DE102018124650A1 - Network arch bridge with hangers made of fiber composite material - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Netzwerkbogenbrücke vorgeschlagen, deren Hänger aus Faserverbundwerkstoffen bestehen. Aufgrund der gegenüber Stahlträgern deutlich anderen mechanischen Eigenschaften dieser Hänger, kann die Geometrie des Netzwerks anders und leistungsfähiger ausgelegt werden.A network arch bridge is proposed, the hangers of which are made of fiber composite materials. Due to the significantly different mechanical properties of these hangers compared to steel beams, the geometry of the network can be designed differently and more efficiently.
Description
Eine Stabbogenbrücke mit schrägen, sich mehrfach kreuzenden Hängern wird als Netzwerkbogenbrücke bezeichnet. Ein in Deutschland sehr populäres Beispiel einer Netzwerkbogenbrücke überbrückt den Fehmarnsund und verbindet seit etwa 50 Jahren die Insel Fehmarn mit dem Festland.A rod arch bridge with sloping, intersecting hangers is called a network arch bridge. A very popular example of a network arch bridge in Germany bridges the Fehmarnsund and has connected the island of Fehmarn to the mainland for about 50 years.
Bei Netzwerkbogenbrücken bilden Bogen und Überbau zusammen mit den geneigten und überkreuzt angeordneten Hängern eine Bogenscheibe mit Obergurt, Untergurt und Ausfachung. Die Begriffe „Bogen“ und „Obergurt“, „Überbau“ und „Untergurt“ werden im Zusammenhang mit der Erfindung als Synonyme gebraucht.In the case of network arch bridges, the arch and superstructure, together with the inclined and crossed hangers, form an arch disc with an upper chord, lower chord and infill. The terms "bow" and "top flange", "superstructure" and "bottom flange" are used synonymously in connection with the invention.
Im Gegensatz zum Stabbogen mit wenigen senkrechten Hängern besteht beim Netzwerkbogen aufgrund der Vielzahl schräger Hänger eine schubsteife Kopplung zwischen Obergurt und Untergurt. Bei zur Bogenform affiner Belastung (Last erzeugt nur Normalkräfte im Bogen und keine Biegung, weder im Bogen noch im Überbau; z.B. Gleichstreckenlast bei parabelförmigem Bogen) unterscheidet sich das globale Tragverhalten zwischen Netzwerkbogen und Stabbogen unwesentlich. Bei nichtbogenaffiner Belastung (Einzelne schwere Last oder nur abschnitts-/bereichsweise belasteter Überbau) werden im Falle des Stabbogens je nach Steifigkeitsverteilung der Bogen und der Überbau anteilig auf Biegung beansprucht. Die Verformungen unter nicht-affiner Last sind beim Stabbogen deswegen von der Biegesteifigkeit von Bogen und Überbau abhängig. Im Falle des Netzwerkbogens wird bei nicht-affiner Belastung das aus gekreuzten, geneigten Hängern bestehende Schubfeld aktiviert, wobei einzelne Hänger zusätzlich belastet und andere Hänger entlastet werden. Sowohl Bogen als auch Überbau werden hierbei jedoch lediglich mit Normalkräften (Druck und Zug) belastet. Dadurch können die Lasten aus Verkehr bei minimalen Verformungen sehr effizient abgetragen werden. Die Verformungen (Durchbiegungen) sind somit bei gleicher Last auf Grund des versteifenden Netzwerks aus überkreuzten Hängern sehr viel kleiner als bei einem normalen Stabbogen. Unter anderem macht diese geringe Verformung diesen Brückentypus insbesondere für Eisenbahnen im Schwerlast- und Hochgeschwindigkeitssektor interessant.In contrast to the rod arch with a few vertical hangers, the network bow has a shear-resistant coupling between the top flange and bottom flange due to the large number of inclined hangers. When the load is affine to the arch shape (load only generates normal forces in the arch and no bending, neither in the arch nor in the superstructure; e.g. uniform distance load in the case of a parabolic arch), the global load-bearing behavior between the network arch and the rod arch differs insignificantly. In the case of a rod arch, depending on the stiffness distribution, the arch and the superstructure are subjected to a proportionate amount of bending in the case of a non-arch-related load (single heavy load or superstructure which is only loaded in sections / areas). The deformations under non-affine load are therefore dependent on the bending stiffness of the arch and superstructure. In the case of the network arch, the push field consisting of crossed, inclined hangers is activated in the case of non-affine loading, whereby individual hangers are additionally loaded and other hangers are relieved. Both the arch and the superstructure are only loaded with normal forces (pressure and tension). As a result, the loads from traffic can be transferred very efficiently with minimal deformation. With the same load, the deformations (deflections) are much smaller than with a normal rod arch due to the stiffening network of crossed hangers. Among other things, this slight deformation makes this type of bridge particularly interesting for railways in the heavy-duty and high-speed sector.
