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Die Erfindung betrifft einen Vorbauschnabel zur Herstellung eines Brückenbauwerks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei der Herstellung von Brückenbauwerken nach dem Taktschiebeverfahren entstehen mit dem Vorschieben des Überbaus sich ständig ändernde Lastzustände. Ein relativ kritischer Lastzustand stellt sich ein, wenn der Überbau bereits weit über das letzte Kopflager eines Brückenpfeilers hinweggeschoben ist, er das nächste Kopflager aber noch nicht erreicht hat. Aufgrund des großen Eigengewichts des Überbaus ergeben sich dabei enorme Kragmomente, die konstruktiv kürzere Einzelspannweiten und/oder größere Überbauhöhe erforderlich machen. Aus architektonischen Gründen ist dies jedoch zumeist nicht erwünscht.
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Zur Verringerung von Kragmomenten ist der Einsatz eines Vorbauschnabels bekannt, der an dem freien Ende des Vorbaus starr befestigt ist und auf diese Weise dem eigentlichen Ende des Überbaus vorauseilt. Durch das verhältnismäßig geringe Gewicht des Vorbauschnabels blieben Kragmomente vergleichsweise klein. Erreicht der Vorbauschnabel im Zuge des taktweisen Vorschiebens das nächste Kopflager, so führt dies zu einem veränderten statischen System, bei dem die Last sehr früh auf zwei Brückenpfeiler verteilt wird. Auf diese Weise lässt sich die Momentenbeanspruchung über den Pfeilern zusätzlich senken. Der sich daraus ergebende Spielraum kann für eine Erhöhung der einzelnen Feldweiten des Brückenbauwerks und/oder für einen schlankeren Brückenüberbau genutzt werden. Beispiele für derartige Vorbauschnäbel sind in der
DE 27 23 770 und
DE 199 43 811 A1 offenbart.
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Aus Gewichtsgründen bestehen bekannte Vorbauschnabel aus einer Stahlkonstruktion, deren konstruktiv wesentliche Teile von zwei vertikalen Tragscheiben gebildet werden, die in seitlichem Abstand zueinander angeordnet und über einen horizontalen Windverband ausgesteift und stabilisiert sind. Die Einzelteile der Stahlkonstruktion sind miteinander verschraubt und/oder verschweißt, so dass sich eine starre Einheit ergibt, die an die besondere Geometrie des herzustellenden Bauwerks angepasst ist.
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Da jedes Brückenbauwerk ein Unikat darstellt, hat diese Konstruktionsweise den Nachteil, dass eine Wiederverwendbarkeit des Vorbauschnabels im Regelfall nicht gegeben ist und dieser nach seinem Einsatz üblicherweise verschrottet wird. Die Kosten für den Vorbauschnabel sind daher vollständig auf das Brückenbauwerk umzulegen, was letzten Endes zu einer Verteuerung des Bauwerks führt.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Vorbauschnabel durch konstruktive Verbesserungen so auszubilden, dass er für einen mehrmaligen Einsatz geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Vorbauschnabel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, bekannte starre Vorbauschnabel derart weiterzuentwickeln, dass sie an die Geometrie unterschiedlicher Überbauquerschnitte angepasst werden können. Zu diesem Zweck sieht der von der Erfindung beschrittene Weg Modifikationen des Windverbandes vor, die es erlauben den seitlichen Abstand der Tragscheiben je nach Erfordernis einstellen zu können. Damit ist es möglich die Breite des Windverbands und damit die Breite des gesamten Vorbauschnabels an die jeweilige Querschnittsgeometrie des Brückenbauwerks anzupassen. Die Bereitenverstellung des Windverbands wird gemäß der Erfindung über Quer- und Diagonalstreben erreicht, die in ihrer Länge einstellbar und feststellbar sind. Ein und derselbe Windverband kann auf diese Weise nach seiner Umrüstung auf eine andere Breite für weitere Brückenbauwerke verwendet werden.
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Ein erster sich aus dem mehrmalige Einsatz eines erfindungsgemäßen Windverbands bzw. Vorbauschnabels ergebender Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Planungs- und Herstellkosten auf mehrere Bauwerke umlegen zu können. Dadurch lassen sich Brückenbauwerke wirtschaftlicher kalkulieren und so Wettbewerbsvorteile erzielen.
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Da ein erfindungsgemäßer Vorbauschnabel lediglich auf eine andere Geometrie umgerüstet werden muss, entfallen darüber hinaus Vorlaufzeiten für Planung und Herstellung fast vollständig. Der Bauablauf wird dadurch vereinfacht und die Bauzeit verkürzt sich insgesamt.
