DE10154236A1

DE10154236A1 - Verfahren zur Herstellung einer Brücke

Info

Publication number: DE10154236A1
Application number: DE2001154236
Authority: DE
Inventors: Georg Venhorst
Original assignee: Bilfinger Berger AG
Current assignee: Bilfinger SE
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Im Hinblick auf eine materialsparende und einfache Herstellung einer Brücke (1) ist ein Verfahren zur Herstellung einer Brücke (1), insbesondere Balkenbrücke, mit den folgenden Schritten bereitgestellt: Zunächst erfolgt ein Bereitstellen eines Grundelements (2) der Brücke (1). Danach wird auf dem Grundelement (2) eine temporäre Stütze (3) errichtet. Anschließend erfolgt ein Anordnen mindestens eines Vorbausegments (4) der Brücke (1) an das Grundelement (2), wobei das Vorbausegment (4) oder die Vorbausegmente (4) zur Aufnahme von Kragmomenten mittels einer temporären Abspannung (5) über die Stütze (3) abgespannt wird oder werden. Schließlich erfolgt ein Entfernen der temporären Abspannung (5) und der temporären Stütze (3) zur Fertigstellung der Brücke (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Brücke, insbesondere Balkenbrücke.
Aus der Praxis sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung einer Brücke bekannt, wobei die Verfahren meist individuell auf den zu errichtenden Brückentyp abgestimmt sind. Brücken werden beispielsweise im Freivorbauverfahren hergestellt, bei dem einzelne Vorbausegmente im freien Vorbauverfahren aneinandergefügt werden. Beim Aneinanderfügen der Vorbausegmente werden die Vorbausegmente gegeneinander verspannt und zwar derart, dass die beim freien Vorbau auftretenden Kragmomente aufgenommen werden. Hierzu sind spezielle Spannglieder zur Aufnahme der Kragmomente erforderlich, die den jeweiligen Vorbausegmenten zugeordnet sind. Die Vorbausegmente weisen hierzu meist veränderliche Querschnitte auf, damit die notwendigen Spannglieder untergebracht werden können. Diese Spannglieder, die zur Aufnahme der Kragmomente in der Bauphase dienen, können nach der Fertigstellung der Brücke wieder entfernt werden, da dann - im fertigen Zustand der Brücke - die Vorbausegmente insgesamt vorgespannt sind, wobei keine aufzunehmenden Kragmomente mehr vorliegen.
Bei der Erstellung der Brücke und insbesondere beim Aneinanderfügen der Vorbausegmente wird ein Freivorbauwagen in Form eines auf der betonierten Fahrbahn stehenden Galgengerüsts verwendet. Der gesamte Schalungs- und Rüstungskomplex wird über diesen Galgen abgehängt und gehalten.
Bei dem bekannten Verfahren ist nachteilig, dass der für die Tragfähigkeit der Brücke im Gebrauchszustand notwendige Querschnitt nicht ausreicht, um auch während der Bauphase die erforderliche Stabilität zu gewährleisten, da hier die Kragmomente aufgrund des Freibaus auftreten. Vielmehr muss der Querschnitt der einzelnen Vorbausegmente deutlich größer gewählt werden, als dies für die Tragfähigkeit der Brücke im Gebrauchszustand erforderlich wäre. Dies hat zur Folge, dass mehr Material zur Herstellung der Brücke eingesetzt werden muss, als dies während des späteren Gebrauchs der Brücke erforderlich wäre. Des Weiteren werden für den temporären Bauzustand des konventionellen Freivorbaus temporäre Spannglieder benötigt, die im späteren Gebrauchszustand nicht mehr erforderlich sind.
Des Weiteren versperrt die Galgenrüstung in Form des Freivorbauwagens den Zugang zur eigentlichen Arbeitsstätte. Ein umständliches Herumarbeiten um die Rüstung ist die Regel. Dabei ist die Rüstung so dimensioniert, dass sie den Frischbetondruck des Freivorbauabschnitts und das Eigengewicht in das bereits fertige Segment abtragen muss.
