Hängebrücke für schwere Verkehrslasten. Bei grossen Brückenspannweiten mit ge ringen Verkehrslasten sind Hängebrücken in wirtschaftlicher und ästhetischer Beziehung allen andern Brückenarten gegenüber im Vorteil. Sobald die Spannweiten die Grösse von etwa 300 m überschreiten, zeigt. sich die echte Hängebrücke, bei der die Kabel in der Bodenscheibe verankert sind, den unechten Hängebrücken, bei denen die Kabelzüge durch den Versteifungsträger hindurch ge leitet und durch diesen ausgeglichen werden, überlegen.
Bei den echten Hängebrücken können durch Wahl eines geringen Eigengewichtes der Versteifungsträger die Biegungsmomente herabgemindert werden. Damit steigen aber die Durchbiegungen der Versteifungsträger rasch an.
Eine Grenze für die Herabminderung der Biegungsmomente ist, abgesehen von den Biegungsmomenten selbst, durch die Stabi lität des gesamten Tragwerkes gegeben. Bei schachbrettartiger Belastung der Mittel öffnung bleiben die Kabel spannungslos, und es ergeben sich in der Längsrichtung und in der Querrichtung unsymmetrische Form änderungen, denen nur die Biegesteifigkeit der Versteifungsträger Widerstand leistet. Ist diese Biegesteifigkeit zu gering, dann kann dies bei eintretenden Schwingungen zu einer Überschreitung der Stabilitätsgrenze und da mit zu einer Zerstörung der Brücke führen.
Bei den Hängebrücken mit Eisenbahn verkehr müssen die Versteifungsträger grosse Steifigkeit besitzen, da die zulässigen Durch biegungen sehr klein sind. Dazu kommen noch die Schwierigkeiten bei der Aufhängung der Versteifungsträger mittels der lotrechten Hängestangen. Liegt der Neigungswinkel des Kabels am Pylon in der Nähe des Reibungs wertes der Kabelschelle, so besteht bei dyna mischen Einwirkungen die Gefahr, dass die Kabelschellen gleiten.
Mit Hilfe von Hängebrücken können bei entsprechender Ausbildung grosse Spann weiten für schwere Verkehrslasten über brückt werden, wenn gemäss der Erfindung zur Verminderung der Biegungsmomente und der Durchbiegungen der Versteifungsträger diese nur im Bereich der beiden mittleren Viertel der Hauptöffnung mittels lotrechter Hänger an den Haupttragkabeln aufgehängt sind, während das Gewicht der Versteifungs träger in den beiden äussern Vierteln durch schräggestellte und unter Spannung stehende Kabel aufgenommen wird.
Damit fallen von vornherein die Schwie rigkeiten hinsichtlich des Gleitens der Kabel schellen fort. Die grössten Biegungsmomente ergeben sich bei annähernd halbseitiger Belastung, die man wieder in eine symme trische, durchgehende Belastung und in eine unsymmetrische Last zerlegen kann. Dem symmetrischen Lastanteil entsprechen ver hältnismässig kleine Biegungsmomente, weil diese durchgehende Last fast ausschliesslich durch die Kabel getragen wird.
Der un symmetrische Lastanteil erzeugt keinen Ka- belzug, und es muss infolgedessen bei einer normalen Hängebrücke diese Last von dem Versteifungsträger auf der halben Spann weite als Balken durchgetragen werden. Die Verminderung dieser Momente infolge der Durchbiegung ist wegen der geringen zu lässigen Durchbiegung und der dadurch hohen Eigenwerte nicht von wesentlicher Bedeutung.
In der Zeichnung sind einige Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes dar gestellt.
Fig. 1 zeigt das System einer Hängebrücke mit Belastungs- und Momentenlinien.
Fig. 2 stellt die Lagerung des Hauptkabels und eines Nebenkabels auf dem Pylon in grösserem Massstab dar.
Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungs beispiel einer Hängebrücke mit einer beson deren Ausbildung des Versteifungsträgers.
