Die Erfindung betrifft eine Brücke, umfassend mindestens zwei an ihren Enden angeordnete Verankerungskörper, an den Verankerungskörper verankerte Tragkabel und eine Strassendecke die lediglich an mehreren in Längsrichtung der Tragkabel im Abstand liegenden Stellen von den Tragkabeln abgestützt ist und die sich mindestens auf einem Teil ihrer Länge im Abstand über den Tragkabeln befindet und sich dort mittels druckfesten Abstützungsmitteln auf die Tragkabel abstützt, wobei die Tragkabel eine grössere nach unten gerichtete Pfeilhöhe besitzen als die Strassendecke.
Eine derartige Brücke ist aus der deutschen bekanntgemachten Patentanmeldung 1.126.903 bekannt. Bei dieser bekannten Brücke sind die Tragkabel an Pylonen aufgehängt, die zwar niedriger sind und daher weniger kostspielig als die Pylonen bei den herkömmlichen Hängebrücken, aber doch noch kostspielig sind.
Es sei bemerkt, dass aus der britischen Patentschrift 1.020.094 eine Spannbandbrücke bekannt ist, bei der Stahlkabel von Endwiderlager zu Endwiderlager gespannt sind. Diese Kabel sind über ihre volle Länge im Beton der Strassendekkenelemente eingebettet. Es ist so ein vorgespanntes Eisenbetonspannband hergestellt, das an sich genügend drehsteif ist.
Zudem ist der Durchhang so klein gewählt, dass dieses vorgespannte Eisenbetonspannband zugleich als Fahrbahn dienen kann. Bei diesem so kleinen Durchhang ist die Gesamtzugkraft in den Kabeln sehr gross, so dass viel kostspieliger Stahl für die Kabel erforderlich ist. Im Zusammenhang damit ist aus der Zeitschrift Ingenieur (herausgegeben von Koninklijk Institut van Ingenieurs, Den Haag, Holland) vom 7. August 1970 Seite 38 eine Spannbandbrücke bekannt, bei der der Durchhang des Spannbandes grösser ist als für den Fahrkomfort zulässig ist, und bei der dieser Durchhang mit Strassendeckenelementen, je bestehend aus einem Strassendeckenkörper, der sich mittels sich in Längs- und Querrichtung erstreckenden Schottwänden auf das Spannband abstützt, aufgefüllt ist. Diese Brücke erfordert viel Beton. insbesondere in der Ebene der Kabel.
Zudem erfordert diese Brücke extra viel hochwertigen Stahl zum Tragen dieser grossen Menge Beton.
Ferner ist aus der britischen Patentschrift 495.474 eine Brücke bekannt, umfassend Kabel und eine Strassendecke, die sich über die ganze Länge der Brücke auf einem höheren Niveau als die Kabel befindet, und sich auf dieselben mittels Querschottwänden abstützt, wobei die Kabel einen erheblich grösseren, nach unten gerichteten Pfeil besitzen als die Strassendecke und wobei der Durchhang der Kabel im wesentlichen mit einer Reihe von Strassendeckenelementen aufgefüllt ist, die je aus einem Strassendeckenkörper und mit denselben verbunden. quer zu den Kabeln stehenden Querschottwänden bestehen. Bei dieser bekannten Brücke wird die Zugspannung der Kabel nicht durch Verankerungskörper, sondern völlig durch die Strassendecke aufgenommen. Diese bekannte Brücke mit ihren erheblich durchhängenden Kabeln ist praktisch ausschliesslich für verhältnismässig kleine Überspannungen geeignet.
Die Erfindung schafft eine Brücke der eingangs erwähnten Art. die verhältnismässig wenig Beton und Stahl und die nicht die kostspieligen Pylonen erfordert, dadurch, dass mehrere über die Breite der Strassendecke verteilte Tragkabel sich über ihre ganze Länge unterhalb der Strassendecke befinden, der Durchhang der Tragkabel im wesentlichen mit einer Reihe von miteinander verbundenen, starren Strassendeckenelementen aufgefüllt ist, die je aus einem Strassendeckenkörper und mindestens einer die druckfesten Abstützmittel bildenden, mit dem Strassendeckenkörper verbundenen, quer zu den Tragka beln stehenden Querschottwand bestehen, die ortsfest mit den Tragkabeln verbunden ist, und dadurch, dass die Kabel über einen wesentlichen Teil ihrer Länge nicht im Beton eingebettet sind.
Diese Brücke erfordert überhaupt keine über die Strassendecke hinausragenden Tragteile. Dadurch, dass die Abstützmittel starr mit ihren Strassendeckenelementen und ortsfest mit den Tragkabeln verbunden sind, werden die horizontalen Komponenten der Kabelkraft, erzeugt durch das Gewicht der Brückenkonstruktion, mittels verankerten Kabelenden durch die Verankerungskörper und die Zunahme der horizontalen Komponenten der Kabelkraft, erzeugt durch die mobile Belastung, durch die Strassendecke aufgenommen. Die Tragkabel dieser Brücke werden in ihrer Längsrichtung in bezug auf die Strassendecke durch die Querschottwände festgehalten. So ist eine form fest Überspannungskonstruktion entstanden, weil die Strassendecke, die Querschottwände und die Tragkabel gemeinsam ein räumliches Rahmenwerk bilden.
Vorzugsweise sind die Tragkabel zwischen ihren an den Verankerungskörpern verankerten Enden in ihrer Längsrichtung beweglich auf mindestens einem Pfeiler aufgelegt. Dieser Pfeiler wird im wesentlichen nur vertikal belastet, so dass man mit einem schlanken Pfeiler auskommen kann, während die Kabelspannung im wesentlichen nur der Belastung der Brücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pfeilern oder zwischen einem Pfeiler und einem Verankerungskörper entspricht.
Eine besonders formfeste und doch leichte Uberspannungskonstruktion wird erzielt, falls die Abstützmittel paarweise nach unten hin konvergierende, an ihren unteren Enden druckfest miteinander verbundene Querschottwände umfassen.
Die Strassendeckenelemente können dann leicht als dreieckige Hohlprismen hergestellt werden.
