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Verfahren zur Herstellung einer weitgespannten Brücke aus Spannbeton
Bei der Herstellung weitgespannter Balkenbrücken aus Stahl-oder Spannbeton sind verschiedene Schwierigkeiten zu beachten. Einmal ist das Betonieren grosser Brücken in einem Zuge aus betontechnologischen und arbeitstechnischen Erwägungen unerwünscht. Hinzu kommt, dass das Aufstellen des gesamten Lehrgerüstes in einem Zuge ausserordentlich aufwendig ist.
Es ist bekannt, den zunächst aufgeführten Nachteil wenigstens zum Teil dadurch zu beseitigen, dass das Bauwerk in einzelnen, durch Betonierlücken voneinander getrennten Abschnitten erstellt wird. Die einzelnen Betonierabschnitte werden dabei möglichst nicht länger als etwa 20 m gewählt, um so eine Rissbildung zu vermeiden, die durch das Verkürzungsbestreben des Betons beim Abklingen der Abbindetemperatur und beim Einsetzen der Schwindung zu verhindern. Bei Spannbeton besteht die Möglichkeit, die einzelnen Betonierabschnitte frühzeitig durch eine Teilvorspannung so unter Druck zu setzen, dass der Rissbildung entgegengewirkt wird. Bei durchlaufenden Tragwerken setzt das aber voraus, dass sich ein Teil der Spannglieder nur über die Betonierabschnitte erstreckt.
Eine solche Führung der Bewehrung ist aber bei durchlaufenden Tragwerken nicht immer sinnvoll, so dass man gezwungen ist, für die Teilvorspannung Zulagespannglieder zu verwenden oder auf den gewünschten Vorteil der Teilvorspannung zu verzichten. Im letztgenannten Falle muss mit der Einleitung der Vorspannkraft gewartet werden, bis alle Abschnitte betoniert und die Betonierlücken geschlossen sind.
Ein weiterer Nachteil des Teilvorspannens der einzelnen Betonierabschnitte in der erwähnten Weise liegt darin, dass sich bei der Teilvorspannung eine Kriechverformung ergibt, die im allgemeinen mit dem späteren Verformungsbestreben des gesamten Tragwerkes nicht übereinstimmt und so leicht zu inneren Zwängungen im Tragwerk führt.
Die genannten Nachteile lassen sich bekanntlich dadurch beseitigen, dass das statische System der durchlaufenden Konstruktion so vorbestimmt wird, dass das Eigengewicht durch Kragmomente zu den Pfeilern bzw. Widerlagern getragen wird, wie das beim lehrgerüstlosen Freivorbau von Brücken mit vorkragenden Gerüsten geschieht. Die einzelnen Betonierabschnitte lassen sich dann fortschreitend von den Pfeilern oder Widerlagern aus herstellen. Die Vorspannkraft kann dann abschnittsweise, u. zw. jeweils nach genügender Erhärtung des Betons eingeleitet werden. Das wiederum geschieht zweckmässig so, dass die Momente infolge Eigengewicht und Vorspannung einander aufheben, so dass keine Biegungsverfbrmung auftreten und Zwängungen beim Herstellen der Kontinuität infolge Biegekriechens entfallen.
Ein Freivorbau in der genannten Weise hat besondere Vorteile dann, wenn das Aufstellen eines Lehrgerüstes unmöglich oder nur unter grossen Aufwendungen möglich ist. Dabei fallen dann die Nachteile des freien Vorbaues nicht mehr ins Gewicht. So muss es als Nachteil gewertet werden, dass bei dieser Arbeitsweise immer nur kleine Betonierabschnitte von etwa 3 bis 5 m Länge hergestellt werden können, damit die vorkragenden Gerüste nicht zu schwer und ihre Verformungen in erträglichen Grenzen bleiben. Ferner ist gegebenenfalls eine Abweichung der Bewehrungsführung (zur Aufnahme der Kragmomente) von den statischen Erfordernissen notwendig, damit genügend Spannglieder in jedem Abschnitt enden, die dann diesen Abschnitt, das Gerüst und den frei zu betonierenden neuen Abschnitt zu tragen haben.
Das gilt vor allen Dingen auch bei der Verwendung von Spanngliedeinheiten für grössere Spannkräfte von etwa 100 t Vorspannkraft pro Spannglied oder mehr. Schliesslich ist auch die wechselnde Bealstung der frei vorgebauten Kragarme vielfach störend. Diese wechselnde Belastung ergibt sich aus der Verschiebung der Lehrgerüstlast, aus der Last des frisch betonierten Abschnittes und schliesslich durch das Anspannen dieses Abschnittes. Diese wechselnde Belastung führt zu wechselnden Biegeverformungen und Änderungen in der Kriechneigung des Kragarmes. Diese Einflüsse sind in der Berechnung im allgemeinen nur annäherungsweise zu erfassen, so dass in der Praxis stets mit Abweichungen zu rechnen ist.