Fig. 4 und 5 zeigen ähnliche Konstruk tionen von Hängebrücken wie Fig. 3, jedoch mit Abwandlungen in der Ausbildung der Seitenöffnungen.
Fig. 6 stellt eine Hängebrücke mit einem unter der Fahrbahn angeordneten Bogen dar, und Fig. 7 zeigt eine Hängebrücke mit einem durchlaufenden, auf besonderen Kragarmen gelagerten Versteifungsträger und mit einer besonderen Art der Rückverankerung der Schrägkabel in den Fundamentblöcken.
In den Zeichnungen sind durchwegs für die einzelnen, im wesentlichen gleichblei benden Teile der Hängebrücke folgende Be zugszeichen verwendet 1 ist jeweils das Hauptkabel bzw. der in den Bodenscheiben verankerte Kabelzug.
2 sind die lotrechten Hängestangen, mit denen der Versteifungsträger 4 nur im Bereich der mittleren Viertel an das Hauptkabel 1 angehängt ist.
3 sind die Pylonen und 5 sind die Schrägkabel.
In Fig. 1 ist der Verlauf der Biegungs- momente unter Zugrundelegung unsymme trischer Belastung bei einer Hängebrücke dar gestellt. Um eine günstige Wirkung der Schrägseile 5 auf die Biegungsmomente und die Durchbiegungen bei unsymmetrischer Verkehrslast zu erreichen, sind den Schräg seilen die gesamten, in ihrem Bereich vor handenen Eigengewichtslasten zugewiesen, und sie dürfen in diesem Bereich nicht mit lotrechten Hängern kombiniert werden.
Des weitem ist es notwendig, die Verankerungs- stellen der Schrägseile 5 in den Seitenöffnun gen möglichst starr zu gestalten, damit die Biegungsmomente und die Durchbiegungen des Versteifungsträgers in der Hauptöffnung möglichst gering werden. Dies kann entweder durch direkte Verankerung im Fels oder durch Zwischenpfeiler in den Seitenöffnungen 4' (Fig. 1) oder durch ein grosses Trägheits moment des Versteifungsträgers in den Sei tenöffnungen erfolgen.
In Fig. 2 ist die Lagerung eines schrägen Nebenkabels 5 mittels eines zweifachen Pen dels 6 auf einem Pylon dargestellt. Nach Auf bringen der gesamten Eigengewichtslasten können diese Pendel oder Rollenlager mög- licherweise wieder dadurch ausgeschaltet werden, dass die Schübe der Schrägkabel mit Hilfe eines sich über die Haupt- und Neben öffnungen erstreckenden durchgehenden Ver steifungsträgers gegeneinander ausgeglichen werden.
Von wesentlicher Bedeutung für die Wir kung der Schrägseile 5 ist die Grösse ihrer Vorspannung durch die Lasten aus Eigen gewicht. Diese Vorspannung kann sowohl künstlich mit Hilfe hydraulischer Pressen als auch durch den Montagevorgang erzeugt werden. Infolge ihres Eigengewichtes haben die Schrägseile einen Durchhang, der sich bei einer zusätzlichen Verkehrsbelastung ver mindert. Damit ergibt sich eine erhöhte Seil dehnung, der ein ideeller Seilmodul entspricht.
Fig. 3 zeigt eine Hängebrücke, bei der nur der Versteifungsträger 7' der Mittelöffnung aus Stahl hergestellt ist, und bei der an den Pylonen 3 der Abstand des Zug- und Druck gurtes dadurch vergrössert ist, dass die Ge lenke 8 des Versteifungsträgers, mit denen letzterer gegen die Pylonen 3 abgestützt. ist, gegenüber der Fahrbahn tief angesetzt sind. Mit. Rücksicht. auf die Temperaturänderungen ist der mittlere Teil 7' des Versteifungsträgers 7 auf der Strecke a durch die lotrechten Hänger ? an dem Hauptkabel 1 angehängt und durch Gelenke 9 von den seitlichen Teilen abgetrennt. Die Last der seitlichen Teile des Versteifungsträgers wird durch die schrägen Kabel 5 getragen.