Auf Grund dieses globalen Tragverhaltens der Hänger lassen sich mit Netzwerkbögen zudem auch Konfigurationen mit nach oben gewölbtem Überbau (Kuppe einer Gradiente zur Überführung eines Hindernisses) realisieren.Due to this global carrying behavior of the hangers, configurations with an arched up superstructure (top of a gradient to transfer an obstacle) can also be realized with network arches.
Bei der Stabbogenbrücke müssen die Hänger vereinfacht gesagt nur den Teil der Last des Überbaus, der sich in der Nähe eines Hängers befindet, nach oben zum Bogen übertragen. Bei der Netzwerkbogenbrücke werden die schrägen Hänger auch für den globalen Lastabtrag mit herangezogen; beispielsweise bei halbseitiger Last werden auch die zur belasteten Seite fallenden Hänger in der unbelasteten Hälfte aktiviert um den nicht-affinen Lastanteil abzutragen. Gleichzeitig werden die zur belasteten Seite hin steigenden Hänger entlastet. Daher sind die Amplituden der Lastwechsel (Änderungen der Belastung eines Hängers z.B. bei der Überfahrt eines Zugs), deutlich größer als bei Stabbogenbrücken.To put it simply, the hangers on the arch bridge only have to transfer the part of the superstructure's load that is near a hanger upwards to the arch. With the network arch bridge, the sloping hangers are also used for global load transfer; For example, in the case of a half-sided load, the hangers falling to the loaded side are also activated in the unloaded half in order to remove the non-affine load portion. At the same time, the hangers rising towards the loaded side are relieved. Therefore, the amplitudes of the load changes (changes in the load on a trailer, e.g. when a train passes over it) are significantly larger than those of arched bridges.
Netzwerkbogenbrücken erleben gegenwärtig eine Renaissance auf Grund der sehr positiven Eigenschaften des Gesamttragwerks.Network arch bridges are currently experiencing a renaissance due to the very positive properties of the overall structure.
Im Vergleich zu herkömmlichen Bogenbrücken mit vertikalen Hängern können sowohl Bogen als auch Überbau sehr viel schlanker ausgebildet werden, da beide sich gegenseitig über die überkreuzten Hänger aussteifen. Dies führt zu einer erheblichen Materialersparnis und einer schmaleren Silhouette.Compared to conventional arch bridges with vertical hangers, both the arch and the superstructure can be made much slimmer, since both stiffen each other via the crossed hangers. This leads to considerable material savings and a narrower silhouette.
Für die Hänger von Netzwerkbogenbrücken aus Stahl ist der Aspekt des Ermüdungswiderstandes bemessungsrelevant. Dies hat dazu geführt, dass die Anordnung der Hänger in einigen der zuletzt ausgeführten Beispiele dahingehend optimiert wurde, dass die Amplituden der Lastwechsel möglichst gering gehalten werden. Dies führt einerseits zu langen und sehr flach verlaufenden Hängern. Diese langen Hänger haben nachteilige Eigenschaften im Hinblick auf Wind-induzierte Schwingungen und Montage. Außerdem wird das gleichmäßige Bild der Netzwerk-Hänger durch diese Anpassungen im Bereich nahe dem Bogenfußpunkt sichtbar gestört.The aspect of fatigue resistance is dimensionally relevant for the hangers of network arch bridges made of steel. This has resulted in the arrangement of the hangers being optimized in some of the examples mentioned last so that the amplitudes of the load changes are kept as low as possible. On the one hand, this leads to long and very flat hangers. These long hangers have adverse properties in terms of wind-induced vibrations and assembly. In addition, the uniform image of the network hangers is visibly disturbed by these adjustments in the area near the base of the arch.