Im Ergebnis muss bei dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung einer Brücke eine für den Gebrauchszustand unnötig große Menge an Baumaterial verwendet werden, müssen temporäre Spannglieder im Bereich der Vorbausegmente verwendet werden, die während des späteren Gebrauchs nicht mehr erforderlich sind, und ist der Zugang zum eigentlichen Arbeitsbereich aufgrund des sehr groß dimensionierten, als Galgenrüstung dienenden Freivorbauwagens beeinträchtigt. Dies erschwert den gesamten Herstellungsvorgang.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Brücke, insbesondere Balkenbrücke, anzugeben, wonach eine materialsparende und einfache Herstellung der Brücke mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist.
Die voranstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach weist das Verfahren zur Herstellung einer Brücke, insbesondere Balkenbrücke, die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Grundelements der Brücke, Errichten einer temporären Stütze auf dem Grundelement, Anordnen mindestens eines Vorbausegments der Brücke an das Grundelement, wobei das Vorbausegment oder die Vorbausegmente zur Aufnahme von Kragmomenten mittels einer temporären Abspannung über die Stütze abgespannt wird oder werden und Entfernen der temporären Abspannung und der temporären Stütze zur Fertigstellung der Brücke.
In erfindungsgemäßer Weise wird zunächst ein Grundelement der Brücke bereitgestellt. Dieses Grundelement ist vorzugsweise mit einem Bodenbereich fest gekoppelt. Nach dem Bereitstellen des Grundelements wird eine temporäre Stütze auf dem Grundelement errichtet. Im nächsten Schritt wird mindestens ein Vorbausegment der Brücke an das Grundelement angeordnet, wobei das Vorbausegment oder die Vorbausegmente zur Aufnahme von Kragmomenten mittels einer temporären Abspannung über die Stütze abgespannt wird oder werden. Aufgrund des Abspannens des Vorbausegments oder der Vorbausegmente werden die beim Freivorbau auftretenden Kragmomente über die Abspannung aufgenommen. Dies hat den Vorteil, dass keine temporären Spannglieder zur Aufnahme von Kragmomenten im Bereich der Vorbausegmente verwendet werden müssen. Dabei ist es auch nicht mehr erforderlich, den Querschnitt der Vorbausegmente und damit der Brücke allein für den Bauzustand größer zu wählen, als dies im späteren Gebrauchszustand erforderlich wäre. Mit anderen Worten kann der Querschnitt genauso gewählt werden, wie er für den späteren Gebrauchszustand der Brücke erforderlich ist. Hierdurch lässt sich eine erhebliche Menge an Baumaterial einsparen. Schließlich kann auch ein verwendeter Freivorbauwagen derart dimensioniert werden, dass die Oberseite der Vorbausegmente für die Durchführung der erforderlichen Arbeiten gut zugänglich ist. Damit ist ein freier Zugang bis zum aktuell zu bauenden Brückensegment des Freivorbaus jederzeit gegeben.
Als letzter Verfahrensschritt erfolgt das Entfernen der temporären Abspannung und der temporären Stütze zur Fertigstellung der Brücke. Sobald einzelne Bereiche der temporären Abspannung oder die gesamte temporäre Abspannung nicht mehr benötigt werden oder wird, kann ein Entfernen von Bereichen der temporären Abspannung oder der gesamten temporären Abspannung erfolgen. Dies gilt auch für die temporäre Stütze, die lediglich zur Anordnung der Abspannung dient.
Folglich ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Brücke ein Verfahren angegeben, bei dem eine materialsparende und einfache Herstellung der Brücke mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist.
Im Konkreten könnte bei dem Verfahren nach dem Anordnen eines Vorbausegments an das Grundelement sukzessive mindestens ein weiteres Vorbausegment an das jeweils gerade abgespannte Vorbausegment angeordnet werden, wobei das Vorbausegment oder die Vorbausegmente zur Aufnahme von Kragmomenten jeweils mittels einer temporären Abspannung über die Stütze abgespannt wird oder werden. Mit anderen Worten werden bei dem Verfahren üblicherweise mehrere Vorbausegmente sukzessive frei vorgebaut. Lediglich das erste Vorbausegment wird an das Grundelement angekoppelt. Dieser sukzessive Aufbau der Brücke könnte von beiden Seiten der Brücke aus erfolgen, wobei dann auf jeder Seite der Brücke jeweils eine temporäre Stütze auf jeweils einem Grundelement errichtet werden könnte. Hierdurch wird ein einfacher Aufbau der Brücke realisiert.