Demgemäss ergibt sich als Reaktion ein grosser Horizontalschub des Versteifungsträgers gegen die Pylonen 3.
Es ist zweckmässig, diesen Schub nicht den Pylonen zuzuweisen, sondern ihn durch geeignete Konstruktionen nach den Veranke- rungsblöcken weiterzuleiten und dort auszu gleichen. Das kann zum Beispiel gemäss Fig. 4 durch flach gespannte Gewölbe 10 erfolgen, deren Schub annähernd von gleicher Grösse ist. Der Ausgleich kann auch wie beim Aus führungsbeispiel nach Fig. 5 durch schräge Stahlbetonbalken 11 vorgenommen werden, die auf dem Boden aufruhen. Die Stahlbeton balken 11 müssen wegen ihrer elastischen und plastischen Formänderungen durch hydrau lische Pressen 12 vorgespannt werden.
Eine Ausführungsform einer Hängebrücke, die sehr geringe Durchbiegungen aufweist, ist in Fig. 6 dargestellt. Hier ist unter der Fahr bahn ein sehr flacher Bogen 13 mit einem Pfeilverhältnis (Verhältnis von Spannweite zur Pfeilhöhe) von etwa 15 bis 20 angeordnet.
Bei sehr weit gespannten Brücken ist der Bogen infolge seines grossen Krümmungs- radius vielfach nicht in der Lage sein Eigen gewicht zu tragen. Infolgedessen wird durch den Montagevorgang erzwungen, dass das gesamte oder annähernd das gesamte Eigen gewicht des als Versteifungsträger wirkenden Bogens von den Kabeln getragen wird. Der Bogen hat also nur die Aufgabe, die Biegungs- momente aus Verkehr und einen Teil der Verkehrslast zu übernehmen, während der restliche, im allgemeinen etwas grössere Teil der Verkehrslast von den Kabeln übernom men wird. Damit gehen die Kabeldehnungen und damit auch die Durchbiegungen aus Verkehr auf über die Hälfte zurück.
Da diese starke Verringerung der Durchbiegungen nicht voll benötigt wird, kann gegenüber der an früherer Stelle behandelten Ausführungs formen der Kabelquerschnitt reduziert wer den.
Durch die. Verkehrslasten werden in den Gewölben wesentlich grössere Druckspannun gen als Zugspannungen ausgelöst. Um einen Ausgleich dieser Spannungen herbeizuführen, empfiehlt es sich, das Gewölbe in den Sommer monaten zu schliessen. Als Folge davon er geben sich für die Temperaturwirkung höhere Zug- als Druckspannungen.
Bei gleicher Steifigkeit von Bogen und Kabel wird die Durchbiegung infolge einer beliebigen Temperaturänderung gleich Null, weil Bogen und Kabel Bewegungen von um gekehrten Vorzeichen durchführen wollen. Bei einer sachgemässen Form des Bogens und der Querschnittsverteilung treten fast keine Momente, sondern nur Dehnungsspannungen auf. Die zur Verfügung stehenden Spannun gen von Bogen und Kabel werden dadurch vermindert; dafür hat das System den grossen Vorteil, überhaupt keine, fast keine oder nur sehr geringe Durchbiegungen infolge Tempe raturänderungen zu besitzen.
Die von den Stahlbogen auf die Pylonen ausgeübten Schübe können wieder entsprechend den Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 5 ausgeglichen werden.
Eine weitere Verminderung der Biegungs- momente und der Durchbiegungen des Ver steifungsträgers der Hängebrücke, bei der die Versteifungsträger der Mittelöffnung Schübe auf die Pylonen ausüben, lässt sich bei einseitiger Verkehrslast noch dadurch erreichen, dass man nach Aufbringung aller Eigengewichtslasten die in den Pylonen ange ordneten Pendel der Schrägseile durch eine nachträgliche Verkeilung oder Verschraubung für die Wirkung der Verkehrslasten ausschal tet.
