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Vorrichtung zum Entlasten von Brücken oder anderen Tragwerken.
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Punkten sehr vorteilhaft von diesen unterscheidet.
Es ist nun unter anderm der Vorschlag gemacht worden, den Kabeln von vornherein eine unveränderliche Horizontalspannung dadurch zu gehen. dass man eine Verankerung jedes Kabels durch ein angehängtes Gewicht ersetzt.
Nun ist aber zu berücksichtigen, dass erstens bei grosseren Brückenbauten-denn nur
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genug und nicht mit der erforderlichen Genauigkeit ausgeführt werden könnte. Ferner wäre es bei der Grösse und Bauart der angehängten Gewichte kaum moglich, ihre Wirkung zum Zwecke irgend welcher Revisionen, wie Probebelastungen usw.. zeitweise rasch und mühelos aufzuheben.
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wenigstens im Brückenbau, nicht zu praktischer Ausführung gekommen.
Nebenbei bemerkt, haben die genannten Anordnungen den grossen Nachteil, dass bei ihnen Kabel durch die Stosswirkungen des Verkehrs stark zu leiden haben, da sie infolge ihrer festen Verbindungen mit dem Überbau (Hängestangen) den Durchbiegungen des letzteren jedesmal folgen müssen.
Gemäss vorliegender Erfindung werden die Kabel oder Ketten in der üblichen Weise fest verankert und deren erwünschte konstante Spannung wird dadurch erreicht, dass an jedem Kabel und am Oberbau je eine Reihe von Rollen befestigt ist, über welche ein durch ein Gewicht (respannten Seil in Windungen geführt wird, dessen einzelne Trümer also teilweise an die Stelle der üblichen festen Hängeeisen treten. Seil, Träger und Rollen bilden dabei zusammen einen Flaschenzug, und jedes Trum des Seiles besitzt, wenn man von der Reibung absieht, eine Spannung, welche dem am Seilende angehängten Gewichte gleich ist.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf eine Bogenbrücke mit geradem Obergurt.
An dem fest verankerten Kabel a sind Rollen c mittels Hängeeisen b befestigt, und zwar sind die Hängeeisen b zweckmässig von solchen Längen, dass die Achsen der Rollen c ungefähr in einer wagerechten Ebene liegen. Andererseits hängt zweckmässig jede Rolle in der lotrechten
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innerhalb der Pylohen je ein Gewicht y. Es ist ersichtlich, dass von der Reibung abgesehen, das Seil j an allen Stellen eine den Gewichten 9 entsprechende Spannung besitzt, dass also jeder lotrecht verlaufende Teil des Seiles. f den Träger um die Grösse des Gewichtes 9 entlastet. Die Entlastung in jedem Knotenpunkte beträgt also 2 g, und zwar bei jeder Verkehrsbelastung der Brücke. Alle Hängeeisen erhalten ein und dieselbe von der Grösse des Spanngewichtes abhängende Zugspannung.
Ebensogut wie in den Knotenpunkten der Hauptträger kann man die Entlastung auch an den Querträgern (Fig. 2) oder sogar an den Längsträgern mittels einer einfachen Hilfskonstruktion angreifen lassen. Man kann dadurch nicht nur am Gewicht dei Hauptträger, sondern auch an dem der Querkonstruktion sparen.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 geht das Seil abwechselnd über je eine Rolle am Entlastungskabel und je zwei Rollen an der Brückenkonstruktion, derart, dass es teils lotrecht, teils wagrecht verläuft. Bei der Anordnung gemäss Fig. 3 sind oben und unten gleich viele Rollen angeordnet und die einzelnen Trümer des Drahtseiles verlaufen schräg, beispielsweise etwa unter 450. Diese Anordnung ist jedoch insofern ungünstiger als diejenige nach Fig. 1 und 2, als eine grössere Bauhöhe für den Flaschenzug und ein grösseres Spanngewicht erfordert. Auch ändert sich bei ihr die Wirkung des Flaschenzuges infolge von Temperaturveränderung und infolge der
Durchbiegung durch die Verkehrslast, während bei der Anordnung gemäss Fig. l und 2 beides ohne jeden störenden Einfluss ist.