Eine noch leichtere Überspannungskonstruktion wird erzielt, falls die unteren Enden der paarweise nach unten hin konvergierenden Querschottwände, oder wenigstens der in der Mitte einer Überspannung angeordneten Strassendeckenelemente starr mit dem oberen Rand einer nach unten und quer gerichteten Unterschottwand verbunden sind und der untere Rand dieser Unterschottwand ortsfest mit den Tragkabeln verbunden ist.
Die Strassendeckenelemente dieser Brücke sind leicht herzustellen, falls die Abmessungen der paarweise nach unten hin konvergierenden Querschottwände einer Vielzahl von Strassendeckenelementen einheitlich sind und die Höhe der Unterschottwand der Vielzahl von Strassendeckenelementen von der Mitte der Überspannung nach aussen zu abnimmt, weil dann die Schalungen für die verschiedenen Strassendeckenelemente grossenteils identisch sind.
Um die Fahrbahn oberhalb des Pfeilers so flach und die Höhe der Strassendeckenelemente so klein wie möglich zu halten, sind die Tragkabel vorzugsweise auf dem Pfeilerkopf eingeklemmt. Eine zweckmässige Einklemmung der Tragkabel ist dadurch gekennzeichnet, dass die oberhalb des Pfeilers liegenden Teile der Tragkabel mit Querschottwänden eines oberhalb derselben liegenden Strassendeckenelementes in der Richtung nach unten verformt auf den Pfeilerkopf gespannt sind.
Um eine einfache Einklemmung der Tragkabel auf dem Pfeilerkopf zu verwirklichen, ist vorzugsweise mindestens ein Strassendeckenelement starr mit dem Pfeilerkopf verbunden.
Zur Erhöhung des Fahrkomforts ragt vorzugsweise ein starr mit dem Pfeilerkopf verbundenes Strassendeckenelement an beiden Seiten des Pfeilers hervor.
Die Erfindung wird in nachstehender Beschreibung anhand von Zeichnungen beispielsweise erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Brücke,
Fig. 2 in grösserem Masstab die Einzelheit II der Fig. 1,
Fig. 3 in grösserem Masstab einen Schnitt nach der Linie 111-111 der Fig. 1,
Fig. 4 in grösserem Masstab die Einzelheit IV der Fig. 3, die die Verbindung eines Kabels an einem Deckenelement zeigt,
Fig. 5 in grösserem Masstab die Einzelheit V der Fig. 1,
Fig. 6 eine Draufsicht der Einzelheit V ohne Strassendecke,
Fig. 7 in grösserem Masstab einen Teilschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6,
Fig. 8 und 9 Belastungsschemen eines Feldes dieser Brücke bzw. ohne und mit Nutzbelastung,
Fig. 10 eine Seitenansicht einer weiterentwickelten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Brücke,
Fig. 11 in grösserem Masstab die Einzelheit XI der Fig. 10,
Fig.
12 in grösserem Masstab einen Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 10,
Fig. 13 in grösserem Masstab die Einzelheit XIII der Fig.
10,
Fig. 14 eine Seitenansicht der Brücke der Fig. 10 während der Montage,
Fig. 15 eine Seitenansicht einer noch weiterentwickelten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Brücke,
Fig. 16 in grösserem Masstab die Einzelheit XVI der Fig.
15,
Fig. 17 in grösserem Masstab einen Schnitt nach der Linie XVII-XVII der Fig. 15,
Fig. 18 in grösserem Masstab die Einzelheit XVIII der Fig.
15,
Fig. 19 eine erfindungsgemässe Brücke über einem Tal,
Fig. 20 eine erfindungsgemässe Brücke ohne Pfeiler, und
Fig. 21 drei in Reihe stehende Brückenabschnitte.
Die in den Fig. 1, 10 bzw. 15 dargestellten Brücken 1; 74; 174 bestehen je im wesentlichen aus zwei Endwiderlagern 2; 75 und 76; 175 und 176, die mit Pfählen 3; 77; 177 fundiert sind und die Verankerungskörper bilden, einer grossen Anzahl, z. B. neun Pfeiler 5; 78; 178, von denen nur vier dargestellt sind, den in den Endwiderlagern 2; 75 und 76; 175 und 176 verankerten und sich auf die Pfeiler 5; 78; 178 stützenden Tragkabeln 4; 79; 179 und einer Strassendecke 6; 80; 180, die aus einer grossen Anzahl Strassendeckenelementen 7; 81; 181, die eine Abnutzungsschicht 8; 82; 182 tragen, zusammengesetzt ist.
Die Tragkabel 4; 79; 179 befinden sich über ihre ganze Länge unterhalb der Strassendecke 6; 80; 180, so dass bei jeder dieser Brücken 1; 74; 174 keine über die Strassendecke 6: 80; 180 hervorragenden Pylonen vorhanden sind.
Jeder Pfeiler 5; 78; 178 ruht auf einer mit Pfählen 9; 31;
131 fundierten Fussplatte 10; 39; 139 und besitzt einen Pfeilerkopf 11; 84; 184.
Der Pfeilerkopf 11 trägt Führungsstahlbette 12, um an ihren unteren Seiten mit Lagermaterial 13, z. B. Teflon, bekleidete Unterklemmen 14, die je gemeinsam mit einer Oberklemme 15 und Bolzen 17 eine Kabelklemme 16a bzw. 16b bilden, in Längsrichtung der Brücke 1 verschieblich aufzunehmen. Die Kabelklemmen 16a klemmen je lediglich ein Tragkabel 4, während die Kabelklemmen 16b je ausser einem Tragkabel 4 zudem ein Kupplungskabel 44 klemmen.
Die Kupplungskabel 44 sind mittels Spannorganen 45 zwischen den in der Nähe der Kabelklemmen 16 stehenden Querschottwänden 19 gespannt, um die an beiden Seiten eines Pfeilers 5 in einem kleinen Abstand t frei über den Kabelklemmen 16a und 16b liegenden Strassendeckenelemente aneinander zu kuppeln.