Damit widersetzen sich nun auch die Hauptkabel einer Durchbiegung des Ver steifungsträgers bei unsymmetrischer Bela stung, und die Biegungsmomente und die Durchbiegungen des Versteifungsträgers ge hen stark zurück. Die Kräfte der Hauptkabel in der Mittelöffnung werden dadurch nicht berührt, und die Kräfte des Hauptkabels der Seitenöffnungen werden in der einen grösser und in der andern kleiner.
Durch diese nachträglich starre Verbin dung der Nebenkabel mit den Pylonen er geben sich für diese Pylonen zusätzliche Biegungsmomente, wenn die Lager der ein zelnen Kabel verschieden hoch liegen. Jedoch sind diese im Verhältnis zur Herabminderung der Biegungsmomente im Versteifungsträger gering und können sich ganz beseitigen lassen, wenn alle Kabel in der gleichen Höhenlage angeordnet werden.
Ausserdem können im allgemeinen die Stahlspannungen der Pylonen aus Stabili tätsgründen nicht voll ausgenützt werden, so dass die Spannungen aus diesen zusätz lichen Biegungsmomenten meistens ohne Verstärkung aufgenommen werden können.
Die nachträgliche Ausschaltung der Pen del oder Rollenlager der Schrägseile zwecks Verminderung der Biegungsmomente und der Durchbiegungen der Hauptöffnung bei einer unsymmetrischen Belastung lässt sich bei Hängebrücken mit durchlaufenden Ver steifungsträgern nicht ohne weiteres durch führen, weil die Schübe der Schrägkabel, die in den durchlaufenden Versteifungsträger eingeleitet werden, für jedes einzelne Schräg kabel im Gleichgewicht sein müssen, so dass eine Koppelung der Schrägkabel mit dem Hauptkabel durch Ausschaltung der er wähnten Pendel nicht möglich ist.
Aber auch bei diesen durchlaufenden Ver steifungsträgern kann der Vorteil einer noch weitergehenden Herabminderung der Bie- gungsmomente und der Durchbiegungen des Versteifungsträgers infolge Verkehr erreicht werden, wenn entsprechend der Ausführungs form nach Fig. 7 von den Pylonen 3 aus mit tels der Schrägkabel 5 Kragarme 14 vorge baut sind, und auf diesen Kragarmen der durchlaufende Versteifungsträger 4 zum Bei spiel in den Punkten 15 und 16 elastisch auf liegt,
während er in der Feldmitte auf der Strecke e mittels der Hänger 2 elastisch an den Hauptkabeln. aufgehängt ist. Es entsteht damit ein durchlaufender Träger, der an den beiderseitigen Enden auf den Verankerungsblöcken 17 und an den Pylonen 3 starr und an den Punkten 15 und 16, sowie an den lotrechten Hängern 2 ela stisch gelagert ist.
Die Schrägkabel 5 werden während der Montage bis nach dem Aufbringen sämtlicher Eigengewichtslasten in den Pylonen 3 mit tels Pendeln oder Rollenlagern längsver- schieblich gelagert. Alsdann werden zur Ver minderung der Biegungsmomente und der Durchbiegungen bei unsymmetrischer Be lastung der Hauptöffnung diese Pendel aus geschaltet und damit werden die Schrägkabel mit dem Hauptkabel gekoppelt.
Das ist bei dieser Konstruktion ohne weiteres möglich, weil der Schub der Schrägkabel nicht in den Versteifungsträger, sondern mit Hilfe der Kragarme 14 in die Pylonenpfeiler 18 einge leitet wird. Diese Schübe können zur Ent lastung der Pylonen-Fundamente durch die vorgespannten, in der Böschung liegenden Balken 11' nach den Verankerungsblöcken weitergeleitet werden.