Die Flexibilität bei der Wahl eines geeigneten Hängerlayouts ist durch die technischen Randbedingungen bei Stahl-Hängern deutlich eingeschränkt. Auch die maximal erzielbaren Spannweiten für diesen Brückentypus werden gegenwärtig im Falle von Stahlhängern durch die technischen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Ausbildung und Auslegung der Hänger begrenzt.The flexibility in choosing a suitable hanger layout is significantly restricted by the technical boundary conditions for steel hangers. The maximum achievable spans for this type of bridge are currently limited in the case of steel trailers by the technical challenges associated with the design and design of the trailers.
Netzwerkbogen mit Hängern aus Stahl weisen somit folgende Nachteile auf:
- - Hohe Amplitude der Lastwechsel (Schwingbreiten) aus Verkehrslasten beeinflusst das Layout der Hänger und damit das gesamte System,
- - Begrenzung der maximalen Spannweite für welche dieser Brückentypus mit Stahlhängern gegenwärtig technisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt werden kann.
- - Durch Wind hervorgerufenen Schwingungen wie wirbelerregte Schwingungen quer zum Wind, Regen-Wind-induzierte Schwingungen oder Gallopping-Schwingungen führen in Überlagerung mit den Ermüdungslasten aus Verkehr zu weiterer Schädigung der Hänger und deren Anschlüssen und in Folge dessen zu einer Verkürzung der Lebensdauer.
- - Insbesondere bei langen flach geneigten Hängern wirken sich Effekte aus der Durchbiegung unter Eigengewicht problematisch aus. Bei der Montage von eingeschweißten Hängern aus Stahl können eingeprägte Eigenspannungszustände zu Problemen führen.
- - High amplitude of the load changes (swing widths) from traffic loads influences the layout of the trailer and thus the entire system,
- - Limitation of the maximum span for which this type of bridge with steel hangers can currently be used technically and economically.
- - Vibrations caused by wind, such as vortical vibrations across the wind, rain-wind-induced vibrations or gallopping vibrations result in Overlay with the fatigue loads from traffic to further damage the trailers and their connections and, consequently, to shorten the lifespan.
- - Especially with long, flat inclined hangers, effects from bending under their own weight are problematic. When assembling welded steel hangers, impressed residual stresses can lead to problems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Netzwerkbogenbrücke bereitzustellen, welche diese Nachteile vermeidet oder sie zumindest signifikant verringert. Darüber hinaus soll ein wirtschaftlich stark optimiertes Hängerlayout bereitgestellt werden und die Einsatzbereiche von Netzwerkbogenbrücken signifikant vergrößert werden. Gleichzeitig soll sie höchsten Ansprüchen an Effizienz und Ästhetik genügen.The object of the invention is to provide a network arch bridge which avoids these disadvantages or at least significantly reduces them. In addition, an economically highly optimized trailer layout is to be provided and the areas of application of network arch bridges are to be significantly enlarged. At the same time, it should meet the highest standards of efficiency and aesthetics.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Netzwerkbogenbrücke umfassend einen Untergurt (Fahrbahn), ein, zwei oder mehr bogenförmige Obergurte mit jeweils mehreren schrägen, sich mehrfach kreuzenden Hängern, dadurch gelöst, dass die Hänger aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt sind.This object is achieved according to the invention in the case of a network arch bridge comprising a lower chord (roadway), one, two or more arch-shaped upper chords, each with several oblique, mutually intersecting hangers, in that the hangers are made of a fiber composite material.
Daraus ergeben sich folgende Vorteile:
- Hänger aus Faserverbundwerkstoffen, insbesondere Carbon, sind unempfindlich gegen Versagen durch Materialermüdung. Dadurch kann das erfindungsgemäße Layout der Hänger unter dem Gesichtspunkt der maximalen Belastung der Hänger ohne Rücksicht auf deren Amplituden der Lastwechsel (Schwingbreiten) festgelegt werden.
- Hangers made of fiber composite materials, especially carbon, are insensitive to failure due to material fatigue. As a result, the layout of the hangers according to the invention can be determined from the point of view of the maximum load of the hangers regardless of their amplitudes of the load changes (swing widths).