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Das Umrüsten eines Vorbauschnabels auf eine andere Geometrie erfolgt im Wesentlichen durch die Längenverstellung der Quer- und Diagonalstreben des Windverbands. Um dies möglichst rasch zu bewerkstelligen, sind die Quer- und Diagonalstreben teleskopierbar ausgebildet, wobei die Geometrie eines äußeren Hohlprofils und die Geometrie eines inneren Hohlprofils derart aufeinander abgestimmt sind, dass das innere Hohlprofil in das äußere Hohlprofil einschiebbar ist.
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Will man eine weitestgehende Automatisierung des Umrüstens des Vorbauschnabels auf eine andere Geometrie erreichen, so können einige oder alle der Querstreben und/oder Diagonalstreben als hydraulische Zylinderkolbeneinheiten ausgebildet sein, die mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind. Bevorzugt ist jedoch eine manuelle Verstellung der Quer- und Diagonalstreben, die aufgrund der einfacheren Konstruktion eine hohe Funktionssicherheit und Wirtschaftlichkeit gewährleistet.
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Das Feststellen der ineinander teleskopierbaren Teile erfolgt gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung über Querbohrungen im äußeren und inneren Hohlprofil, die im Zuge des Einschiebens in eine fluchtende Position gebracht werden können. Durch nachfolgendes Einschlagen eines Steckbolzens werden dann die beiden Teile in ihrer relativen Lage zueinander fixiert. Vorzugsweise erfolgt die Fixierung mittels zweier aufeinanderfolgender Steckbolzen. Diese Art der Verbindung erlaubt es, den Windverband in sehr kurzer Zeit im Raster des Abstandes der Querbohrungen einzustellen.
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Um eine stufenlose Längeneinstellung der Quer- und/oder Diagonalstreben vornehmen zu können, ist es möglich, dass das äußere Hohlprofil ein in Strebenachse ausgerichtetes Innengewinde aufweist, in das das innere Profil mit einem entsprechenden Außengewinde einschraubbar ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind diese beiden Möglichkeiten der Längeneinstellung kombiniert, wobei zur groben Schnelleinstellung die Steckbolzenverbindung dient und die Feineinstellung über einen spindelbaren Strebenkopf am Ende des inneren Hohlprofils vorgenommen wird, der mit einem Innengewinde am Ende des äußeren Hohlprofils zusammenwirkt. Auf diese Weise ist eine äußerst effektive Anpassung des Windverbandes an jede beliebige Querschnittsgeometrie gegeben. Die Umrüstzeiten werden auf diese Art und Weise weiter verkürzt.
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Von Vorteil ist ferner ein gelenkiger Anschluss der Diagonalstreben an die beiden Tragscheiben, da auf diese Weise beim Umrüsten des Windverbandes auftretende Winkeländerungen selbsttätig berücksichtigt werden. Hingegen wird für die Querstreben ein biegesteifer Anschluss an die Tragscheibe bevorzugt, um die Eigensteifigkeit der Gesamtkonstruktion zu erhöhen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden.
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Es zeigt
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1 in schematischer Darstellung den Bauzustand eines im Taktschiebeverfahren herzustellenden Brückenbauwerks, die
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2 und 3 jeweils eine Schrägansicht auf einen erfindungsgemäßen Vorbauschnabel in unterschiedlichen Breiten,
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4 eine Seitenansicht auf den in 2 und 3 dargestellten Vorbauschnabel,
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5 eine Draufsicht auf den in 2 dargestellten Vorbauschnabel,
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6 eine Draufsicht auf den in 3 dargestellten Vorbauschnabel,
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7 eine Teilansicht auf den Windverband eines erfindungsgemäßen Vorbauschnabels,
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8 eine Ansicht auf den Windverband in Richtung der Längsachse des Vorbauschnabels und
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9 eine entsprechende Draufsicht des in 8 dargestellten Windverands.
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1 entspricht einer stark vereinfachten Darstellung der Herstellung eines Brückenbauwerks 1 im Taktschiebeverfahren. Man sieht die entlang einer vorgegebenen Trasse angeordneten Bestandteile des Brückenbauwerks 1, nämlich dessen Widerlager 2, die Brückenpfeiler 3, die am Pfeilerkopf jeweils ein Gleitlager 4 aufweisen, und den Überbau 5, der sich aus einer Vielzahl Fahrbahnelementen 6 zusammensetzt. Die Elemente 6 werden im Bereich des Widerlagers 2 hergestellt und mit dem zuvor gefertigten Element 6 verbunden. Anschließend wird der Überbau um jeweils eine Elementlänge mit Hilfe hydraulischer Pressen 7, die sich gegen ein ortsfestes Lager 8 abstützen, entlang der Trasse vorgeschoben, wobei der Überbau 5 auf den Gleitlager 4 der Pfeiler 3 gleitet.