Der Versteifungsträger kann aber auch auf die Mittelöffnung allein beschränkt wer den, und der Schub der Kragarme kann von den Pylonen aus durch flache Gewölbe nach den Verankerungsblöcken 17 weitergeleitet und dort ausgeglichen werden.
Wie schon erwähnt, wird die Dehnungs- steifigkeit der Schrägkabel bei Verkehrslast durch die dabei eintretende Verringerung des Durchhanges erheblich herabgemindert. Diese Herabminderung ist um so grösser, je grösser die Spannweite der Kabel und je geringer ihre Vorspannung durch Eigengewicht ist. In den Seitenöffnungen kann diese Vermin derung des Durchhanges in sehr einfacher Weise durch eine Rückverankerung der Schrägkabel 5 in den Fundamentblöcken 17 erreicht werden.
Diese konstruktive Mass nahme ist in der Seitenöffnung der Fig. 7 dargestellt. Sie erfolgt durch ein lotrechtes Seil 19, das auch in der Normalen zu den Schrägkabeln angeordnet werden könnte. Damit werden die Durchbiegungen und die Momente des Versteifungsträgers weiter her abgemindert.
Grundlegend für den Bau der einzelnen Hängebrückensysteme ist, dass die Montage der Brücke ohne Gerüste durch vorläufiges Anhängen sämtlicher Lasten an das Haupt kabel erfolgt. Mit dem Fortschreiten der Montage werden dann die Lasten der Ver steifungsträger in den äussern Vierteln der Hauptöffnung im Bereich der Schrägkabel auf diese umgelagert, wobei die Schrägkabel entweder künstlich durch hydraulische Pres sen oder durch eine überhöhte Montage der Kragträger so in Vorspannung gesetzt wer den, dass sie in dem ihnen zufallenden Bereich die gesamten Eigengewichtslasten der Brücke tragen.
Wie schon erwähnt, wurden schon bei den zuerst gebauten Hängebrücken Schräg kabel benutzt. Diese Systeme wurden aber wieder fallen gelassen, weil man keine hin reichend günstigen Wirkungen dieser Schräg kabel erzielen konnte. Man hat jedenfalls nicht. erkannt, dass bei einer zweckmässigen Anordnung von schrägen Kabeln Hänge brücken für Eisenbahnen mit grossen Spann weiten und hoher Steifigkeit und Stabilität hergestellt werden können, und dass die Bau kosten gerade bei grossen Spannweiten gerin ger werden als bei Fachwerkbrücken. Es lassen sich für Eisenbahn-Hängebrücken nach den obigen Systemen ohne weiteres Spannweiten von 1000 bis 2000 m erreichen.
Des weiteren muss die Anzahl der Schräg kabel an jedem Pylon auf 2 bis 3 beschränkt werden, weil andernfalls die Berechnung dieser hochgradig statisch unbestimmten Tragwerke, insbesondere bei Berücksichti gung der Verformungen nicht mehr mit hin reichender Genauigkeit durchzuführen ist.
Die obigen Hängebrückensysteine sind insbesondere für schwere Eisenbahnbrücken geeignet, die man bei grossen Spannweiten zweckmässig mit Strassenbrücken kombiniert, weil die durch die zusätzlichen Fahrbahnen erwachsenden Mehrkosten verhältnismässig gering sind. Bei sehr grossen Spannweiten sind die obigen Systeme der Hängebrücken aber auch für Strassenbrücken den üblichen Hängebrückensysteme überlegen, weil sie eine viel grössere Stabilität besitzen, vor allem bei Berücksichtigung der Windkräfte, deren Übertragung nach den Fundamenten bei grossen Spannweiten wesentliche Schwierig keiten bereitet.