Das erfindungsgemäße Layout des Netzwerkbogens führt zu einer deutlichen Reduktion der maximalen Belastung der einzelnen Hänger. Im Gegensatz dazu orientiert sich das Hängerlayout bisheriger Netzwerkbögen meist daran, wie die Amplituden der Lastwechsel (Schwingbreiten) möglichst gering gehalten werden. Im Ergebnis erhält man ein anderes Netz der Hänger: Die erfindungsgemäßen Hänger verlaufen deutlich steiler, kreuzen sich seltener, sind insgesamt um ca. 20% kürzer (da weniger flach geneigt) und können auch deutlich gleichmäßiger angeordnet werden, ohne dabei einzelne Hänger in der Nähe des Bogenfußpunkts übermäßig zu belasten.The layout of the network arch according to the invention leads to a significant reduction in the maximum load on the individual hangers. In contrast, the hanger layout of previous network arches is mostly based on how the amplitudes of load changes (swing widths) are kept as low as possible. The result is a different network of hangers: the hangers according to the invention run significantly steeper, cross less frequently, are altogether approx. 20% shorter (since they are less inclined) and can also be arranged much more evenly without individual hangers nearby to place excessive strain on the arch base.
Auf Grund des geringen Gewichts der erfindungsgemäßen Hänger, ändern sich deren dynamische Eigenschaften. Das macht sich insbesondere durch eine deutlich höhere erste Eigenfrequenz, eine um ein vielfaches kleinere modale Masse und geringere Querschnittsabmessungen bemerkbar. Einige der bekannten Windinduzierten Schwingungsphänomene können bei den erfindungsgemäßen Hängern nicht auftreten. Die Bedämpfung von allfällig auftretenden Wind-induzierten Schwingungen kann hierbei jedoch für die Hänger als Option angesehen werden, da hieraus keine lebensdauer-reduzierende Schädigung für die Hänger mehr zu erwarten ist. Falls im Einzelfall Maßnahmen zur Dämpfung erforderlich oder gewünscht sind, genügt auf Grund des geringen Gewichtes der Hänger schon eine sehr kleine Dämpfermasse. Zudem besteht prinzipiell die Möglichkeit die Querschnittsform der Hänger nach aerodynamischen Gesichtspunkten zu wählen.Due to the low weight of the hangers according to the invention, their dynamic properties change. This is particularly noticeable through a significantly higher first natural frequency, a much smaller modal mass and smaller cross-sectional dimensions. Some of the known wind-induced vibration phenomena cannot occur in the hangers according to the invention. The damping of any wind-induced vibrations that may occur can, however, be regarded as an option for the trailers, since no longer life-reducing damage can be expected for the trailers. If damping measures are required or desired in individual cases, a very small damper mass is sufficient due to the low weight of the trailer. In addition, there is in principle the possibility of choosing the cross-sectional shape of the hangers according to aerodynamic aspects.
Bei Netzwerkbogenbrücken mit Stahlhängern besteht die Gefahr. dass einzelne Hänger bei halbseitiger Belastung der Brücke ausfallen und sie statt auf Zug nunmehr auf Druck belastet werden. Eine halbseitige Belastung tritt immer dann auf, wenn z.B. die Brücke von einem Ende bis zur Brückenmitte belastet wird. Entlastet werden die Hänger auf der nicht belasteten Hälfte der Brücke, welche von der belasteten Seite weg zum Überbau hin nach unten verlaufen (vom belasteten Bereich weg fallende Hänger).There is a risk with network arch bridges with steel hangers. that individual hangers fail when the bridge is loaded from one side and that they are now subjected to pressure instead of being pulled. A half-sided load always occurs when e.g. the bridge is loaded from one end to the middle of the bridge. The hangers on the unloaded half of the bridge are relieved, which run downwards from the loaded side to the superstructure (hangers falling away from the loaded area).