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Das freie Ende des ersten Fahrbahnelements 6 dient zur Befestigung eines Vorbauschnabels 9, der somit in bekannter Art und Weise dem Überbau 5 vorauseilt. Der genauere konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Vorbauschnabels 9 ist in den 2 bis 9 näher gezeigt.
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Die 2 bis 6 zeigen ein und denselben Vorbauschnabel 9 in verschiedenen Ansichten. Der Vorbauschnabel 9 kann aufgrund seiner erfindungsgemäßen Ausbildung ohne großen Aufwand von einer schmalen Ausführungsform (2 und 5) in eine breite Ausführungsform (3 und 6) umgerüstet werden.
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Der Vorbauschnabel 9 umfasst zwei im Wesentlichen planparallel zueinander angeordnete vertikale Tragscheiben 10, die im Vergleich zu ihrer Höhe eine ausgeprägte Längs-erstreckungsrichtung aufweisen. Beispielsweise kann die Länge der Tragscheiben 10 60 m und mehr betragen. Der obere Längsrand der Tragscheiben 10 wird von einem Obergurt 11 gebildet, der untere Längsrand von einem Untergurt 12. Das dem ersten Element 6 zugeordnete Ende der beiden Tragscheiben 10 weist eine vergleichsweise große Höhe auf, um die beim Vorschieben auftretenden Kräfte sicher in den Überbau 5 einleiten zu können. Hingegen besitzt das gegenüberliegende Ende eine nur geringe Höhe, woraus sich ein in einer Seitenansicht etwa trapezförmiger Umriss ergibt. Im vorliegenden Beispiel bestehen die Tragscheiben 10 im Wesentlichen aus flächigen Blechen, die durch zahlreiche Aussteifungsbleche verstärkt sind. Alternativ hierzu können die Tragscheiben 10 auch von Gitterträgern oder in sonstiger Bauweise gebildet sein.
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Das Wesen der Erfindung kommt in der konstruktiven Ausbildung des Windverbands 13 zum Ausdruck, der die beiden Tragscheiben 10 gegeneinander aussteift und damit dem Vorbauschnabel 9 die notwendige Stabilität verleiht, gleichzeitig aber eine Anpassung des seitlichen Abstandes der beiden Tragscheiben 10 zueinander ermöglicht, um den Vorbauschnabel 9 an den jeweiligen Querschnitt des Überbaus 5 anpassen zu können.
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Die 5, 6 und 7 zeigen den Windverband 13 in seiner Anordnung innerhalb des Vorbauschnabels 9. Der Windverband 13 besteht im Wesentlichen aus einer Aneinanderreihung horizontaler Rahmen 14 in der Ebene der Untergurte 12 über die gesamte Länge der Tragscheiben 10 und einer Anzahl dazu vertikaler Rahmen 15.
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Wie vor allem aus 7 hervorgeht, besteht jeder horizontale Rahmen 14 aus zwei parallelen Querstreben 16.1 und 16.2, die bezogen auf die Längsachse des Vorbauschnabels 9 in axialem Abstand zueinander angeordnet sind und zusammen mit den Untergurten 12 der beiden Tragscheiben 10 ein rechteckförmiges Feld umschließen. Dabei bildet die Querstrebe 16.1 bzw. 16.2 eines Rahmens 14 gleichzeitig die Querstrebe 16.2 bzw. 16.1 eines unmittelbar benachbarten Rahmens 14. In der Ebene der Untergurte 12 sind zudem zwei Diagonalstreben 17 symmetrisch zur Längsachse des Vorbauschnabels 9 angeordnet. Das eine Ende der Diagonalstreben 17 schließt jeweils mittig an ein an den Querstab 16.1 angeschweißtes Knotenblech 20 an, deren anderes Ende ist jeweils gelenkig mit randseitig an die Untergurte 12 angeschweißten Knotenblechen 21 verbunden. Über Bohrungen in den Knotenblechen 20 und 21, die mit Ösen an den Strebenköpfen in Deckung gebracht und mit einem Steckbolzen verbunden werden, wird ein gelenkiger Anschluss hergestellt.
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Die Ausbildung der vertikalen Rahmen 15 ist jeweils im Bereich der Querstreben 16 realisiert, wobei die Querstreben 16 sowohl Bestandteil der horizontalen Rahmen 14 als auch vertikalen Rahmen 15 sind, also eine Doppelfunktion ausüben. Der axiale Abstand der vertikalen Rahmen 15 untereinander entspricht dabei der Höhe eines horizontalen Rahmens 14, also dem axialen Abstand zweier benachbarter Querstreben 16.1 und 16.2.