Als Grundelement könnte in besonders einfacher Weise ein vorzugsweise betonierter Anfahrtisch dienen. Ausgehend von diesem Anfahrtisch könnte die Brücke dann aufgebaut werden.
In besonders einfacher Weise könnte die Stütze als Pylon ausgebildet werden, wobei der Pylon im Konkreten aus Stahl und/oder Beton hergestellt sein könnte. Alternativ könnte dieser Pylon oder die Stütze aus modifizierten Kranturmstücken hergestellt sein. Letztendlich könnte die Stütze in multifunktioneller Weise als Kran ausgebildet sein. Dabei könnte die Stütze neben den Abspannungs-Aufgaben auch noch weitere Transportaufgaben erfüllen.
Ein Kran-Pylon oder eine Kran-Stütze könnte eine Klettereinrichtung aufweisen, die am Fuß des Pylons oder der Stütze eingerichtet ist.
Zur Abspannung könnten Seile, insbesondere Stahlseile, verwendet werden. Die Seile dienen dann zur Abspannung der Vorbausegmente über die Stütze, wobei die entstehenden Kragmomente des Bauzustands über die Stütze aufgenommen werden.
Des Weiteren könnten zur Abspannung Spannglieder verwendet werden, wobei Anker der Spannglieder in der Stütze und/oder in dem Vorbausegment angeordnet sind. Hierzu könnte das Vorbausegment ein Element oder Fertigteil zur Anordnung eines Ankers in dem Element oder Fertigteil aufweisen. Im Konkreten könnte der Anker in der Stütze einstellbar und jederzeit justierbar sein. Mit anderen Worten könnte der Anker in der Stütze als Ganzes in der Normalrichtung des Seils einstellbar und jederzeit justierbar sein.
Im Hinblick auf ein besonders einfaches Anordnen der Vorbausegmente könnte ein als Traggerüst dienender Freivorbauwagen verwendet werden. Im Konkreten könnte der Freivorbauwagen ein unten liegendes über C-Rahmen auf dem fertigen Brückenfeld abrollendes Traggerüst sein, wobei das Brückenfeld letztendlich aus den im Wesentlichen fertig bearbeiteten Vorbausegmenten bestehen könnte. Mit anderen Worten könnte der Freivorbauwagen unterhalb eines zumindest teilweise bereits fertiggestellten Brückenbereichs fahrbar sein.
In dieses Traggerüst bzw. in diesen Freivorbauwagen wird ein Element, vorzugsweise Fertigteil, des Vorbausegments eingelegt. Dieses Element könnte dann mit dem zumindest teilweise bereits fertiggestellten Brückenbereich verspannt werden. Dabei könnte die Tübbingbauweise im Tunnel angewendet werden, wobei das Element über Pressfugen mit dem fertigen Brückenfeld verschraubt und verspannt werden könnte. Im Konkreten könnte als Element oder Fertigteil eine Sohlplatte oder Bodenplatte dienen. Diese Sohlplatte könnte die Sohlplatte des Hohlkastens des Brückensegments bilden.
Im Hinblick auf eine besonders sichere Anordnung des Elements oder des Fertigteils könnte das Element oder Fertigteil über temporäre Anker mit dem Freivorbauwagen bzw. der Vorbaurüstung verbunden werden.
Zusammenfassend weisen das eingelegte Element oder Fertigteil oder die eingelegten Elemente oder Fertigteile eine Ankervorrichtung auf, an der die temporären Abspannseile eingespannt werden. Bei einer Ankerung in Brückenachse erhält das Element oder Fertigteil Anschlüsse für eine Diagonalverstrebung des Hohlkastens. Nach dem Abhängen des Elements oder Fertigteils und der Rüstung über die temporäre Abspannung oder das temporäre Seil wird der Abschnitt üblicherweise eingeschalt und betoniert.
Das Entfernen der temporären Abspannung und der temporären Stütze könnte nach der Anordnung und Verspannung sämtlicher Vorbausegmente erfolgen. Im Hinblick auf eine besonders wartungsfreundliche Vorspannung könnten die zumindest im Wesentlichen fertig hergestellten, vorzugsweise betonierten Vorbausegmente eine innen liegende externe Vorspannung aufweisen. Im Konkreten könnte die externe Vorspannung in einem Hohlkasten angeordnet werden.