Hänger aus Faserverbundwerkstoffen, insbesondere Carbonseile, weisen auf Grund der höheren Ausnutzung des Querschnitts und des vergleichsweise kleinen Elastizitäts-Moduls eine geringere Steifigkeit auf. Das bedeutet, dass bei gleicher Last die Dehnung im Hänger größer ist. Das hat bei der erfindungsgemäßen Bogenbrücke den Vorteil, dass (bei halbseitiger Belastung der Brücke) die Zugspannung in den Hängern bei gleicher Verkürzung des Hängers (aufgrund der Entlastung) weniger stark abnimmt als bei Hängern aus Stahl. In Fällen bei welchen bei einem Hänger aus Stahl die Zugspannung bereits vollständig abgebaut ist (der Hänger ist „ausgefallen“), steht ein entsprechend dimensionierter Hänger aus einem Faserverbundwerkstoff noch unter Zugspannung. Diese Eigenschaft zusammen mit der oben genannten geänderten Geometrie (steilere Hängern mit weniger Kreuzungen) ermöglicht die erfindungsgemäßen hinsichtlich effizienter Ausnutzung sehr leistungsfähigen und flexibel wählbaren, optimierten Hängeranordnungen.
Auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnungen der Geometrie können die maximalen auf die Hänger wirkenden Kräfte um ca. 30% gesenkt werden. Das erlaubt wiederum, die erfindungsgemäßen Hänger aus Faserverbundwerkstoffen noch dünner zu bemessen, was sich wiederum hinsichtlich Winderregter Schwingungen und Hängerausfall positiv auswirkt. Zudem können damit auch die Anschlüsse der Hänger an Bogen und Überbau für geringere Kräfte bemessen werden.Hangers made of fiber composite materials, especially carbon ropes, have a lower stiffness due to the higher utilization of the cross section and the comparatively small elasticity module. This means that the elongation in the trailer is greater with the same load. This has the advantage in the arch bridge according to the invention that (with half-sided loading of the bridge) the tensile stress in the hangers decreases with the same shortening of the hanger (due to the relief) than with steel hangers. In cases where the tension on a steel hanger has already been completely reduced (the hanger has "failed"), a correspondingly dimensioned hanger made of a fiber composite material is still under tension. This property, together with the above-mentioned changed geometry (steeper hangers with fewer intersections), enables the optimized, highly efficient and flexibly selectable hanger arrangements according to the invention.
Due to the arrangements of the geometry according to the invention, the maximum forces acting on the hangers can be reduced by approximately 30%. This in turn allows the hangers of fiber composite materials according to the invention to be made even thinner, which in turn has a positive effect with regard to wind-excited vibrations and hanger failure. In addition, the connections of the hangers to the arch and superstructure can be dimensioned for lower forces.
Die erfindungsgemäßen Hänger wiegen weniger als 20%, in der Regel sogar nur etwa 10%, eines vergleichbar dimensionierten Hängers aus Stahl. Dieser große Gewichtsvorteil erleichtert Montage und ggf. Ein- / Ausbau zu Wartungszwecken. Zudem sind die erfindungsgemäßen Hänger austauschbar, was weitreichende Erleichterungen bei der Herstellung und Wartung der Brücke zur Folge hat. Für Brücken bis etwa 100m Spannweite ist davon auszugehen, dass die Hänger von Hand ohne Zuhilfenahme von Hebezeugen bewegt und montiert werden können.The hangers according to the invention weigh less than 20%, usually only about 10%, of a comparable sized hanger made of steel. This great weight advantage facilitates assembly and, if necessary, installation / removal for maintenance purposes. In addition, the hangers according to the invention are interchangeable, which results in far-reaching simplifications in the manufacture and maintenance of the bridge. For bridges with a span of up to around 100m, it can be assumed that the trailers can be moved and assembled by hand without the aid of lifting equipment.
Faserverbundwerkstoffe, insbesondere aus Carbon, sind unempfindlich gegenüber atmosphärischen Einflüssen. Korrosion und deren Begleitfolgen (Spannungsrisskorrosion etc.) können nicht auftreten. Das wiederum erhöht die Dauerhaftigkeit der Hänger und der Brücke und reduziert den Überwachungs- und Wartungsaufwand für die Hänger deutlich.Fiber composites, especially carbon, are insensitive to atmospheric influences. Corrosion and its consequences (stress corrosion cracking etc.) cannot occur. This in turn increases the durability of the trailer and the bridge and significantly reduces the monitoring and maintenance work for the trailer.
In einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Netzwerkbogenbrücke schließen die Längsachsen der Hänger mit einer Linie, die orthogonal zu einer Tangente des Obergurts an dem Schnittpunkt zwischen Obergurt und Hänger verläuft, einen konstanten Winkel
Im Ergebnis werden dadurch relativ kurze Hänger realisiert, was sich positiv auf die Steifigkeit des Netzwerkbogens auswirkt. Weil die Hänger relativ kurz sind, ist ihre erste Eigenfrequenz zudem vergleichsweise hoch, was wiederum die Neigung zu windinduzierten Schwingungen weiter reduziert.As a result, relatively short hangers are realized, which has a positive effect on the rigidity of the network arch. Because the trailers are relatively short, their first natural frequency is also comparatively high, which in turn further reduces the tendency to wind-induced vibrations.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Abstand der Schnittpunkte von zwei benachbarten Hängern mit dem Obergurt konstant. Dies hat Vorteile bezüglich der aussteifenden Wirkung des Netzwerks aus Hängern. Gleichzeitig wird auch die Fertigung des Obergurts vereinfacht.In an advantageous embodiment of the invention, the distance between the intersection points of two adjacent hangers with the upper flange is constant. This has advantages in terms of the stiffening effect of the network of hangers. At the same time, the manufacture of the top chord is simplified.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 schließen die Längsachsen der Hänger mit einer Linie, die orthogonal zu einer Tangente des Obergurts an dem Schnittpunkt zwischen Bogen und Hänger verläuft, verschiedene Winkel
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass ein Abstand
Dies bedeutet, dass im Bereich der Fußpunkte des Obergurts die Zahl der Hänger bezogen auf die Länge des Obergurts zunimmt. Je nach Ausgestaltung und Steifigkeit der Verbindung zwischen Bogen und Überbau kann hierdurch eine gleichmäßigere Auslastung der Hänger erzielt werden.This means that the number of hangers in relation to the length of the top flange increases in the area of the base points of the top flange. Depending on the design and rigidity of the connection between the arch and the superstructure, a more even utilization of the hangers can be achieved.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Hänger aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt sind, der Carbonfasern erhält. Carbonfasern haben eine Reihe von mechanischen Eigenschaften, die sich günstig auf die erfindungsgemäße Netzwerkbogenbrücke auswirken. Eine sehr wichtige Eigenschaft ist, dass der Elastizitätsmodul von Carbonfasern relativ zu Stahl deutlich niedriger gewählt werden kann. Er lässt sich durch die Auswahl der Carbonfasern in weiten Bereichen steuern.It has proven to be advantageous if the hangers are made from a fiber composite material that contains carbon fibers. Carbon fibers have a number of mechanical properties which have a favorable effect on the network arch bridge according to the invention. A very important property is that the elastic modulus of carbon fibers relative to steel can be chosen to be significantly lower. It can be controlled in a wide range through the selection of carbon fibers.
Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn der Elastizitätsmodul der Hänger kleiner als 150.000 N/mm2, bevorzugt kleiner als 130.000 N/mm2 ist. Dadurch werden die Hänger relativ weich.It has also proven to be advantageous if the elastic modulus of the hanger is less than 150,000 N / mm 2 , preferably less than 130,000 N / mm 2 . This makes the hangers relatively soft.
In anderen Worten: Um die gewünschte Vorspannung zu erreichen müssen die Hänger relativ stark gedehnt werden. Dies hat zur Folge, dass insbesondere, wenn eine Brücke nur halbseitig belastet wird, die vom belasteten Bereich weg fallenden Hänger nicht ausfallen, sondern immer unter Zugspannung stehen.In other words: To achieve the desired pretension, the hangers have to be stretched relatively much. As a result, in particular if a bridge is only loaded on one side, the hangers falling away from the loaded area do not fail, but are always under tension.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass auf dem Überbau Schienen für ein oder mehrere Gleise und/oder Fahrbahnen für Pkws und Lkws vorgesehen sind.In a further advantageous embodiment, it is provided that rails for one or more tracks and / or carriageways for cars and trucks are provided on the superstructure.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.Further advantages and advantageous embodiments of the invention can be found in the following drawing, its description and the patent claims. All of the features disclosed in the drawing, its description and the patent claims can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
FigurenlisteFigure list
Es zeigen:
-
1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Netzwerkbogenbrücke, -
2 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 , wobei nur eine erste Gruppe von Hängern dargestellt ist, -
3 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 , wobei nur die zweite Gruppe von Hängern dargestellt ist, -
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Netzwerkbogenbrücke, -
5 die Seitenansicht gemäß4 , wobei nur eine erste Gruppe von Hängern dargestellt ist, -
6 das Ausführungsbeispiel gemäß4 , wobei nur die zweite Gruppe von Hängern dargestellt ist, und -
7 verschiedene Querschnitte durch die erfindungsgemäßen Netzwerkbogenbrücken gemäß1 und4 .