In jedem Feld 18, das durch zwei Pfeiler 5 oder durch einen Pfeiler 5 und ein Endwiderlager 2 begrenzt ist, ruhen Strassendeckenelemente 7 mittels starr an denselben verbundenen, Abstützmittel bildenden, steifen, vertikalen Querschottwänden 19 auf den Tragkabeln 4. Die Tragkabel 4 sind mittels Kabelklemmen 21 (siehe Fig. 4) in Aussparungen 20 gegen axiale Verschiebungen gesichert, festgeklemmt. Die Strassendecke 6 besitzt drei Reihen 22, 23 und 24 von nebeneinander liegenden Strassendeckenelementen 7, die sich je auf eine grosse Anzahl, z. B. acht oder neun, über die Breite der Strassendecke 6 verteilter Tragkabel 4 abstützen. In jedem Feld 18 mit einer Überspannung a von z. B. 150 m hängen die Tragkabel 4 mit einem Durchhang durch, dessen Pfeilhöhe b z. B. gleich 4 m ist, oder wenigstens kleiner ist als 3% der Überspannung a.
Der Durchhang der Tragkabel 4 ist bei der erfindungsgemässen Brücke im wesentlichen durch die Strassendeckenelemente 7 aufgefüllt. Im Beispiel der Brücke 1 verläuft die Strassendecke 6 entsprechend der Sehne des Durchgangs der Tragkebel 4. Die Strassendeckenelemente 7 einer und derselben Reihe 22, 23 oder 24 stossen in axialer Richtung der Brücke 1 gegeneinander, sind in dieser Richtung druckfest, und können in dieser Richtung aufeinander Druckkräfte übertragen.
Sie sind starr miteinander verbunden.
Das Belastungsschema eines Feldes 18 ohne und mit Last 32 ist in den Fig. 8 bzw. 9 dargestellt.
Die unterbrochene Spannung T in den Tragkabeln 4 zum Tragen des Eigengewichtes G eines Feldes 18 der Brücke 1 verläuft von Endwiderlager 2 zu Endwiderlager 2. Diese Spannung T ist z. B. 6700 kg/cm2. Die ergänzende Spannung S in den Tragkabeln 4 zum Tragen der Nutzlast 32, welche Spannung S z. B. maximal 900 kg/cm2 beträgt, wird nicht bis auf die Endwiderlager 2 übertragen sondern wird als eine axiale Druckspannung K durch die Reihe von Strassendeckenelementen 7 aufgenommen, so dass diese Reihe von Strassendekkenelementen 7 gemeinsam mit den Querschottwänden 19 und dem in diesem Feld gespannten Abschnitt der Tragkabel 4 ein auf den Pfeiler 5 aufgelegtes, zum Tragen der Nutzlast genügend steifes Rahmenwerk bildet (Fig. 2 und 4).
Wenn während der Montage der Brücke 1 alle Strassendekkenelemente 7 an ihre Stelle liegen, werden diese Strassendekkenelemente 7, die ohne ihre aneinander stossenden Enden vorgefertigt sind, starr miteinander verbunden, dadurch, dass ihre noch hervorragenden und längs einander greifenden Bewehrungsnetten 25 in Fugenbeton 26 eingebettet werden, so dass die in den Fig. 8 und 9 dargestellten Querkräfte D übertragen werden können und die Strassendeckenelemente 7 mit den Kabelklemmen 21 an die Tragkabel 4 befestigt werden. Schliesslich wird die Abnutzungsschicht 8 auf die -Strassendeckenelemente 7 angeordnet.
Bei der Brücke 74 steht der Pfeilerkopf 84 mittels eines Neopren-Querlagers 85 schwenkbar auf dem Pfeilerkörper 86.
Der Pfeilerkopf 84 ist zur Herabsetzung der Bauhöhe mit Zähnen 87 versehen, in denen die Kabel 79 liegen. Die Zähne 87 sind mit stehenden Spannstäben 101 vorgespannt. Die Kabel 79 bestehen aus Teilen, die oberhalb des Pfeilers 78 mittels Kabelkupplungen 88 aneinander gekuppelt sind. In jedem Feld 93, das durch zwei Pfeiler 78 oder durch einen Pfeiler 78 und ein Endwiderlager 75 begrenzt ist, lagern Strassendeckenelemente 81 mittels starr mit denselben verbundenen, Abstützmittel bildenden, paarweisen nach unten hin konvergierenden, an ihren unteren Enden druckfest mitaneinander verbundenen, steifen Querschottwände 90 auf den Tragkabeln 79. Die Strassendeckenelemente 81 werden im wesentlichen durch dreieckige Hohlprismen gebildet, deren Basisflächen 114 einen Strassendeckenkörper bilden.
Die Tragkabel 79 sind mittels Kabelklemmen 91 gegen axiale Verschiebung gesichert, an den Scheitelkanten 92 festgeklemmt. Die Strassendeckenelemente 81 lagern je auf einer grossen Anzahl, z. B. zwanzig, über die Breite von z. B. 28 m der Strassendecke 80 verteilten Tragkabeln 79. In jedem Feld 93 mit einer Überspannung a von z. B. 150 m hangen die Tragkabel 79 durch mit einem Durchhang, dessen Pfeilhöhe b z. B.
4,5 m ist, oder wenigstens kleiner ist als 3% der Überspannung a. Der Durchhang der Tragkabel 79 ist bei der erfindungsgemässen Brücke im wesentlichen mit den Strassendeckenelementen 81 mit konvergierenden Querschottwänden 90 aufge füllt. Nur in der Nähe der Pfeilerköpfe 84 befinden sich andere Strassendeckenelemente 94 und 95. Das oberhalb des Pfeilers 78 liegende lange Strassendeckenelement 94 besitzt zwei vertikale Querschottwände 96. Die Strassendeckenelemente 95 besitzen je eine vertikale Querschottwand 97. Das Strassendeckenelement 94 besitzt Längsrippen 99, die zwischen die Zähne 87 des Pfeilerkopfes 84 greifen und die mit Vorspannkabeln 100 versehen sind.
Das Strassendeckenelement 94 ist mit vertikalen Spannstäben 98 an den Pfeilerkopf 84 gespannt, so dass die Tragkabel 79 am Ort der Querschottwände 96 nach unten gedrückt werden. Hierdurch wird der Durchhang der Tragkabel 79 etwas kleiner und werden die Tragkabel 79 auf den Pfeilerkopf 84 eingeklemmt. Im Beispiel der Brücke 74 verläuft die Strassendecke 80 entsprechend der Sehne des Durchhangs der Tragkabel 79. Alle Strassendeckenelemente 94, 95 und 81 der ganzen Brücke 74 stossen in axialer Richtung der Brücke 74 aneinander, sind in dieser Richtung druckfest und können in dieser Richtung aufeinander grosse Druckkräfte übertragen.