Ausserdem bedingt die Anordnung gemäss Fig. 3 eine sehr genaue
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richtigen Wirkung des Flaschenzuges zu ändern vermögen. Die Anordnung gemäss Fig. 1 und 2 verdient also in jeder Beziehung den Vorzug. Man kann bei ihr auch ganz ohne Hängeeisen auskommen, wenn man die oberen Rollen unmittelbar am Kabel befestigt, so dass die Zugseile die Hängeeisen vollständig ersetzen.
Durch die Einschaltung des Flaschenzuges wird ein vollkommen selbsttätiges Regulieren der Entfernungen zwischen Tragkabel und Fachwerk erreicht und Zeit und Mühe bei der Montage gespart, was namentlich bei Notbrücken usw. von grösster Wichtigkeit ist.
Um die Wirkung der Entlastungsvorrichtung von Reibungswiderständen möglichst unabhängig zu machen, werden die Seilrollen mit Kugel-oder Rollenlagern ausgerüstet. Um ferner den Einfluss der Seilsteifigkeit auf das geringste Mass zu beschränken und die Durchmesser der Seilrollen möglichst klein wählen zu können, kann man die Zugorgane aus einer grösseren Anzahl dünner Drahtseile zusammensetzen.
Soweit die Reibungswiderstände sich nicht beseitigen lassen, haben sie übrigens für den zu entlastenden Überbau nur einen günstigen Einfluss, da sie bei Verkehr, d. h. im kritischen Momente, auf Vergrösserung der Entlastung hinwirken, während sie ohne Verkehr eine Verringerung der Entlastung zur Folge haben. Die Reibungswiderstände rufen also nur bei den Kabeln und Flaschenzügen unwesentliche Mehrbelastungen hervor, denen man aber schon bei der Bestimmung der Abmessungen dieser Teile Rechnung tragen kann.
Die Grösse der Entlastung kann sehr verschieden sein. Sie kann nämlich entweder nur einen Bruchteil des Eigengewichts oder das ganze Eigengewicht oder aber sogar noch einen kleineren oder grösseren Teil der Verkchrslast ausmachen. In den meisten Fällen wird man zweckmässig die Entlastung höchstens gleich dem gesamten Eigengewichte machen, damit die Spannungen in den entlasteten Hauptträgern keinem so grossen Wechsel unterworfen sind. Vor gewöhnlichen Hängebrücken besitzt der Erfindungsgegenstand ganz erhebliche Vorzüge.
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ausüben. Die Belastung der Entlastungskabel ist so gut wie unveränderlich, weshalb sehr hohe Beanspruchungen derselben zulässig sind. Auch die Beweglichkeit unter der Verkehrslast ist viel geringer, da Durchbiegungen und Schwingungen weniger gross sind.
Die Unabhängigkeit von Temperaturschwankungen ermöglicht auch die Anwendung des Entlastungskabels in Verbindung mit Bogenträgern, was ohne die Zwischenschaltung des Flaschenzuges nicht möglich wäre, da durch Rechnung festgestellt ist, dass schon bei 100 () ('Temperaturzunahme das Kabel
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nach wie vor gleich günstig bleibt.
Die Brücken mit Entlastungskabeln sind aber nicht nur bei mehreren Öffnungen, sondern schon bei einer Offnung den gewöhnlichen Hängebrücken in wirtschaftlicher Hinsicht überlegen.
Während nämlich die letzteren erst bei Weiten von etwa 200 m ab mit den Balkenbrücken erfolg- reich zu konkurrieren vermögen, ist dies bei den durch Kabel entlasteten Brücken schon bei
Spannweiten von 100 m und weniger der Fall, je nach dem System der Hauptträger, der Zahl der Offnungen usw.
Ein weiterer grosser Vorteil besteht darin, dass sich die Entlastungsvorrichtung rasch und mühelos ganz oder teilweise wirkungslos machen lässt, indem alle Spanngewicht oder nur die des einen Brückenendes zwecks einseitiger Belastung weit genug angehoben werden. Es lassen sich nämlich auf diese Weise leicht Probebelastungen ausführen. Wenn die Eigenlast einer ohne
Verkehrslast vollkommen entlasteten Brücke gleich der Verkehralast ist, so braucht man nur die
Gewichte vollständig anzuheben, um die Brücke der Verkehrslast entsprechend zu belasten.
Ist die Verkehrslast kleiner als die Eigenlast, so wird man nur einen entsprechenden Teil des
Spanngewichtes anheben. Ferner muss es als bemerkenswerter Vorzug der Entlastungskabel an- gesehen werden, dass aus der Grösse der Bewegung des Spanngewichtes beim Überfahren der
Verkehrslast ohne Schwierigkeit auf die Durchbiegung des Trägers geschlossen werden kann.