Suspension bridge for heavy traffic loads. In the case of large bridge spans with low traffic loads, suspension bridges have an economic and aesthetic advantage over all other types of bridges. As soon as the spans exceed the size of about 300 m, shows. The real suspension bridge, in which the cables are anchored in the floor disk, is superior to the fake suspension bridges, in which the cables pass through the stiffening beam and are compensated by this.
With real suspension bridges, the bending moments can be reduced by choosing a low dead weight for the stiffening girders. However, this increases the deflection of the stiffening beams rapidly.
A limit for the reduction of the bending moments is given by the stability of the entire structure, apart from the bending moments themselves. When the central opening is subjected to a checkerboard-like load, the cables remain tension-free, and there are asymmetrical changes in shape in the longitudinal direction and in the transverse direction, which only the flexural rigidity of the stiffening beams offers resistance. If this flexural rigidity is too low, this can lead to the stability limit being exceeded when vibrations occur and thus to the destruction of the bridge.
The stiffening girders on suspension bridges with rail traffic must be extremely rigid, as the permissible deflections are very small. In addition, there are the difficulties with the suspension of the stiffening beams by means of the vertical hanging rods. If the angle of inclination of the cable on the pylon is close to the friction value of the cable clamp, there is a risk of the cable clamps sliding in the event of dynamic effects.
With the help of suspension bridges, large span widths for heavy traffic loads can be bridged if, according to the invention, to reduce the bending moments and the deflection of the stiffening beams, these are only suspended in the area of the two middle quarters of the main opening by means of vertical hangers on the main suspension cables, while the weight of the stiffening girders in the two outer quarters is taken up by inclined cables that are under tension.
This means that the difficulties with sliding the cable clamps fall away from the outset. The greatest bending moments result from almost half-sided loads, which can be broken down into a symmetrical, continuous load and an asymmetrical load. Relatively small bending moments correspond to the symmetrical load component, because this continuous load is carried almost exclusively by the cables.
The unsymmetrical load component does not generate any cable tension, and as a result, with a normal suspension bridge, this load must be carried by the stiffening girder over half the span as a beam. The reduction of these moments as a result of the deflection is not of essential importance because of the small allowable deflection and the resulting high eigenvalues.
In the drawing, some execution examples of the subject invention are provided.
Fig. 1 shows the system of a suspension bridge with load and moment lines.
Fig. 2 shows the storage of the main cable and a secondary cable on the pylon on a larger scale.
Fig.3 shows another embodiment example of a suspension bridge with a special training of the stiffening beam.
Fig. 4 and 5 show similar constructions of suspension bridges as Fig. 3, but with modifications in the design of the side openings.
FIG. 6 shows a suspension bridge with an arch arranged under the roadway, and FIG. 7 shows a suspension bridge with a continuous stiffening beam supported on special cantilever arms and with a special type of back anchoring of the stay cables in the foundation blocks.
In the drawings, the following reference numerals are used consistently for the individual, essentially constant Benden parts of the suspension bridge: 1 is the main cable or the cable anchored in the floor washers.
2 are the vertical hanging rods with which the stiffening beam 4 is attached to the main cable 1 only in the area of the middle quarter.
3 are the pylons and 5 are the stay cables.
In Fig. 1, the curve of the bending moments based on unsymmetrical loading on a suspension bridge is shown. In order to achieve a favorable effect of the stay cables 5 on the bending moments and the deflections in the case of asymmetrical traffic loads, the stay cables are assigned the entire dead weight loads that exist in their area, and they must not be combined with vertical hangers in this area.
Furthermore, it is necessary to make the anchoring points of the stay cables 5 in the side openings as rigid as possible so that the bending moments and the deflections of the stiffening beam in the main opening are as small as possible. This can be done either by direct anchoring in the rock or by intermediate pillars in the side openings 4 '(Fig. 1) or by a large moment of inertia of the stiffening beam in the Be tenöffnungen.
In Fig. 2, the storage of an inclined secondary cable 5 is shown by means of a double pen 6 on a pylon. After applying the entire dead weight, these pendulum or roller bearings can possibly be switched off again in that the thrusts of the stay cables are balanced against each other with the help of a continuous stiffening beam extending over the main and secondary openings.