Sie sind starr miteinander verbunden. Sie können die Druckspannung durch Ausdehnung der Strassendecke 80 widerstehen und Zugspannung in der Strassendecke durch Abkühlung wird dadurch verhindert, dass beim Bau der Brücke eine ausreichende Druckspannung in der Strassendecke erzeugt wird, indem die Tragkabel 79 mittels den Fiermitteln 105 gefiert werden. Somit ist keine Dilatationsfuge vorhanden.
Die Montage der Brücke 74 erfolgt wie folgt.
Erst werden die Endwiderlager 75 und 76 und die Pfeiler 78 gebaut und wird die Schwenkbewegung der Pfeilerköpfe 84 mittels nicht dargestellten Kraftgeräten blockiert.
Anschliessend werden die Tragkabel 79 einer nach dem anderen zwischen den Endwiderlagern 75 und 76 mit Hilfe der in Fig. 14 dargestellten Fiermittel 105 gespannt. Die Tragkabel 79 werden an das Endwiderlager 75 verankert, bei den Pfeilern 78 über Rollen 103 und auf dem Endwiderlager 76 mittels eines Schiebelagers 89 geführt und mittels Kupplungen 104 mit den Fiermitteln 105 gekuppelt. Die Rollen 103 werden durch vorübergehend an den Pfeilerköpfen 84 befestigte Hebevorrichtungen 106 auf einem höheren Niveau als die Zähne 87 der Pfeilerköpfe 84 getragen. Die Fiermittel 105 für jeden Tragkabel 79 bestehen aus einem gesonderten, am Endwiderlager 76 verankerten hydraulischen Zylindern 107, der mit einer gesonderten Regelkammer 108 in Verbindung steht.
Die Regelkammer 108 wird über ein einstellbares Rückschlagventil 109 durch eine Pumpe 110 gespeist und besitzt ein einstellbares Überdruckventil 111.
Die Tragkabel 79 werden mittels den Fiermitteln 105 durch das Einstellen eines Regeldruckes in Regelkammer 108 auf eine derartige Vorspannung gespannt, dass die Spannkraft der Kabel gross genug zum Tragen der montierten Brückenkonstruktion ist. Der Durchhang der Tragkabel 79 ist dabei klein.
Erst dann werden die Strassendeckenelemente vom Endwiderlager 75 an, sukzessive auf die Tragkabel 79 gestellt und an dieselben mit Kabelklemmen 91 befestigt. Die Strassendekkenelemente werden mit einem Wagen 112 über die bereits angeordneten Strassendeckenelemente zugeführt und mittels eines Montagekranes 113 an ihre Stelle gesetzt. Beim sukkzessiven Stellen der Strassendeckenelemente werden die Tragkabel 79 sukzessive zur Vergrösserung des Durchhangs gefiert.
Dies erfolgt unter Beibehaltung des eingestellten Druckes in der Regelkammer 108. Die Tragkabel 79 rollen dann über die Rollen 103.
Im Zustand der Fig. 14 ist das Feld 93a bereits fertig. Der Pfeilerkopf 84a des Pfeilers 78 steht vertikal und ist nicht mehr gegen Schwenkung blockiert. Die am Pfeilerkopf 84b befestigten Rollen 103 sind nach unten bewegt, so dass die Tragkabelkupplungen 88 an ihre Stelle im Pfeilerkopf 84b gelangt sind, nachdem der Pfeilerkopf 84b zu diesem Zweck bei beseitigten Teilen um einen Winkel f (Fig. 14) in Richtung zu den Fiermitteln 105 hin geschwenkt war. Während dem sukzessive Anordnen der Strassendeckenelemente des Feldes 93b wird der Durchgang der Tragkabel 79 dieses Feldes 93b grösser und wird der Winkel f (Fig. 14) sukzessive bis auf null reduziert.
Dann wird das Strassendeckenelement 94 oberhalb des Pfeilerkopfes 84b angeordnet und an denselben verankert. In entsprechender Weise werden die nachfolgenden Felder 93 sukzessive mit Strassendeckenelemente aufgefüllt. Danach werden die Tragkabel 79 mit ihren Kabelkupplungen 104 an das Endwiderlager 76 mittels Abstandsblöcken 61 zwischen diesen Kabelkupplungen und einem Anschlag 66 des Endwiderlagers 76 verankert, wonach die Strassendeckenelemente starr miteinander verbunden werden und die Abnutzungsschicht 82 auf die Strassendeckenelemente angeordnet wird.
In der ersten Periode von z. B. einem Jahr folgend auf den Bau der Brücke wird der Spannungsverlust durch Entspannung des Betons der Strassendeckenelemente 81 dadurch ausgeglichen, dass kürzere oder weniger Abstandsblöcke 61 angeordnet werden, bei welchen Ausgleichtätigkeiten die Kraftgeräte 107 angewandt werden, die erst nach dieser Periode beseitigt werden.
Um einen Eindruck hinsichtlich der Dimensionierung der Teile einer Brücke 74 zu geben, dienen die nachstehenden Werte als Beispiel:
Die Anzahl Felder 93 ist zehn; die Überspannung jedes Feldes 93 = 150 m; die Pfeilhöhe b = 4,5 m; zwanzig Tragkabel 79 insgesamt mit einem Querschnitt von 3450 cm2; der Durchmesser jedes Kabels ist ungefähr 16,5 cm; die Zugkraft im Kabel ist insgesamt 26 400 Tonnen; die Druckkraft in den Betonstrassendeckenelementen in Richtung der Fahrbahn ist insgesamt 4000 Tonnen;
Der gesamte maximale Durchhang von ungefähr 76 cm der Brücke 74 ist zusammengesetzt aus:
29 cm durch gleichmässig verteilte Nutzbelastung;
12 cm durch Nutzpunktlast;
15 cm durch Verlagerung in Richtung zueinander der Pfeilerköpfe 84 an beiden Seiten des belasteten Feldes 93;
20 cm durch Temperatursteigerung.