Schliesslich ist noch zu bemerken, dass sich die Entlastungskabel nötigenfalls viel leichter auswechseln lassen als die Kabel einer Hängebrücke, welche den ganzen überbau zu tragen haben.
Bei Brücken mit Entlastungskabeln ist der Überbau imstande, sich ganz oder wenigstens teilweise
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und zwar meist in Verkehrspausen möglich sein wird.
Die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ist eine sehr vielseitige. Man kann Entlastungkabel zur Verstärkung bestehender Brücken verwenden, einerlei ob Balken-. Bogen-oder Hängebrücken, ob Brücken aus Eisen, Holz, Eisen-Beton oder Stein. Es kommen hier hauptsächlich solche Brücken in Frage, deren Tragfähigkeit nicht mehr den Verkehrslasten der Gegenwart entspricht.
Ferner können die Entlastungskabel sehr vorteilhaft zur vorübergehenden Entlastung bestehender Brücken, namentlich Eisenbahnbrücken, Verwendung finden. Bei Brückenverstärkungen z. B. ist es erforderlich, die Tragkonstruktion gewichtslos zu machen, d. h. sie um den Betrag der ständigen Belastung zu entlasten, damit die Verstärkungsteile auf die zu schwachen Bauglieder im spannungslosen Zustande der letzteren aufgenietet werden können.
Bei der Verwendung von Entlastungskabeln ist man in solchen Fällen vom Hochwasser, Eisgang und von der Schiffahrt völlig unabhängig. Man kann also die Verstärkungen zu jeder Jahreszeit ausführen, was bei den jetzt üblichen Entlastungsvorrichtungen wegen der dazu erforderlif'hen festen Riistungen im Flussbett, kaum möglich ist.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet findet das Entlastungskabel im Bau von Kolomalbrucken.
Gerade hier ist die Anwendung der Entlastungskabel sehr vorteilhaft, weil die Leichtigkeit des Bauwerkes und die Möglichkeit der Aufstellung ohne eigentliches Montagegerüst eine grosse Rolle spielt.
Endlich können die Entlastungskabel auch bei definitiven Brücken jeder Art zweckmässig verwendet werden, und zwar namentlich bei grossen und grössten Spannweiten, dann in solchen Fällen, wo feste Montagerüstungen sehr kostspielig werden müssen, oder wo sie wegen Hochwasser, Eisgang oder Schiffahrt überhaupt nicht in Frage kommen.
Schliesslich lassen sich die Entlastungskabel sehr vorteilhaft mit ein-oder zweiarmigen Dreh brÜcken in Verbindung bringen, wie Fig. 9 bei einer zweiarmigen Drehbrücke veranschaulicht.
Hierbei dienen die Kabel und Flaschenzüge nicht nur zur Entlastung, sondern in der Hauptsache zum Anheben der Überbauten von den Endlagen. Man braucht zu diesem Zwecke nur das
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Zustande nur mit geringem Drucke auf den Endlagern aufruht. Infolgedessen werden derartige Drehbrücken bezüglich ihrer Bewegungsmechanismen besonders wirtschaftlich, zumal auch ihr Eigengewicht wegen der vorhandenen Entlastung durch die Kabel nicht unbedeutend verringert wird.
In Fällen, wo eine Verankerung des Entlastungskabels nicht ausführbar oder mit grossen
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Die Flaschenzüge greifen an den unter dem Untergurt liegenden Querträgern n'an. Die Anordnung der Rollen kann gemäss Fig. 6 erfolgen. Die Rollenpaare d sind in gemeinsamen wagerechten Schienen o gelagert, auf welchen die Querträger n, die hier aus Holz gedacht sind, aufliegen.
Die an den Kabeln a befestigten Hängeeisen b tragen die über den Querträgern n liegenden Rollen c. Sind die Obergurtungen k des zu entlastenden Überbaues nicht gerade, sondern gekrümmt, oder liegen sie nicht über dem frei zu haltenden Profil der Fahrbahn, so müssen die die Spanngurte l tragenden Querträger m über diesem Profil angeordnet und mittels einer besonderen Hilfskonstruktion (aus Ständern und Kopfbändern bestehend) mit den Hauptträgern des Überbaues in feste Verbindung gebracht werden. Im übrigen bleibt jedoch die gesamte Anordnung, also auch die Wirkung des Flaschenzuges, ganz unverändert.