Of essential importance for the effect of the stay cables 5 is the size of their bias by the loads from their own weight. This preload can be created artificially with the help of hydraulic presses as well as through the assembly process. As a result of their own weight, the stay cables have a slack that is reduced when there is additional traffic. This results in increased rope elongation, which corresponds to an ideal rope module.
Fig. 3 shows a suspension bridge in which only the stiffening beam 7 'of the central opening is made of steel, and in which the distance between the tension and compression belt on the pylons 3 is increased in that the joints 8 of the stiffening beam with which the latter supported against the pylons 3. are set low opposite the road. With. Consideration. on the temperature changes is the middle part 7 'of the stiffening beam 7 on the route a through the vertical hangers? attached to the main cable 1 and separated by joints 9 from the side parts. The load on the lateral parts of the stiffening beam is borne by the inclined cables 5.
Accordingly, there is a large horizontal thrust of the stiffening beam against the pylons 3 as a reaction.
It is advisable not to allocate this thrust to the pylons, but to pass it on to the anchoring blocks by means of suitable constructions and compensate for it there. This can be done, for example, according to FIG. 4, by means of flatly tensioned arches 10, the thrust of which is approximately the same size. The compensation can also be made as in the exemplary embodiment from FIG. 5 by inclined reinforced concrete beams 11 that rest on the ground. The reinforced concrete beams 11 must be prestressed by hydraulic presses 12 because of their elastic and plastic shape changes.
An embodiment of a suspension bridge that has very little deflection is shown in FIG. 6. Here a very flat arch 13 with an arrow ratio (ratio of span to arrow height) of about 15 to 20 is arranged under the roadway.
In the case of very wide bridges, the arch is often unable to bear its own weight due to its large radius of curvature. As a result, the assembly process forces that all or almost all of the dead weight of the arch acting as a stiffening beam is carried by the cables. The arch therefore only has the task of taking over the bending moments from traffic and part of the traffic load, while the remaining, generally somewhat larger, part of the traffic load is taken over by the cables. This reduces the cable expansion and thus also the deflection from traffic by more than half.
Since this sharp reduction in deflection is not fully required, the cable cross-section can be reduced compared to the execution discussed earlier.
Through the. Traffic loads are triggered in the vaults by significantly greater compressive stresses than tensile stresses. In order to compensate for these tensions, it is advisable to close the vault in the summer months. As a result, he gives higher tensile than compressive stresses for the temperature effect.
With the same rigidity of the bend and cable, the deflection as a result of any temperature change becomes zero, because the bend and cable want to carry out movements of the opposite sign. With an appropriate shape of the arch and the cross-sectional distribution, there are almost no moments, only tensile stresses. The available voltages of bends and cables are thereby reduced; for this, the system has the great advantage of having no, almost no or only very little deflection due to temperature changes.
The thrusts exerted by the steel arches on the pylons can again be compensated for in accordance with the embodiments according to FIGS. 4 and 5.
A further reduction in the bending moments and the deflection of the stiffening girder of the suspension bridge, in which the stiffening girders of the central opening exert thrusts on the pylons, can be achieved in the case of one-sided traffic load by moving the pendulums arranged in the pylons after applying all the dead weight loads the stay cables by subsequent wedging or screwing for the effect of the traffic loads switched off.
This means that the main cables now also resist bending of the reinforcement beam in the event of asymmetrical loading, and the bending moments and the deflections of the reinforcement beam go back significantly. The forces of the main cable in the central opening are not affected by this, and the forces of the main cable of the side openings become greater in one and less in the other.
This subsequently rigid connection of the secondary cables with the pylons gives these pylons additional bending moments when the bearings of the individual cables are at different heights. However, these are small in relation to the reduction in the bending moments in the stiffening beam and can be completely eliminated if all cables are arranged at the same height.