Die Kabel 79 sind gegen Witterungseinflüsse abgeschirmt.
Die oberhalb der Pfeilerköpfe 84 liegenden Strassendeckenelemente 94 sind so steif, dass die Verformung der Strassendecke 80 in der Nähe der Pfeilerköpfe 84 durch Verformung der Strassendeckenelemente 94 bestimmt wird, während die Verformung der zwischenliegenden Strassendecke 80 in den Feldern 93 durch die Tragkabel 79 bestimmt wird. Hiermit wird erzielt, dass zur Erhöhung des Fahrkomforts zwei benachbarte, belastete Felder 93, die beide nach unten gebogen sind, durch einen Bogen mit einer entgegengesetzten Krümmung verbunden werden.
Bei der Brücke 174 liegt der Pfeilerkopf 184 mittels eines Neopren-Schiebelagers 185 verschieblich auf dem Pfeilerkörper 186. Der Pfeilerkopf 184 ist mit Zähnen 187 versehen, zwischen welchen die Kabel 179 liegen. Die Kabel 179 bestehen aus Teilen, die oberhalb des Pfeilers 178 mittels Kabelkupplungen 188 miteinander gekuppelt sind. In jedem Feld 193, das durch zwei Pfeiler 178 oder durch einen Pfeiler 178 und ein Endwiderlager 175 begrenzt ist, lagern Strassendekkenelemente 181 mittels starr an denselben verbundenen Abstützmitteln auf den Tragkabeln 179. Die Strassendekkenelemente 181 umfassen je einen Strassendeckenkörper 214 und zwei paarweise nach unten hin konvergierende, an ihren unteren Enden 115 druckfest miteinander verbundene, steife Querschottwände 190.
Bei jedem der in der Mitte der Überspannung 193 liegenden Strassendeckenelemente 181 sind die unteren Enden 115 starr mit dem oberen Rand 116 einer Unterschottwand 117 verbunden. Die Tragkabel 179 sind mittels Kabelklemmen 191 gegen axiale Verschiebung gesichert, an dem unteren Rand 192 festgeklemmt. Die Abmessungen der paarweise nach unten hin konvergierenden Querschottwände 190 und der Strassendeckenkörper 214 der Strassendeckenelemente 181 sind einheitlich. Wohl nimmt die Höhe der Unterschottwand der Strassendeckenelemente 181 sukzessive von der Mitte der Überspannung 193 nach aussen hin ab, so dass die Schalung zur Bildung von Betonmonoliten für diese Strassendeckenelemente jeweils nur hinsichtlich der Längen der Unterschottwände 117 geändert zu werden braucht. In jedem Feld 193 mit einer Überspannung a von z.
B. 150 m hängen die Tragkabel 179 durch mit einem Durchhang, dessen Pfeilhöhe b z. B. gleich 5,5 m ist. Der Pfeil b kann grösser gewählt werden, ohne dass dadurch erheblich mehr Beton erforderlich ist. Dagegen nimmt die erforderliche Menge Stahl für die Tragkabel bei Zunahme des Pfeiles b erheblich ab. Der Durchhang der Tragkabel 179 ist bei der Brücke 174 im wesentlichen mit den Strassendeckenelementen 181 mit konvergierenden Querschottwänden 190 aufgefüllt.
Lediglich an beiden Seiten der Pfeilerköpfe 184 befinden sich andere Strassendeckenelemente 195. Die Abstützmittel der Strassendeckenelemente 195 bestehen aus einer Querrippe 197. Der Pfeilerkopf 184 bildet zugleich selbst ein Strassendeckenelement dadurch, dass zwischen den Zähnen 187 des Pfeilerkopfes 184 Schalungsplatten 194 in einem Abstand oberhalb der Tragkabel 179 angeordnet sind und der Raum oberhalb dieser Platten mit Beton 199 aufgefüllt ist.
Die Montage der Brücken 1 und 174 erfolgt im wesentlichen wie die Montage der Brücke 74, ausser dass anstelle von Schwenkung des Pfeilerkopfes 84 bei den Brücken 1 bzw. 174 eine Verschiebung der Klemmen 14 bzw. des Pfeilerkopfes 184 in bezug auf den Pfeilerkörper erfolgt.
In Fig. 19 ist eine erfindungsgemässe Brücke 47 über einem Tal 48 mit schlanken Pfeilern 49 zwischen zwei Endwiderlagern 50 dargestellt.
Die erfindungsgemässe Brücke 51 der Fig. 20 mit Tragkabeln 54 und Strassendeckenelementen 57, die den Tragkabeln 4 und den Strassendeckenelementen 7 entsprechen, ist ohne Pfeiler zwischen zwei Endwiderlagern 52 angeordnet.
In Fig. 21 sind drei Brückenabschnitte 53 in Reihe hintereinander angeordnet, wobei zwei starke Pfeiler 56 und zwei Endwiderlager 58 je einen Verankerungskörper bilden.
Die Strassendeckenelemente 7 sind vorzugsweise aus Eisenleichtbeton hergestellt.
The invention relates to a bridge, comprising at least two anchoring bodies arranged at its ends, suspension cables anchored to the anchoring body and a road surface which is supported by the suspension cables only at several points spaced apart in the longitudinal direction of the suspension cables and which extends over at least part of their length in Distance is above the suspension cables and is supported there by means of pressure-resistant support means on the suspension cables, the suspension cables having a greater downward arrow height than the road surface.
Such a bridge is known from the German published patent application 1,126,903. In this known bridge, the suspension cables are suspended from pylons which, although they are lower and therefore less expensive than the pylons in conventional suspension bridges, are nevertheless still expensive.
It should be noted that a tension band bridge is known from British patent specification 1.020.094, in which steel cables are tensioned from end abutment to end abutment. These cables are embedded in the concrete of the street ceiling elements over their full length. A pre-tensioned reinforced concrete tensioning belt is made that is sufficiently torsionally rigid.
In addition, the sag is so small that this pre-tensioned reinforced concrete strap can also serve as a roadway. With such a small sag, the total pulling force in the cables is very large, so that much more expensive steel is required for the cables. In connection with this, from the journal Ingenieur (published by Koninklijk Institut van Ingenieurs, The Hague, Holland) from August 7, 1970, page 38, a tensioning strap bridge is known in which the sagging of the tensioning strap is greater than is permissible for driving comfort, and in which this slack is filled with road surface elements, each consisting of a road surface body which is supported on the tension band by means of bulkheads extending in the longitudinal and transverse directions. This bridge requires a lot of concrete. especially in the plane of the cables.