Haben die Hauptträger die Form von Hängebrücken, so kann man die Entlastungskabel vorteilhaft über die Hauptträger legen und mit dem Obergurt parallel laufen lassen. Wie aus.
Fig. 7 ersichtlich, lässt sich dabei die Anordnung des Flaschenzuges zwischen dem Entlastungskabel und dem Obergurt in einfachster Weise bewirken. Die unteren Rollenpaare d sind fest mit den Knotenpunkten verbunden, wogegen die oberen Rollen c unmittelbar am Kabel a hängen. Auf diese Weise ist für die Entlastungsvorrichtung nur eine verhältnismässig geringe Höhe erforderlich.
Bei dem durch Fig. 8 veranschaulichten Systeme findet z. B. die vorstehende Anordnung Verwendung. Dieses System kann vorteilhaft für die grössten vorkommenden Spannweiten vorgesehen werden. Die Hauptträger können hierbei entweder als kontinuierliche Träger oder als Gerber-Träger ausgebildet sein, und zwar entweder mit einfachen oder doppelten Pylonen auf den Pfeilern. Wegen seiner gemeinschaftlichen Pylonen für Hauptträger und Entlastungskabel wird dieses System besonders wirtschaftlich ; aber auch bezüglich der Montage bietet es grosse Vorteile, da die Hauptträger sowohl am Kabel als auch frei auskragend montiert werden können, indem man nämlich die Kabel zur Entlastung des frei ausgekragten Überbaues und zum Tragen der Hilfsrüstung verwendet.
Um nicht zu grosse Belastungen der Rollen bezw. ihrer Kugellager und damit einen ungünstigen Wirkungsgrad zu erhalten, kann man den Entlastungsnaschenzug in eine angemessene Anzahl einzelner, nebeneinanderliegender Flaschenzüge zerlegen, die zweckmässig auch getrennte Spanngewichte erhalten. Den gleichen Zweck erreicht man aber auch, wenn man gemäss Fig. 10 in jeder Aufhängung einen Differential-Flaschenzug einschaltet. Die Rolle c ist hier nicht unmittelbar am Entlastungskabel a, sondern an einem Seil oder einer Kette v aufgehängt, welche um eine Rolle q gelegt und an ihr befestigt ist. Mit der Rolle q sind noch zwei weitere Rollen q1 und r fest verbunden.
Die um die Rolle ql gelegte und auf ihr befestigte Kette p ist mit dem Querträger oder Oberbau im Punkte t verbunden, während die die Rolle r umspannende und auf
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Obergurt des Hauptträgers s angeschlossen werden ; der Hilfsträger u ist also entbehrlich.
Werden bei dem Flaschenzuge c, d, cl je zwei benachtbarte Rollen c gemäss Fig. 11 durch eine Sperrstange w miteinander verbunden, so ist statt des bisherigen Rollenpaares d d nur eine Rolle d'erforderlich. Hierdurch erhöht sich der Wirkungsgrad des Flaschenzuges, wogegen seine Kosten verringert werden. Bei gleichem Übersetzungsverhältnis des Differential-Flaschenzuges ist hierbei das Spanngewicht doppelt, sein Weg aber dafür nur halb so gross als bei der früheren Anordnung (Fig. 10). Bezüglich des Hilfsträger u gilt hier das weiter oben Gesagte, d. h. er ist entbehrlich, wenn das Entlastungskabel über dem Hauptträger liegt, da alsdann der Obergurt des letzteren an die Stelle von u tritt.
In den Fällen, wo besonders billiges Belastungsmaterial leicht erhältlich ist, wie z. B. Eisenbahnschienen bei Brückenverstärkungen, kann man den Flaschenzug c, d, cl (Fig. 10) ganz sparen und an seine Stelle ein unmittelbar am Seil v angehängtes Gewicht x (Fig. 12) setzen. Hierbei wird allerdings das Entlastungskabel etwas mehr belastet, doch zeichnet sich diese Anordnung durch einen besonders hohen Wirkungsgrad sowie durch grosse Einfachheit und Billigkeit aus.
Im Vorstehenden gilt das vom Kabel Gesagte auch sinngemäss von der Kette und um- gt'kehrt.