleichmässig auf die Widerlager übertragen wird.
Statt eines nach beiden Richtungen wirkenden hydraulischen Kolbens können naturgemäss auch zwei miteinander verbundene Kolben angeordnet werden, welche in je einen Zylinder eingesetzt sind, so dass ein Hineindrücken des einen Kolbens
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gleichzeitig ein Herausziehen des andern Kolbens zur Folge hat ; dabei lassen sich die üblichen hydraulischen Pressen mit Vorteil anwenden.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Einrichtung an zwei Beispielen bei einer Brücke mit einem Mittelpfeiler und Übertragung der Längskräfte auf die Widerlager schematisch dargestellt.
In diesen Figuren bedeuten : 1, 1' die Widerlager, 2 den Mittelpfeiler, 3 das Brückentragwerk, das mit den beiden Kolben 4, 4' verbunden ist, 5, 5' die in den Widerlagern verankerten Zylinder, 6, 6' die brückenseitigen und 7, 7' die widerlagerseitigen Druckkammern der Zylinder, 8, 9 die die Druckkammern wechselweise verbindenden Rohrleitungen, die ebenso wie die Zylinder mit dem Druckmedium, vorzugsweise Hydrauliköl, gefüllt sind, 10, 10' und 11, 11' handelsübliche hydraulische und in den Widerlagern verankerte Pressen, 12 deren miteinander verbundene Kolben, die mittels eines Gestänges 13 an das Brückentragwerk angeschlossen sind, 14 die beweglichen Lager der Brücke auf dem Mittelpfeiler und den Widerlagern.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind die Zylinder 5 in den Widerlagern und die beidseitig beaufschlagten Kolben 4 im Brückentragwerk 3 festgelegt. Es wäre natürlich auch eine Umkehrung dieser Anordnung möglich, wobei die Kolben in den Widerlagern und die Zylinder im Tragwerk verankert werden. Der Ausgleich der aus den abgeschlossenen Druckkammern austretenden Leckmengen an Druckmedium sowie der Ausgleich der Volumsänderungen werden wie in der Hydraulik üblich bewerkstelligt.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende : Bei symmetrischer Belastung, also z. B.
Dehnung des Tragwerks zufolge Temperatur- änderung nach beiden Richtungen, üben die Kolben 4, 4' einen Druck auf die Kammern 7, 7' aus und demzufolge strömt aus diesen Kammern über die Rohrleitungen 8, 9 Druckmedium in die Kammern 6, 6'. Erfolgt eine Zusammenziehung des Tragwerks, tritt die Strömung des Druckmediums in umgekehrter Richtung ein. Die Enden des Tragwerks können sich also symmetrisch zur Tragwerksmitte frei bewegen, und an jedem Ende tritt die halbe Grösse der Gesamtlängenänderung auf.
Bei unsymmetrischer Belastung, also z. B. bei Auftreten einer nach links wirkenden Bremskraft, kann demgegenüber keine Strömung des
Druckmediums eintreten. In einem solchen
Belastungsfall sind nämlich die Kolben 4, 4' bestrebt, das Druckmedium in den Kammern 7, 6' zusammenzudrücken, und da diese beiden Kam- mern jedoch durch die Rohrleitung 9 miteinander verbunden sind, kommt es zu einer Kompression des Druckmediums, jedoch nicht zu einer Be- wegung des Tragwerks. Gleichzeitig sind die Kolben 4, 4' bestrebt, in den Kammern 6, 7' einen Unterdruck zu erzeugen. Es tritt also eine Sperrung der Kolben-und damit der Tragwerksbewegung auf, wobei die Bremskraft zu halben Anteilen an die Widerlager abgegeben wird, wenn die Zylinder und Kolben gleich gross bemessen sind. Es verbleibt also die Mitte des Tragwerks immer ortsfest.
Die Anordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich der gegenüber Fig. 1 nur dadurch, dass an Stelle eines doppelt wirkenden Kolbens in einem
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einander zugekehrt verankert sind, deren Kolben 12 über ein Gestänge 13 an das Tragwerk 3 angeschlossen sind. Auch hier werden Druckkammern 6, 6' und 7, 7' gebildet, die durch Rohrleitungen 8, 9 miteinander verbunden sind ; es ergibt sich hier ebenfalls die in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Wirkungsweise.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Übertragung von Brems- und andern in Brückenlängsrichtung wirkenden Lasten auf den Unterbau, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei Auflagern der Brücke (1, 1'), vorzugsweise an den Widerlagern, jeweils ein nach beiden Richtungen wirkender hydraulischer Kolben (4, 4') in einem mit Druckmedium gefüllten Zylinder (5, 5') vorgesehen ist, wobei der eine dieser Teile, Kolben (4, 4') oder Zylinder (5, 5'), an der Brücke (3) und der andere am Auf- bzw.
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u. zw. die brückenseitige Kammer (6) des einen Zylinders (5) mit der auf-bzw. widerlagerseitigen Kammer (7') des andern Zylinders (5') und umgekehrt.