In addition, this bridge requires a lot of high-quality steel to support this large amount of concrete.
Furthermore, a bridge is known from British patent specification 495.474, comprising cables and a road surface which is located over the entire length of the bridge at a higher level than the cables and is supported on the same by means of transverse bulkheads, the cables having a considerably larger one downward arrow have as the road surface and the slack of the cables is essentially filled with a number of road surface elements, each of which consists of a road surface body and is connected to the same. there are transverse bulkheads that are perpendicular to the cables. In this known bridge, the tensile stress of the cables is not absorbed by anchoring bodies, but entirely by the road surface. This known bridge with its considerably sagging cables is practically only suitable for relatively small overvoltages.
The invention creates a bridge of the type mentioned above, which requires relatively little concrete and steel and which does not require expensive pylons, in that several suspension cables distributed over the width of the road surface are located over their entire length below the road surface, the sagging of the suspension cables in the is essentially filled with a number of interconnected, rigid road surface elements, each consisting of a road surface body and at least one of the pressure-resistant support means, connected to the road surface body, transversely to the Tragka cables standing transverse bulkhead, which is fixedly connected to the supporting cables, and thereby that the cables are not embedded in the concrete for a substantial part of their length.
This bridge does not require any supporting parts protruding above the road surface. Because the support means are rigidly connected to their road surface elements and fixedly connected to the suspension cables, the horizontal components of the cable force, generated by the weight of the bridge construction, are anchored by the cable ends through the anchoring body and the increase in the horizontal components of the cable force, generated by the mobile Load absorbed by the road surface. The suspension cables of this bridge are held in place in their longitudinal direction in relation to the road surface by the transverse bulkheads. The result is a form-fest spanning construction, because the road surface, the transverse bulkheads and the suspension cables together form a spatial framework.
The suspension cables are preferably placed on at least one pillar so as to be movable in their longitudinal direction between their ends anchored to the anchoring bodies. This pillar is essentially only loaded vertically, so that one can get by with a slim pillar, while the cable tension essentially corresponds only to the load on the bridge between two successive piers or between a pillar and an anchoring body.
A particularly dimensionally stable and yet light span construction is achieved if the support means comprise transverse bulkheads which converge in pairs downwards and are pressure-tightly connected to one another at their lower ends.
The road surface elements can then easily be produced as triangular hollow prisms.
An even lighter spanning construction is achieved if the lower ends of the transverse bulkheads converging in pairs downwards, or at least the road surface elements arranged in the middle of a spanning, are rigidly connected to the upper edge of a downwardly and transversely directed sub-bulkhead wall and the lower edge of this sub-bulkhead wall is stationary is connected to the suspension cables.
The road surface elements of this bridge are easy to manufacture if the dimensions of the transverse bulkheads converging in pairs downwards of a large number of road surface elements are uniform and the height of the sub-bulkhead wall of the large number of road surface elements decreases from the center of the span to the outside, because then the formwork for the various Road surface elements are largely identical.
In order to keep the roadway above the pillar as flat and the height of the road surface elements as small as possible, the suspension cables are preferably clamped onto the pillar head. An expedient clamping of the suspension cables is characterized in that the parts of the suspension cables lying above the pillar are stretched on the pillar head with transverse bulkheads of a road surface element lying above the same, deformed in the downward direction.
In order to achieve a simple clamping of the suspension cables on the pier head, preferably at least one road surface element is rigidly connected to the pier head.
In order to increase driving comfort, a road surface element rigidly connected to the pier head preferably protrudes on both sides of the pier.
The invention is explained in the following description with reference to drawings, for example.
They represent:
1 shows a side view of a preferred embodiment of the bridge according to the invention,
Fig. 2 shows on a larger scale the detail II of Fig. 1,
3 shows, on a larger scale, a section along the line 111-111 in FIG. 1,
4 shows, on a larger scale, the detail IV of FIG. 3, which shows the connection of a cable to a ceiling element,
FIG. 5 shows, on a larger scale, the detail V of FIG. 1,
6 shows a top view of the detail V without the road surface,
7 shows, on a larger scale, a partial section along the line VII-VII of FIG. 6,
8 and 9 load diagrams of a field of this bridge or without and with useful load,
10 shows a side view of a further developed preferred embodiment of the bridge according to the invention,
11 shows the detail XI of FIG. 10 on a larger scale,
Fig.
12 on a larger scale a section along the line XII-XII of FIG. 10,
13 shows, on a larger scale, the detail XIII of FIG.
10,
14 shows a side view of the bridge of FIG. 10 during assembly,
15 shows a side view of an even further developed preferred embodiment of the bridge according to the invention,
16 shows, on a larger scale, the detail XVI of FIG.
15,
FIG. 17 shows, on a larger scale, a section along the line XVII-XVII of FIG. 15,
Fig. 18 shows on a larger scale the detail XVIII of Fig.
15,
19 shows a bridge according to the invention over a valley,
20 shows a bridge according to the invention without piers, and
21 three bridge sections standing in a row.
The bridges 1 shown in FIGS. 1, 10 and 15; 74; 174 each essentially consist of two end abutments 2; 75 and 76; 175 and 176, those with stakes 3; 77; 177 are well-founded and form the anchoring bodies, a large number, e.g. B. nine pillars 5; 78; 178, of which only four are shown, those in the end abutments 2; 75 and 76; 175 and 176 anchored and on the pillars 5; 78; 178 supporting suspension cables 4; 79; 179 and a road surface 6; 80; 180, which consist of a large number of road surface elements 7; 81; 181 having a wear layer 8; 82; 182 wear, is composed.
The suspension cables 4; 79; 179 are located over their entire length below the road surface 6; 80; 180, so that at each of these bridges 1; 74; 174 none over the road surface 6: 80; 180 outstanding pylons are present.
Each pillar 5; 78; 178 rests on one with posts 9; 31;
131 founded footplate 10; 39; 139 and has a pier head 11; 84; 184.
