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Die Erfindung betrifft ein Brückenwiderlager, ein Verfahren zu dessen Erstellung sowie dabei zum Einsatz kommende Betonfertigteile.
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Brückenwiderlager sind sehr individuell projektierte Bauwerke, die daher herkömmlich mittels einer vor Ort hergestellten Schalung als Stahlbetonbauwerk aus Bewehrungsstahl und Ortbeton erstellt werden. Insbesondere die Schalungs- und Entschalungsarbeiten sind zeitaufwendig und beeinträchtigen die betroffenen Verkehrswege.
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Die
DE 20 2019 100 831 U1 und
DE 20 2019 104 913 U1 befassen sich daher bereits mit einer Beschleunigung des Bauverfahrens, die im Wesentlichen durch die Verwendung spezieller Betonfertigteile erreicht wird. Dabei ist es nötig, zunächst eine Sauberkeitsschicht zu gießen, auf die anschließend Fertigteile für die Widerlagerwand aufgesetzt und mit Ortbeton vergossen werden.
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Der nun vorgestellten Erfindung lag das Ziel zugrunde, ein Brückenwiderlager zu entwickeln, das noch schneller und mit noch geringerer Verkehrseinschränkung erstellt werden kann, sowie ein Verfahren für dessen Herstellung. Dieses Ziel wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Brückenwiderlager nach Anspruch 5 und ein Betonfertigteil nach Anspruch 6 erreicht.
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Dabei kommen Fassaden-Betonfertigteile bevorzugt aus Stahlbeton zum Einsatz, die erfindungsgemäß untenseitig einen im Wesentlichen der Dicke der zu erstellenden Widerlagerwand entsprechenden Sockel aufweisen. Oberhalb des Sockels verjüngt sich das Fassaden-Betonfertigteil zu einem erheblich dünneren Schalungsteil. Die Fassadenseite, d.h. die Außenseite der damit herzustellenden Widerlagerwand geht dabei glatt vom Sockel in den Schalungsteil über, so dass das Fassaden-Betonfertigteil eine einheitliche, eben bzw. glatt durchgehende Fassadenseite ausbildet. Der Übergang vom Sockel in den Schalungsteil ist bevorzugt durch einen klaren Absatz ausgebildet. Dies ist für die Herstellung der Fertigteile von Vorteil, und es kann bei der Erstellung der kompletten Widerlagerwand ein vorgeflochtener Bewehrungskorb auf den Absatz über eine ggf. vorhandene von unten kommende Anschlussbewehrung aufgelegt werden. Der Sockel ist vorzugsweise so zu dimensionieren, dass das Fassaden-Betonfertigteil auf diesem stabil steht.
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Trotz des Sockels hat das Fassaden-Betonfertigteil im Wesentlichen eine Wandform, d.h. seine Breite und Höhe sind erheblich größer als die Dicke auch des Sockels. Vorzugsweise im Bereich des Sockels kann das Fassaden-Betonfertigteil seitliche Aussparungen, d.h. Seitenaussparungen aufweisen dort, wo der Sockel an den Sockel eines benachbarten Fassaden-Betonfertigteils bei der Errichtung des Brückenwiderlagers angrenzt. Wenn benachbarte Fassaden-Betonfertigteile jeweils derartige Seitenaussparungen aufweisen, können in diese Bewehrungen eingebracht werden. Beim anschließenden Verguss der Hohlräume der Widerlagerwand mit Ortbeton werden so die benachbarten Fassaden-Betonfertigteile miteinander verbunden und weiter stabilisiert. Zur Verbesserung dieses Halts können die Seitenaussparungen Vor- und/oder Rücksprünge aufweisen, so dass sie sich mit dem einzufüllenden Ortbeton und der eingelegten Bewehrung fest verzahnen. Es ist ferner möglich, dass der Sockel zumindest untenseitig eine oder mehrere Bohrpfahlaussparungen aufweist, die sich auch vollständig, meist senkrecht, durch den Sockel hindurcherstrecken können. Damit kann der Sockel auf Bohrpfähle aufgesetzt werden, die ggf. vorher für eine Tiefgründung eingebracht wurden, auf geeignete Weise mit deren Bewehrung verbunden und entsprechend ausgegossen werden.
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Um die Aufstandsfläche zu vergrößern, kann das Fassaden-Betonfertigteil an seinem unteren Ende am Sockel einen zur Außenseite bzw. Fassadenseite vorstehenden Sporn aufweisen, der eine Abstützung der Widerlagerwand zur freien Seite hin verstärkt, sofern dies die Bodenverhältnisse erfordern. Bevorzugt hat der Sporn selbst eine erheblich geringere Höhe als der übrige Sockel.