Besondere Schwierigkeiten ergeben sich beim Freivorbau üblicher Art, wenn die zu errichtende Brücke im Grundriss einen gekrümmten Verlauf hat, wie wohl nicht näher dargelegt zu werden braucht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die genannten sowie die weiteren Nachteile der bekannten Bauverfahren zu beseitigen. Sie geht dabei davon aus, dass vielfach ein Lehrgerüst zwar ohne Schwierigkeiten erstellt werden kann, dass aber immer der Nachteil bleibt, dass das Aufstellen des gesamten Lehrgerüstes ausserordentlich aufwendig ist.
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Gemäss der Erfindung soll der Überbau ebenfalls an den Unterstützungen (Pfeilern, Widerlagern) beginnend als Kragträger fortlaufend in einzelnen Abschnitten errichtet werden, die nach dem Erhärten des Betons durch Anspannen der zugehörigen Spannglieder gegen das freie Ende des Kragträgers verspannt werden. Das Neue besteht dabei darin, dass jeder Vorbauabschnitt für sich auf einem Lehrgerüstbock betoniert wird, der seinerseits auf einem festen Untergerüst verfahrbar ist, bevor der Vorbauabschnitt mit dem Kragarm fest verspannt wird. Wird in dieser Weise verfahren, so werden Biegeverformungen des Kragarmes vermieden, da er weder durch das Gewicht des Lehrgerüstes noch durch das des frisch betonierten Abschnittes belastet wird.
Nach dem Erhärten kann dann die Vorspannung der Spannglieder der Bewehrung so gewählt werden, dass der Kragträger frei von Biegemomenten bleibt.
Das festgerammte Untergerüst kann aus zwei Abschnitten bestehen, die von den Unterstützungen des Überbaues, also z. B. von den Pfeilern ausgehend errichtet sind. Diese Untergerüste werden zweckmässig aber nur soweit vorgeführt, dass etwa in der Mitte zwischen den Unterstützungen eine Durchfahrtslücke für die Schiffahrt freibleibt.
Die zum Schluss verbleibende Lücke zwischen den freien Enden der Kragträger kann unter Verwendung eines Lehrgerüstträgers betoniert werden, der an den gegeneinandergerichteten Enden der Kragträger aufgehängt wird. Dieser Lehrgerüstträger kann seinerseits wiederum durch Hilfspylonen zusätzlich abgespannt sein. So ergibt sich dann eine verhältnismässig leichte und billige Lehrgerüstkonstruktion für diesen Brückenabschnitt. Nachstehend soll die Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutertwerden.
Es zeigen : Fig. l a bis l c eine weitgespannte Spannbetonbrücke zu verschiedenen Bauzeiten, Fig. 2 den letzten Abschnitt an der Schiffahrtsöffnung auf dem Lehrgerüstbock, Fig. 3 die Führung der Bewehrung und eine mögliche Einteilung der Betonierabschnitte.
Nach der Fertigstellung der Pfeiler 10 und der Widerlager 11 wird jeweils der erste Abschnitt des Brücken- überbaues auf einem festen Lehrgerüst 12 erstellt. Diese Lehrgerüste bleiben auch während der Herstellung der übrigen Betonierabschnitte zur Stabilisierung der auskragenden Brückenträger bestehen, da diese sich gegen unsymmetrische Belastungen wie ein Waagebalken verhalten würden. Nach dem Erhärten des Betons wird der erste Abschnitt vorgespannt. Die hiefür erforderlichen Spannglieder können vor dem Betonieren in der üblichen Weise in Hüllrohren verlegt sein, so dass sie längsbeweglich im Beton liegen.
Die Verankerungen enden in der statisch erforderlichen Anzahl an den Abschnittsenden. Für diejenigen Spannglieder, die in späteren Abschnitten enden sollen, werden zunächst nur die Hüllrohre eingelegt, die zweckmässig während der Montage durch Hilfsstäbe oder sonstige Mittel offengehalten werden.
Das Gerüst zum Betonieren der weiteren Abschnitte der Kragträger besteht erfindungsgemäss aus einem Untergerüst und einem auf diesem verfahrbaren Lehrgerüstbock. In der Mittelöffnung der Brücke zwischen den beiden Pfeilern 10 besteht das Untergerüst aus den beiden getrennten Abschnitten 13 und 14,
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landseitig vorzubauenden Brückenabschnitte 24 bzw. 25 verfahrbar ist.
Zweckmässig werden jeweils zwei Bauabschnitte 18 und 24 bzw. 19 und 25 beiderseits symmetrisch zu den Pfeilern 10 in kurzer Folge nacheinander betoniert, worauf dann die vorwiegend symmetrisch vorzusehende Kragbewehrung ebenfalls gleichzeitig angespannt wird.
Dabei werden die in diesen Abschnitten endenden Spannglieder in die vorbereiteten Gleitkanäle des fertigen Betonierabschnittes eingezogen, die Hüllrohre für den neu zu betonierenden Bereich übergeschoben und die Verankerungen angesetzt. Darauf werden die Spannglieder in ihrer Soll-Lage festgelegt. Enden in einem eingerüsteten Abschnitt, z. B. in dem Abschnitt 18 nach Fig. 2 der Zeichnung genügend Spannglieder 26, so kann es zweckmässig sein, in einzelnen Abschnitten 27 zu betonieren, in denen wiederum ein Teil der Spannglieder 26 an den Stirnseiten endet.