Als besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens haben sich insbesondere der unten fahrende Freivorbauwagen sowie die Verwendung von Fertigteilen als Bodenplatte - über Pressfugen verspannt - gezeigt. Bei der temporären Abspannung im Bauzustand ist eine zentrale Spannankereinheit, die in der Stütze integriert ist, verwendet. Es liegt eine Kombination von temporärer Stütze und Abspanneinheit vor.
Bei dem erfindungsgemäßen Bauverfahren können der Querschnitt und die Bewehrung des Brückenfelds vermindert werden. Dabei können die temporären Spannglieder durch eine Abspannung ersetzt werden. Hierdurch werden die Kräfte der Kragmomente effektiver abgeleitet. Während des Bauzustands werden die Kragmomente des Brückenfelds weitgehend durch Nomalkräfte ersetzt. Es sind lediglich die Biegemomente in den Brückenabschnitten zwischen den Seilen zu berücksichtigen.
Durch die frühe Abspannung über die mit der Rüstung verspannten Fertigteile wird die Rüstung über den so entstandenen Dreigelenkbogen entlastet. Dadurch werden die bei der Dimensionierung der Rüstung zu berücksichtigenden Lasten vermindert.
Bei einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit kann das System auch bei der Fertigteilsegmentbauweise mit im Hohlkasten liegenden Spanngliedern zur Anwendung kommen. Als temporäre Seile könnten Kohlefaserspannglieder zur Anwendung kommen. Die Erfindung könnte auch im Schrägseilbrückenbau mit vorzugsweise einem Hohlkasten eingesetzt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine fast optimale Anpassung des jeweils vorderen Brückenfelds an den Endzustand der Brücke erreichbar. Es müssen keine für den Gebrauchszustand überdimensionierten Vorbausegmente verwendet werden.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in einer Seitenansicht, schematisch, ein Ausführungsbeispiel einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Brücke im Bauzustand,
Fig. 2 in einer Seitenansicht, schematisch, das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 bei der vorangehenden Errichtung der Stütze,
Fig. 3 in einer Seitenansicht, schematisch, den bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 verwendeten Freivorbauwagen im Einsatz mit einer eingelegten Sohlplatte und
Fig. 4 in einer geschnittenen Darstellung, schematisch, ein Vorbausegment in Kombination mit einem Freivorbauwagen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Brücke 1, bei der ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Brücke 1 angewendet wird. Die Brücke 1 befindet sich im Bauzustand. Als Beispiel einer Brücke 1 ist eine Balkenbrücke gezeigt.
Bei dem Verfahren wird zunächst ein Grundelement 2 der Brücke 1 bereitgestellt, wobei es sich bei dem Grundelement 2 um einen betonierten Anfahrtisch handelt. Auf dem Grundelement 2 wird dann eine temporäre Stütze 3 in Form eines Pylons errichtet. Als nächster Verfahrensschritt erfolgt ein Anordnen eines Vorbausegments 4 der Brücke 1 an das Grundelement 2, wobei das Vorbausegment 4 zur Aufnahme von Kragmomenten mittels einer temporären Abspannung 5 über die Stütze 3 abgespannt wird. Die Stütze 3 ist als Kran 6 ausgebildet und weist einen Anker 7 auf, der eine zentrale Abspanneinheit mit verstellbaren Ankerblöcken aufweist.
Das Vorbausegment 4 weist ein Fertigteil 8 zur Anordnung eines Ankers in dem Fertigteil 8 auf. Das Fertigteil 8 wird in einen Freivorbauwagen 9 eingelegt und dann mit dem zumindest teilweise bereits fertiggestellten Brückenbereich über Pressfugen verspannt.
An der Stütze 3 ist des Weiteren eine Rückverankerungs-Abspannung 10 angekoppelt, deren Anzahl an Abspannseilen variabel ist.