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Der Sockel des Fassaden-Betonfertigteils hat vorzugsweise an seinem unteren Ende an der der Außenseite gegenüberliegenden Innenseite vorstehende Anschlussbewehrungen zur Verbindung mit einer Bodenplatte des zu erstellenden Brückenwiderlagers. Sofern auf der gegenüberliegenden Außenseite kein Sporn vorgesehen ist, können auch dort Anschlussbewehrungen aus dem Sockel hervorstehen, um ggf. einen Sporn am Einsatzort in Ortbeton zu erstellen.
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Die erfindungsgemäßen Fassaden-Betonfertigteile werden bestimmungsgemäß nebeneinander aufgestellt. Dabei werden ggf. in vorhandene Seitenaussparungen passende Bewehrungskörper eingelegt. Anschließend wird oberhalb des Sockels benachbarte Fassaden-Betonfertigteile übergreifende Bewehrung eingebracht, wonach die Rückseite bzw. Innenseite der herzustellenden Widerlagerwand gegebenenfalls mit Schalungselementen, die ebenfalls Fertigteile sein können, verschlossen wird, wenn die innenseitige Schalung nicht bereits am Betonfertigteil angeformt ist. Damit in die so entstandene Hohlwand eingefüllter Ortbeton nicht seitlich herausläuft, müssen die Seiten der herzustellenden Widerlagerwand ebenfalls mit Schalungselementen verschlossen werden, die auch durch Flügelwandelemente gebildet werden können. Alternativ können die seitlich begrenzenden Fassaden-Betonfertigteile mit einer schmalen Schalungsseitenwand versehen sein, die mit der rückwärtigen Schalung einen Abschluss bildet. Ein derartiges Fassaden-Betonfertigteil (ohne Innenschalung) hat in aufgestellter Position oberhalb des Sockels einen L-förmigen Querschnitt.
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Um mit den erfindungsgemäßen Fassaden-Betonfertigteilen ein Brückenwiderlager zu erstellen, werden mehrere Fassaden-Betonfertigteile nebeneinander aufgestellt, die so eine Widerlagerbasis bilden. Über deren Sockeln wird eine benachbarte Fassaden-Betonfertigteile überbrückende Widerlagerwandbewehrungen eingebracht, die rückwärtige Seite bzw. Innenseite der Widerlagerwand wird falls nicht bereits vorhanden durch Schalungselemente, bevorzugt Stahlbetonfertigteilelemente, verschlossen und - wenn die Seiten der Widerlagerwand auch geschlossen sind - der Innenraum der Widerlagerwand mit Ortbeton vergossen. Die Bestandteile der Widerlagerwand werden dabei durch den Ortbeton monolithisch verbunden, so dass sich die Last des nachfolgend auf die Widerlagerwand aufgelegten Brückenüberbaus gleichmäßig verteilt und Fugen zwischen den Fassaden-Betonfertigteilen überbrückt werden. Außerdem werden Flügelwände - vorzugsweise ebenfalls aus Betonfertigteilen - erstellt, und es wird eine Bodenplatte betoniert. Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Widerlagerwand völlig unabhängig von den anderen Teilen des Gewerks erstellt werden kann. Insbesondere muss nicht vorher eine Bodenplatte betoniert werden, da die Widerlagerwand selbständig standfähig ist und auch im Nachhinein mit der zu erstellenden Bodenplatte verbunden werden kann. Da die Widerlagerwand das Brückenauflager ausbildet, ist es für die Baugeschwindigkeit des Gesamtbauwerks essenziell wichtig, dies möglichst schnell und mit geringer zeitlicher Verkehrsbeeinflussung durch die Bauarbeiten herzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Erstellung des gesamten neuen Brückenbauwerks vorzugsweise mit nur einer einzigen Sperrpause des unter der Brücke her geführten Verkehr für die Neubauarbeiten, da auf der Außenseite der Widerlagerwand bzw. der Fassade keinerlei Entschalungsarbeiten notwendig sind.
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Sofern eine Tiefgründung erforderlich ist, können beim erfindungsgemäßen Verfahren in den Untergrund unterhalb der Bodenplatte vorab Bohrpfähle, Kleinbohrpfähle oder Micropfähle eingebracht werden. Diese können auch unterhalb der aufzustellenden Widerlagerbasis angeordnet sein, wozu die Fassaden-Betonfertigteile dann mit entsprechenden Bohrpfahlaussparungen versehen sind, durch die mit Bewehrung die Bohrpfähle mit den Fassaden-Betonfertigteilen und ggf. durch deren Sockel hindurch auch mit dem oberen Teil der in Ortbeton zu erstellenden Widerlagerwand verbunden werden.