-
1 2 shows a side view of a first exemplary embodiment of a network arch bridge according to the invention, -
2nd the embodiment according to1 , showing only a first group of hangers, -
3rd the embodiment according to1 , showing only the second group of hangers, -
4th a second embodiment of a network arch bridge according to the invention, -
5 the side view according to4th , showing only a first group of hangers, -
6 the embodiment according to4th , showing only the second group of hangers, and -
7 different cross sections through the network arch bridges according to theinvention 1 and4th .
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Anhand der
Die
Die Netzwerkbogenbrücke umfasst einem Untergurt
Zwischen dem Untergurt
Um die geometrischen Eigenschaften des Netzwerks besser veranschaulichen zu können, sind in den
In der
In den
Die in der
The in the
Wenn man an den Schnittpunkten
Ein weiteres wichtiges geometrisches Charakteristikum des ersten Ausführungsbeispiels ist darin zu sehen, dass der Abstand
Wenn man die in
In der
Ein solches Netzwerk hat erhebliche Vorteile hinsichtlich der maximalen Belastung der Hänger des Netzwerks. Diese Vorteile sind weiter oben in der Beschreibungseinleitung ausführlich erläutert. Insbesondere können die Winkel
Anhand der
Die
Zwischen dem Untergurt
Um die geometrischen Eigenschaften des Netzwerks besser veranschaulichen zu können, sind in den
In der
Der Winkel
In Richtung zur Bogenmitte nimmt der Winkel
Entsprechendes gilt auch für die zweite Gruppe von Hängern, die in
Vom Bogenfußpunkt (
Wenn man die in
In der
Die erfindungsgemäßen Netzwerke haben erhebliche Vorteile hinsichtlich der maximal auftretenden Kräfte in den Hängern und der Gleichmäßigkeit der Ausnutzung der Hänger. Diese Vorteile sind weiter oben in der Beschreibungseinleitung ausführlich erläutert. Insbesondere können die Winkel
Wie bereits im Zusammenhang der Beschreibungseinleitung erläutert, sind die Hänger der erfindungsgemäßen Netzwerkbogenbrücke aus einem Faserverbundwerkstoff, bevorzugt enthaltend Carbonfasern. Weil Carbonfasern eine sehr hohe Zugfestigkeit haben, gleichzeitig aber einen relativ kleinen Elastizitätsmodul, können sie deutlich steiler ausgeführt sein. Sie kreuzen sich seltener und sind insgesamt um ca. 20% kürzer. Sie können darüber hinaus auch gleichmäßiger angeordnet werden, ohne dass hierbei einzelne Hänger in der Nähe des Fußpunkts
Um Wiederholungen zu vermeiden wird diesbezüglich auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.To avoid repetition, please refer to the introduction to the description.
In den
In der
Im Ausführungsbeispiel gemäß
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112411360A (en) * | 2020-12-08 | 2021-02-26 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | Tied arch bridge with netted suspender |
CN113322774A (en) * | 2021-05-20 | 2021-08-31 | 湖南大学 | Ultra-high performance concrete continuous cross net-shaped arch bridge and construction method thereof |
-
2018
- 2018-10-05 DE DE102018124650.1A patent/DE102018124650A1/en not_active Ceased
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
STELZER, Barbara; DORRER, Günther: Zwei Netzwerkbogenbrücken: Verbindung zwischen Ostbahn und Flughafenschnellbahn in Wien, Österreich. In: Stahlbau, 82, 2013, 5, 326-333. * |
STRITZKE, Jürgen: 19. Dresdner Brückenbausymposium. In: Stahlbau, 78, 2009, 7, 509-517. * |
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