The pier head 11 carries guide steel beds 12 to support on their lower sides with bearing material 13, z. B. Teflon, clad lower clamps 14, which each form a cable clamp 16a or 16b together with an upper clamp 15 and bolt 17, to be slidably received in the longitudinal direction of the bridge 1. The cable clamps 16a each clamp only one support cable 4, while the cable clamps 16b each also clamp a coupling cable 44 in addition to a support cable 4.
The coupling cables 44 are tensioned by means of tensioning members 45 between the transverse bulkheads 19 standing in the vicinity of the cable clamps 16 in order to couple the road surface elements lying on both sides of a pillar 5 at a small distance t freely above the cable clamps 16a and 16b.
In each field 18, which is delimited by two pillars 5 or by a pillar 5 and an end abutment 2, road surface elements 7 rest on the supporting cables 4 by means of rigid, vertical transverse bulkheads 19 that are rigidly connected to the same and form support means. The supporting cables 4 are by means of cable clamps 21 (see Fig. 4) secured in recesses 20 against axial displacement, clamped. The road surface 6 has three rows 22, 23 and 24 of adjacent road surface elements 7, each of which relates to a large number, e.g. B. eight or nine, support cables 4 distributed over the width of the road surface 6. In each field 18 with an overvoltage a of z. B. 150 m hang the suspension cable 4 with a slack, the arrow height b z. B. equals 4 m, or is at least less than 3% of the overvoltage a.
In the case of the bridge according to the invention, the slack in the suspension cables 4 is essentially filled by the road surface elements 7. In the example of the bridge 1, the road surface 6 runs according to the chord of the passage of the support bracket 4. The road surface elements 7 of one and the same row 22, 23 or 24 butt against each other in the axial direction of the bridge 1, are pressure-resistant in this direction, and can in this direction transfer pressure forces to each other.
They are rigidly connected to one another.
The loading scheme of a field 18 with and without load 32 is shown in FIGS. 8 and 9, respectively.
The interrupted voltage T in the suspension cables 4 for carrying the dead weight G of a field 18 of the bridge 1 runs from end abutment 2 to end abutment 2. This voltage T is z. B. 6700 kg / cm2. The supplementary tension S in the suspension cables 4 for carrying the payload 32, which tension S z. B. is a maximum of 900 kg / cm2, is not transferred to the end abutment 2 but is absorbed as an axial compressive stress K by the row of road surface elements 7, so that this row of road surface elements 7 together with the transverse bulkheads 19 and the tensioned in this field Section of the suspension cable 4 forms a framework that is placed on the pillar 5 and is sufficiently rigid to carry the payload (FIGS. 2 and 4).
If during the assembly of the bridge 1 all street paving elements 7 are in their place, these street paving elements 7, which are prefabricated without their butting ends, are rigidly connected to one another, in that their still outstanding and longitudinally engaging reinforcement nets 25 are embedded in joint concrete 26 so that the transverse forces D shown in FIGS. 8 and 9 can be transmitted and the road surface elements 7 are fastened to the suspension cables 4 with the cable clamps 21. Finally, the wear layer 8 is placed on the road surface elements 7.
In the case of the bridge 74, the pier head 84 is pivotable on the pier body 86 by means of a neoprene transverse bearing 85.
The pier head 84 is provided with teeth 87 to reduce the overall height, in which the cables 79 lie. The teeth 87 are pretensioned with standing tension rods 101. The cables 79 consist of parts which are coupled to one another above the pillar 78 by means of cable couplings 88. In each field 93, which is delimited by two pillars 78 or by a pillar 78 and an end abutment 75, road surface elements 81 are supported by means of rigid transverse bulkheads that are rigidly connected to the same, supporting means forming, converging in pairs downwards and pressure-tightly connected to one another at their lower ends 90 on the supporting cables 79. The road surface elements 81 are essentially formed by triangular hollow prisms, the base surfaces 114 of which form a road surface body.
The suspension cables 79 are secured against axial displacement by means of cable clamps 91 and are clamped to the apex edges 92. The road surface elements 81 are each stored on a large number, e.g. B. twenty, across the width of z. B. 28 m of the road surface 80 distributed support cables 79. In each field 93 with an overvoltage a of z. B. 150 m, the suspension cables 79 hang through with a slack whose arrow height b z. B.
4.5 m, or at least less than 3% of the span a. In the case of the bridge according to the invention, the sag of the suspension cable 79 is essentially filled with the road surface elements 81 with converging transverse bulkheads 90. Only in the vicinity of the pier heads 84 are other road surface elements 94 and 95. The long road surface element 94 lying above the pillar 78 has two vertical transverse bulkheads 96. The road surface elements 95 each have a vertical transverse bulkhead 97. The road surface element 94 has longitudinal ribs 99 which between the Teeth 87 of the pier head 84 engage and which are provided with prestressing cables 100.
The road surface element 94 is tensioned to the pier head 84 with vertical tension rods 98, so that the suspension cables 79 are pressed down at the location of the transverse bulkhead walls 96. As a result, the sag of the suspension cables 79 is somewhat smaller and the suspension cables 79 are clamped onto the pier head 84. In the example of the bridge 74, the road surface 80 runs according to the chord of the slack of the suspension cables 79. All road surface elements 94, 95 and 81 of the entire bridge 74 abut in the axial direction of the bridge 74, are pressure-resistant in this direction and can be large in this direction Transferring compressive forces.
They are rigidly connected to one another. They can withstand the compressive stress caused by the expansion of the road surface 80 and tensile stress in the road surface due to cooling is prevented by the fact that sufficient compressive stress is generated in the road surface during the construction of the bridge by the suspension cables 79 being lowered by means of the lifting means 105. This means that there is no expansion joint.
The bridge 74 is assembled as follows.
First the end abutments 75 and 76 and the pillars 78 are built and the pivoting movement of the pillar heads 84 is blocked by means of power devices (not shown).
The suspension cables 79 are then stretched one after the other between the end abutments 75 and 76 with the aid of the fastening means 105 shown in FIG. The suspension cables 79 are anchored to the end abutment 75, at the pillars 78 via rollers 103 and on the end abutment 76 by means of a sliding bearing 89 and coupled to the fastening means 105 by means of couplings 104. The rollers 103 are supported by lifting devices 106 temporarily attached to the pier heads 84 at a higher level than the teeth 87 of the pier heads 84. The fixing means 105 for each suspension cable 79 consist of a separate hydraulic cylinder 107 anchored on the end abutment 76, which is connected to a separate control chamber 108.