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Es ist möglich, Fassaden-Betonfertigteile mit Seitenaussparungen im Sockelbereich zu verwenden, wobei in den Bereich dieser Aussparungen zwischen zwei benachbarten Fassaden-Betonfertigteilen Bewehrung einzubringen ist. Diese Bereiche können separat mit Ortbeton vergossen werden oder aber bevorzugt dann, wenn der obere Hohlraum der Widerlagerwand vergossen wird, wodurch die Fassaden-Betonfertigteile zusätzlich zu ihrer monolithischen Verbindung oberhalb der Sockel auch im Sockelbereich gegeneinander fixiert werden. Sämtliche verwendeten Betonfertigteile sind bevorzugt durch Bewehrungen verstärkt und in der Regel als Stahlbetonfertigteile ausgebildet.
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Um das Gesamtbauwerk möglichst schnell zu errichten, ist die Durchführung der Einzelschritte des Verfahrens wie folgt empfohlen: Von einer der Flügelwände wird als erstes das der Widerlagerwand benachbarte Teil aufgestellt. Von da an kann gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge die Flügelwand nach hinten ergänzt werden, und die Fassaden-Betonfertigteile mit Sockel werden beginnend an dem aufgestellten Flügelwandelement nacheinander aufgestellt. Sofern diese im Sockelbereich Seitenausnehmungen haben, wird dort jeweils ein Bewehrungskorb eingelegt, bevor das nächste Element ergänzt wird, bis zur Fertigstellung der gesamten Widerlagerbasis. Nun wird die Widerlagerbewehrung bevorzugt in Form eines vorgefertigten Bewehrungskorbs von oben vertikal eingefahren und auf dem Sockelvorsprung abgelegt. Da die Flügelwandelemente zur Ausbildung eines kraftschlüssigen und/oder biegesteifen Anschlusses zur Widerlagerwand ebenfalls vorzugsweise in diesen Bereich eingreifende Anschlussbewehrungen aufweisen sollten, sind die sich räumlich überlappenden Bewehrungsstäbe der Flügelwandelemente und des Bewehrungskorbs, der auf den Sockel aufgelegt wird, bevorzugt versetzt bzw. in der Höhe beabstandet. zueinander angeordnet, damit sich die Bewehrungen nicht gegenseitig behindern. Sie können nun miteinander verknüpft werden. Die andere Seite der Widerlagerbasis wird ebenfalls mit einem Flügelwandelement geschlossen. Falls die Fassaden-Betonelemente nicht über eine eigene Schalungsinnenwand verfügen, wird nun eine vorzugsweise durchgehende Widerlagerinnenwand rückwärtig eingeschoben, die die innenseitige Schalung darstellt. Durch Betonieren mit Ortbeton wird sodann in der Widerlagerwand ein monolithisches Gebilde erzeugt. Der monolithische Block dient zur Lastverteilung, so dass aufgelegte Last gleichmäßig eingeleitet und Fugen überbrückt werden. Auf diese fertiggestellte Widerlagerwand kann sodann bereits der Brückenüberbau aufgelegt werden. Das Betonieren der Bodenplatte ist von diesen Verfahrensschritten völlig unabhängig und kann zu einem beliebigen Zeitpunkt, insbesondere auch gleichzeitig mit dem Ausbetonieren der Widerlagerwand erfolgen, zum Beispiel wenn die zweite Flügelwand komplett aufgestellt ist, die als Schalung für die Bodenplatte dienen kann.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen. Diese erläutern beispielhaft die Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie den zu erstellenden Baukörper in den verschiedenen Etappen und dabei verwendete Bauelemente. Es zeigen:
- 1 schematisch ein Brückenbauwerk in Seitenansicht mit zwei Brückenwiderlagern,
- 2 mit den 2 a) bis 2 f) das rechte Widerlager aus 1 schematisch in verschiedenen Schnitten A-A bis F-F,
- 3 mit den 3 a) bis 3 g) den Gegenstand aus 2 in einer Dokumentation der einzelnen Arbeitsschritte (1.1) bis (6) bei seiner Erstellung, ergänzt um einen Schnitt G-G,
- 4 mit den 4 a) bis 4 f) eine alternative Ausführungsform des Gegenstands aus den 2 und 3 in verschiedenen Schnitten A-A bis G-G
- 5 eine weitere alternative Ausführungsform des Brückenwiderlagers in einem Seitenschnitt A-A und Detail a,
- 6 mit den 6 a) bis 6 d) Schnittdarstellungen B-B bis E-E- durch den Gegenstand aus 5 Schnitt A-A,
- 7 mit den 7 a) bis 7 d) in 7 a) Detail b und in 7 c) Detail c aus den Schnitten B-B und C-C der 6 sowie Schnitte 1-1 und 2-2 durch diese Details und
- 8 einen Schnitt F-F durch den Gegenstand aus 6.