Die Gleitkanäle 28, die für Spannglieder der späteren Betonierabschnitte vorgesehen sind, werden mit jedem Betonierabschnitt verlängert. Zu diesem Zweck werden, wie an sich früher bereits vorgeschlagen wurde, die Hilfsstäbe zur Stabilisierung der Hüllrohre in den zu erstellenden Abschnitt vorgezogen, die Hüllrohre aufgeschoben und an den vorhandenen Gleitkanal angeschlossen. Die Hufsstäbe sind hinreichend lang, so dass sie einerseits genügend weit in den fertiggestellten Gleitkanal eingreifen, um einen sauberen Anschluss zu gewährleisten und anderseits soweit über die Stirnschalung hinausreichen, dass sie einwandfrei festgelegt und später wieder erfasst und weiter vorgezogen werden können.
In dem aufgezeigten Ablauf, so wie er in Fig. 1 skizziert ist, wird der Überbau 29 in den einzelnen Abschnitten 24, 18, 19 oder 25 von etwa 20 m Länge hergestellt, wobei diese Abschnitte, wie schon erwähnt, wurde, gegebenenfalls aber auch wieder in einzelne nacheinanderfolgende Unterabschnitte von verschiedener Länge unterteilt sein können.
Das Einleiten der Vorspannkraft erfolgt jeweils nach dem Betonieren und Erhärten des einzelnen Bauabschnittes oder Unterabschnittes. Die Aufteilung und Führung der Vorspannbewehrung erfolgt dabei zweckmässig so, dass in jedem Bauzustand die Summe der Momente aus dem Eigengewicht und die Vorspannkraft in allen Schnitten gegen Null geht, damit Biegeverformungen ausbleiben und ein davon ab-
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hängiges Biegekriechen entfällt. Nur dann ist damit zu rechnen, dass nach der Herstellung der Kontinuität keine Kraftumlagerungen infolge Biegekriechens zu erwarten sind.
Während des Bauzustandes herrschen in den auskragenden Überbauteilen also vorwiegend Normaldruckspannungen, die gleichmässig über den Querschnitt verteilt sind. Die beschriebene Baumethode ermöglicht es, diesen angestrebten Zustand während des Vorbaues der Kragträger schwankungslos einzuhalten. Das jeweils frische Betoniergewicht wird von dem fahrbaren Lehrgerüsten 22, 16, 17 und 23 getragen. Nach dem Erhärten des Betons wird die für diesen Abschnitt erforderliche Vorspannkraft eingeleitet und der Lehrgerüstdruck beseitigt, so dass der biegungsfreie Zustand laufend erhalten bleibt.
Kann das Untergerüst 13, 14 in der Mittelöffnung der Brücke nicht durchgehen, ist vielmehr für die Schiffahrt oder aus sonstigen Gründen eine Lücke 15 freizuhalten, so dass keiner der beiden Lehrgerüstböcke 16 oder 17 durchfahren kann, so ist ein besonderer Lehrgerüstträger 30 erforderlich, der entweder an den beiden Gerüstböcken 16 und 17 abgestützt wird oder aber, wie in Fig. 1 c ersichtlich ist, an den Kragenden der Konstruktion 29 aufgehängt wird. Um diesen Lehrgerüstträger 30 möglichst leicht zu halten, kann eine Abspannung mit Hilfspylonen 31 zwecksmässig sein. Darüber hinaus kann das Mittelstück 32 des Brückenträgers seinerseits wiederum in einzelne Unterabschnitte unterteilt sein, die nacheinander hergestellt und angespannt werden, wie es weiter oben an Hand der Fig. 2 der Zeichnung beschrieben wurde.
Der Gerüstträger 30 hat dann immer nur eine Teilbelastung zu tragen. Zur Herstellung der Kontinuität werden nach dem Schliessen der letzten Lücke die Kontinuitätsglieder 33, die nachträglich eingezogen sind, in der üblichen Weise angespannt. Die Aufhängung des Lehrgerüstträgers 30 an den Kragenden der Konstruktion hat den Vorteil, dass schon während der letzten Bauperiode mit dem
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auch der festen Lehrgerüste 12 begonnen werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer weitgespannten Balkenbrücke aus Spannbeton, wobei der Überbau an den Unterstützungen (Pfeilern, Widerlagern) beginnend als Kragträger fortlaufend in einzelnen Abschnitten errichtet wird, die nach dem Erhärten durch Anspannen der zugehörigen Spannglieder gegen das freie Ende des Kragträgers verspannt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Vorbauabschnitt (27) für sich auf einem Lehrgerüstbock (16, 17) betoniert wird, der seinerseits auf einem festen Untergerüst (13, 14) verfahrbar ist, bevor der Vorbauabschnitt mit dem Kragarm (29) fest verspannt wird.