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Zusammen mit einer weiteren Querstrebe 18 im Bereich der Obergurte 11 und den Tragscheiben 10 wird wiederum ein rechteckförmiges Feld gebildet, das mittels in Feldebene verlaufender Diagonalstreben 19 ausgesteift ist. Dabei schließen die Diagonalstreben 19 mit ihrem einen Ende mittig an ein an der Querstrebe 16 angeschweißtes Knotenblech 32 an, während ihr anderes Ende an den randseitig angeschweißten Knotenblechen 22 an den Tragscheiben 10 befestigt ist.
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Die fachwerkartige Verstrebung mittels der horizontalen Rahmen 14 und vertikalen Rahmen 15 verbindet die beiden Tragscheiben 10 kraftschlüssig miteinander, so dass beide Tragscheiben 10 zur Abtragung der auf den Vorbauschnabel 9 einwirkenden Kräfte stets zusammenwirken.
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Um den seitlichen Abstand der Tragscheiben 10 zur Anpassung an unterschiedliche Geometrien unterschiedlicher Brückenbauwerke 1 anpassen zu können, sind die Querstreben 16 und 18 und Diagonalstreben 17 und 19 in ihrer Länge einstellbar und in der eingestellten Länge feststellbar.
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Wie vor allem aus den 8 und 9 hervorgeht besitzen zu diesem Zweck die Querstreben 16 und 18 einen im Wesentlichen dreiteiligen Aufbau. Dieser umfasst ein erstes äußeres Hohlprofil 23 mit rechteckförmigem oder rundem Querschnitt und zwei weitere innere Hohlprofile 24, wobei die Außenkontur der weiteren Hohlprofile 24 so an die Innenkontur des ersten Hohlprofils 23 angepasst ist, dass die weiteren Hohlprofile 24 jeweils in die Enden des ersten Hohlprofils 23 einschiebbar sind. Das erste Hohlprofil 23 bildet somit eine Aufnahme für die axial einschiebbaren weiteren Hohlprofile 24.
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In vorbestimmten axialen Abständen weisen sowohl das erste äußere Hohlprofil 23 als auch die weiteren inneren Hohlprofile 24 Querbohrungen 25 und 26 auf, die im Zuge des Einschiebens in eine fluchtende Position zueinander gebracht werden können. In die Querbohrungen 25 und 26 können Gleitbuchsen eingesetzt sein. Zur Fixierung des ersten Hohlprofils 23 und der weiteren Hohlprofile 24 in der gewählten relativen Lage zueinander dienen Steckbolzen 27, die in die fluchtenden Querbohrungen 25 und 26 eingesteckt und gesichert werden.
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Auf diese Weise ist im Raster des axialen Abstandes der Querbohrungen 25 und 26 eine schnelle Längeneinstellung der Querstreben 16 und 18 möglich.
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Zur Feineinstellung der Länge der Querstreben 16 bzw. 18 ist zumindest in ein Ende der inneren Hohlprofile 24 ein Einsatzteil 28 mit axialer Gewindebohrung eingesetzt. In die Gewindebohrung ist ein Strebenkopf 29 mit seinem stabförmigen, ein Außengewinde aufweisenden Teil einschraubbar, während das als Gabelkopf ausgebildete Ende an das jeweilige Knotenblech 21, 22 anschließt. Durch beliebig weites Ein-/Ausschrauben des Strebenkopfes 29 ist eine stufenlose Längeneinstellung der Querstreben 16 bzw. 18 möglich.
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Die Diagonalstreben 17 und 19 können einen gleichen Aufbau wie die Querstreben 16 und 18 aufweisen. Bevorzugt ist jedoch eine vereinfachte, im Wesentlichen zweiteilige Ausbildung der Diagonalstreben 17 und 19 mit einem ersten Hohlprofil 30 und lediglich einem einzigen zweiten Hohlprofil 29, die in der oben beschriebenen Art und Weise ineinander einsteckbar und feststellbar sind. Zur Längenfeineinstellung weisen die Diagonalstreben 17 bzw. 19 lediglich einen schraubbaren Strebenkopf 31 auf, während die Diagonalstreben 17 und 19 mit ihrem anderen Ende über eine Steckbolzenverbindung an das entsprechende Knotenblech 20, 32 angelenkt sind.
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Ein dementsprechender zweiteiliger Aufbau ist grundsätzlich auch bei den Querstreben 16, 18 möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2723770 [0003]
- DE 19943811 A1 [0003]