In addition, the steel tensions of the pylons can generally not be fully utilized for reasons of stability, so that the tensions from these additional bending moments can usually be absorbed without reinforcement.
The subsequent elimination of the pendulum or roller bearings of the stay cables in order to reduce the bending moments and the deflection of the main opening in the event of an asymmetrical load cannot be easily carried out on suspension bridges with continuous reinforcement girders because the thrusts of the stay cables that are introduced into the continuous reinforcement girders , must be in balance for each individual stay cable so that it is not possible to couple the stay cables to the main cable by switching off the pendulums mentioned.
But even with these continuous stiffening girders, the advantage of an even further reduction in the bending moments and the deflections of the stiffening girders due to traffic can be achieved if, according to the embodiment according to FIG. 7, cantilever arms 14 are provided from the pylons 3 by means of the stay cables are built, and on these cantilevers the continuous stiffening beam 4 for example in points 15 and 16 is elastic on,
while he is in the middle of the field on the route e by means of the hangers 2 elastically on the main cables. is hung. This creates a continuous support that is rigidly mounted at both ends on the anchoring blocks 17 and on the pylons 3 and at points 15 and 16, and on the vertical hangers 2 ela stically.
The stay cables 5 are supported in the pylons 3 by means of pendulums or roller bearings so as to be longitudinally displaceable during assembly until after all the dead weight loads have been applied. Then these pendulums are switched off to reduce the bending moments and the deflections in the case of asymmetrical loading of the main opening and thus the stay cables are coupled to the main cable.
This is easily possible with this construction because the thrust of the stay cables is not in the stiffening beam, but with the help of the cantilever arms 14 in the pylon 18 is directed. These thrusts can be forwarded to relieve the pylon foundations through the prestressed, lying in the slope beams 11 'after the anchoring blocks.
The stiffening beam can also be limited to the central opening alone who, and the thrust of the cantilever arms can be passed on from the pylons through flat vaults to the anchoring blocks 17 and compensated there.
As already mentioned, the elongation stiffness of the stay cables is considerably reduced by the resulting reduction in the sag under traffic loads. This reduction is greater, the greater the span of the cables and the lower their pre-tension due to their own weight. In the side openings, this reduction in the sag can be achieved in a very simple manner by anchoring the stay cables 5 back in the foundation blocks 17.
This structural measure measure is shown in the side opening of FIG. It is carried out by a vertical rope 19, which could also be arranged in the normal to the stay cables. This further reduces the deflections and the moments of the reinforcement beam.
It is essential for the construction of the individual suspension bridge systems that the bridge is assembled without scaffolding by temporarily attaching all loads to the main cable. As the assembly progresses, the loads of the reinforcement girders in the outer quarters of the main opening in the area of the stay cables are transferred to them, with the stay cables being pretensioned either artificially by hydraulic presses or through an excessive installation of the cantilever girders so that they carry the entire dead weight of the bridge in the area that falls to them.
As already mentioned, inclined cables were used on the first suspension bridges. However, these systems were dropped again because the inclined cables could not achieve sufficiently beneficial effects. In any case, you don't have. recognized that with an appropriate arrangement of inclined cables suspension bridges for railways with large spans and high rigidity and stability can be produced, and that the construction costs are lower than with truss bridges, especially with large spans. Spans of 1000 to 2000 m can easily be achieved for railway suspension bridges using the above systems.
Furthermore, the number of inclined cables on each pylon must be limited to 2 to 3, because otherwise the calculation of these highly statically indeterminate structures, especially when considering deformations, can no longer be carried out with sufficient accuracy.
The above suspension bridge systems are particularly suitable for heavy railway bridges, which are expediently combined with road bridges for large spans, because the additional costs resulting from the additional carriageways are relatively low. In the case of very large spans, the above suspension bridge systems are also superior to the usual suspension bridge systems for road bridges because they are much more stable, especially when considering the wind forces, the transmission of which to the foundations causes considerable difficulties with large spans.