The control chamber 108 is fed via an adjustable check valve 109 by a pump 110 and has an adjustable pressure relief valve 111.
The supporting cables 79 are tensioned by means of the fastening means 105 by setting a control pressure in the control chamber 108 to such a pretension that the tensioning force of the cables is large enough to support the assembled bridge structure. The sag of the suspension cable 79 is small.
Only then are the road surface elements starting at the end abutment 75, successively placed on the suspension cables 79 and fastened to them with cable clamps 91. The road surface elements are fed with a carriage 112 over the already arranged road surface elements and put in their place by means of an assembly crane 113. When the road surface elements are positioned successively, the suspension cables 79 are successively lowered to increase the slack.
This takes place while maintaining the set pressure in the control chamber 108. The suspension cables 79 then roll over the rollers 103.
In the state of FIG. 14, field 93a is already finished. The pillar head 84a of the pillar 78 is vertical and is no longer blocked against pivoting. The rollers 103 attached to the pier head 84b are moved downwards so that the suspension cable couplings 88 have come to their place in the pier head 84b after the pier head 84b has been removed for this purpose by an angle f (Fig. 14) in the direction of the fastening means 105 was pivoted towards. During the successive arrangement of the road surface elements of the field 93b, the passage of the suspension cables 79 of this field 93b becomes larger and the angle f (FIG. 14) is successively reduced to zero.
Then the pavement element 94 is arranged above the pier head 84b and anchored to the same. In a corresponding manner, the following fields 93 are successively filled with road surface elements. Then the suspension cables 79 with their cable couplings 104 are anchored to the end abutment 76 by means of spacer blocks 61 between these cable couplings and a stop 66 of the end abutment 76, after which the road surface elements are rigidly connected to one another and the wear layer 82 is placed on the road surface elements.
In the first period of e.g. B. one year following the construction of the bridge, the loss of tension is compensated by relaxation of the concrete of the road surface elements 81 by arranging shorter or fewer spacer blocks 61, for which compensating activities the power devices 107 are used that are only removed after this period.
To give an impression of the dimensions of the parts of a bridge 74, the following values serve as an example:
The number of fields 93 is ten; the span of each field 93 = 150 m; the arrow height b = 4.5 m; twenty suspension cables 79 in total with a cross section of 3450 cm2; the diameter of each cable is approximately 16.5 cm; the pulling force in the cable is a total of 26,400 tons; the compressive force in the concrete pavement elements in the direction of the road is a total of 4000 tons;
The total maximum sag of approximately 76 cm of the bridge 74 is composed of:
29 cm due to evenly distributed load;
12 cm through payload;
15 cm by shifting the pier heads 84 towards each other on both sides of the loaded field 93;
20 cm by increasing the temperature.
The cables 79 are shielded against the effects of the weather.
The road surface elements 94 lying above the pier heads 84 are so rigid that the deformation of the road surface 80 in the vicinity of the pier heads 84 is determined by the deformation of the road surface elements 94, while the deformation of the intermediate road surface 80 in the fields 93 is determined by the suspension cables 79. This achieves that, in order to increase the driving comfort, two adjacent, loaded fields 93, both of which are bent downwards, are connected by an arc with an opposite curvature.
In the case of the bridge 174, the pier head 184 is slidably positioned on the pier body 186 by means of a neoprene sliding bearing 185. The pier head 184 is provided with teeth 187, between which the cables 179 lie. The cables 179 consist of parts which are coupled to one another above the pillar 178 by means of cable couplings 188. In each field 193, which is delimited by two pillars 178 or by a pillar 178 and an end abutment 175, road paving elements 181 rest on the support cables 179 by means of support means rigidly connected to the same. The road paving elements 181 each comprise a pavement body 214 and two in pairs downwards converging, rigid transverse bulkheads 190 connected to one another in a pressure-resistant manner at their lower ends 115.
In each of the road surface elements 181 lying in the middle of the span 193, the lower ends 115 are rigidly connected to the upper edge 116 of a sub-bulkhead wall 117. The support cables 179 are secured against axial displacement by means of cable clamps 191 and are clamped to the lower edge 192. The dimensions of the transverse bulkheads 190 converging in pairs downwards and the road surface body 214 of the road surface elements 181 are uniform. The height of the sub-bulkhead wall of the road surface elements 181 gradually decreases from the center of the span 193 outwards, so that the formwork for forming concrete monolites for these road surface elements only needs to be changed with regard to the lengths of the sub-bulkhead walls 117. In each field 193 with an overvoltage a of e.g.
B. 150 m, the suspension cables 179 hang through with a slack whose arrow height b z. B. is equal to 5.5 m. The arrow b can be chosen to be larger without requiring considerably more concrete. On the other hand, the required amount of steel for the suspension cable decreases considerably as arrow b increases. In the case of the bridge 174, the slack in the suspension cables 179 is essentially filled with the road surface elements 181 with converging transverse bulkheads 190.
Only on both sides of the pier heads 184 are there other road surface elements 195. The support means of the road surface elements 195 consist of a transverse rib 197. The pier head 184 itself also forms a road surface element in that between the teeth 187 of the pier head 184 formwork panels 194 are spaced above the suspension cables 179 are arranged and the space above these slabs is filled with concrete 199.
The assembly of the bridges 1 and 174 is essentially the same as the assembly of the bridge 74, except that instead of pivoting the pier head 84 on the bridges 1 and 174, the clamps 14 and the pier head 184 are shifted with respect to the pier body.
19 shows a bridge 47 according to the invention over a valley 48 with slender pillars 49 between two end abutments 50.
The bridge 51 according to the invention of FIG. 20 with supporting cables 54 and road surface elements 57, which correspond to the supporting cables 4 and the road surface elements 7, is arranged between two end abutments 52 without pillars.
In FIG. 21, three bridge sections 53 are arranged in series one behind the other, two strong pillars 56 and two end abutments 58 each forming an anchoring body.
The road surface elements 7 are preferably made of lightweight ferrous concrete.