Der Freivorbauwagen 9 weist ein Fahrwerk 11 zur Bewegung auf dem bereits fertiggestellten Brückenfeld auf.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Seitenansicht das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, während eines früheren Verfahrensschritts, wobei hier die Stützte 3 auf dem Grundelement 2 der Brücke 1 errichtet wird. Die Stütze 3 ist als Kran 6 ausgebildet. Des Weiteren ist der Freivorbauwagen 9 dem Grundelement 2 zugeordnet.
Fig. 3 zeigt den Freivorbauwagen 9 in einer schematischen Seitenansicht, wobei eine Sohlplatte als Fertigteil 8 in den Freivorbauwagen 9 eingelegt ist. Die Sohlplatte bildet einen Teil des Vorbausegments 4. Der Freivorbauwagen 9 weist ein Fahrwerk 11 mit hydraulischer Hebe- und Senkeinrichtung auf. Im rückwärtigen Bereich des Freivorbauwagens 9 ist eine Abroll- und Justiervorrichtung 12 vorgesehen.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen und geschnittenen Darstellung ein Vorbausegment 4 mit dem Freivorbauwagen 9. Hierbei ist das Fertigteil 8 bereits in den Freivorbauwagen 9 eingelegt. Das Fahrwerk 11 sitzt auf einem bereits fertiggestellten Brückenbereich auf. Der Freivorbauwagen 9 weist eine Schlitteneinrichtung zum Vorfahren der als Bodenplatten ausgebildeten Fertigteile 8 auf.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt. Bezugszeichenliste 1 Brücke
2 Grundelement
3 Stütze
4 Vorbausegment
5 Abspannung
6 Kran
7 Anker
8 Fertigteil
9 Freivorbauwagen
10 Rückverankerungs-Abspannung
11 Fahrwerk
12 Abroll- und Justiervorrichtung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Brücke (1), insbesondere Balkenbrücke, mit den folgenden Schritten:

- Bereitstellen eines Grundelements (2) der Brücke (1),

- Errichten einer temporären Stütze (3) auf dem Grundelement (2),

- Anordnen mindestens eines Vorbausegments (4) der Brücke (1) an das Grundelement (2), wobei das Vorbausegment (4) oder die Vorbausegmente (4) zur Aufnahme von Kragmomenten mittels einer temporären Abspannung (5) über die Stütze (3) abgespannt wird oder werden und

- Entfernen der temporären Abspannung (5) und der temporären Stütze (3) zur Fertigstellung der Brücke (1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anordnen eines Vorbausegments (4) an das Grundelement (2) sukzessive mindestens ein weiteres Vorbausegment (4) an das jeweils gerade abgespannte Vorbausegment (4) angeordnet wird, wobei das Vorbausegment (4) oder die Vorbausegmente (4) zur Aufnahme von Kragmomenten jeweils mittels einer temporären Abspannung (5) über die Stütze (3) abgespannt wird oder werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (2) ein vorzugsweise betonierter Anfahrtisch ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (3) als Pylon ausgebildet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (3) aus modifizierten Kranturmstücken hergestellt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (3) als Kran (6) ausgebildet ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abspannung Seile verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abspannung Spannglieder verwendet werden, wobei Anker (7) der Spannglieder in der Stütze (3) und/oder in dem Vorbausegment (4) angeordnet sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbausegment (4) ein Element oder Fertigteil (8) zur Anordnung eines Ankers in dem Element oder Fertigteil (8) aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (7) in der Stütze (3) einstellbar und jederzeit justierbar ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anordnen der Vorbausegmente (4) ein als Traggerüst dienender Freivorbauwagen (9) verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Freivorbauwagen (9) unterhalb eines zumindest teilweise bereits fertiggestellten Brückenbereichs fahrbar ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Element, vorzugsweise Fertigteil, des Vorbausegments (4) mit dem zumindest teilweise bereits fertiggestellten Brückenbereich verspannt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Element oder Fertigteil eine Sohlplatte oder eine Bodenplatte ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Element oder Fertigteil über temporäre Anker mit dem Freivorbauwagen (9) verbunden wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der temporären Abspannung (5) und der temporären Stütze (3) nach der Anordnung und Verspannung sämtlicher Vorbausegmente (4) erfolgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest im Wesentlichen fertig hergestellten, vorzugsweise betonierten Vorbausegmente (4) eine innen liegende externe Vorspannung aufweisen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Vorspannung in einem Hohlkasten angeordnet wird.