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Das in 1 schematisch skizzierte Brückenbauwerk hat rechts und links Brückenwiderlager 1 mit Lagersockeln 2, auf denen jeweils ein Endquerträger 3 und darauf der Brückenüberbau 4 aufliegt. In den nachfolgenden 2 bis 8 ist jeweils das rechte Brückenwiderlager 1 aus 1 in verschiedenen Schnitten, Prozessschritten bei dessen Erstellung und unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellt.
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2 mit 2 a), 2 b), 2 c), 2 d), 2 e), 2 f) zeigt oben links in 2 a) das rechte Brückenwiderlager im Schnitt A-A. Dort ist auch angegeben, wo sich die darunter in den 2 b) bis 2 e) dargestellten Schnitte B-B bis E-E befinden. Das Brückenwiderlager 1 besteht an seiner frei sichtbaren Außenseite aus Fassaden-Betonfertigteilen 6, einem oder mehreren Schalungselementen 7 für die Innenseite, Widerlagerwandbewehrung 8, einer Ortbetonverfüllung und einem oder mehreren Lagersockeln 9. Das Fassaden-Betonfertigteil 6 weist untenseitig einen Sockel 11 auf, dessen Dicke der der gesamten Widerlagerwand entspricht. Nach oben hin geht das Fassaden-Betonfertigteil 6 in ein erheblich dünneres Schalungsteil 12, bevorzugt ein Betonfertigteil mit Bewehrung, über. Dieses und auch das vorzugsweise als Stahlbetonfertigteil ausgebildete Schalungsteil 7 bzw. die Schalungselemente 7 für die Innenseite werden auch als Schürze bezeichnet. Für die Erstellung des Bauwerks besteht die innenseitige Schalung 7 bevorzugt aus separaten Bauteilen. Sie kann aber auch mit dem Fassaden-Betonfertigteil 6 einstückig sein. Der Sockel 11 verfügt über eine integrierte statische Bewehrung 13, die ihn für hohe Lastaufnahmen auslegt. An seinem unteren Ende hat der Sockel 11 vorzugsweise eine an der Innenseite vorstehende Anschlussbewehrung 14 zur Verbindung mit einer Bodenplatte 16. Statt der vorstehenden Anschlussbewehrung 14 können auch beispielsweise Schraubanschlüsse für nachträglich anzubringende Bewehrungsstäbe vorgesehen sein. Ergänzt wird das Brückenwiderlager 1 durch Flügelwände 17 und 18, die im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils durch drei einzelne Flügelwandelemente 27, 37, 47 und 28, 38, 48 gebildet werden. Das gesamte Brückenwiderlager steht auf einer Sauberkeitsschicht 19.
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Der Schnitt B-B der 2 b) sowie der u.a. in diesem Schnitt festgelegte Schnitt F-F, dargestellt in 2 f), zeigen, dass auch die Flügelwände 17, 18 untenseitig nach innen vorstehende Anschlussbewehrungen 14 zur Verbindung mit der Bodenplatte 16 aufweisen. Insbesondere im Schnitt C-C (2 c)) und E-E (2 e)) ist erkennbar, dass die Fassaden-Betonfertigteile 6 in ihrem Sockel 11 und die äußeren Flügelwandelemente 27, 28 Seitenaussparungen 21 aufweisen, in die Bewehrungen eingelegt und Ortbeton gegossen werden kann, um die Position der Teile gegeneinander zu fixieren. Entsprechende Aussparungen 22 können auch in den Teilen der Flügelwände 17, 18 bevorzugt obenseitig vorgesehen sein, wie in den Schnitten A-A (2 a)) und E-E (2 e)) dargestellt. Schnitt D-D (2 d)) zeigt neben der schematisch angedeuteten Widerlagerbewehrung 8 oberhalb des Sockels 11, dass die angrenzenden Flügelwandelemente 27, 28 oberhalb des Sockels 11 ebenfalls nach innen vorstehende Anschlussbewehrungen 24 aufwiesen, mit denen die Widerlagerwandbewehrung 8 verbunden werden kann, z.B. auf herkömmliche Weise, als Verknoten oder Verrödeln bezeichnet.
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3 mit den Figuren 3 a) bis 3 g) zeigt die einzelnen Verfahrensschritte, mit denen ein Brückenwiderlager erstellt werden kann. Vorgeschlagen ist, in einem Verfahrensschritt (1.1), dargestellt in 3 b), zunächst die seitliche Flügelwand 17 aus den Flügelwandelementen 27, 37 und 47 aufzustellen. Wenn das erste Flügelwandelement 27 aufgestellt ist, kann bereits mit Schritt (1.2), dargestellt in 3 c), begonnen werden. Da das Flügelwandelement 27 eine Seitenaussparung 21 aufweist, wie auch das daran anzusetzende Fassaden-Betonfertigteil 6, wird in diese Aussparung 21 zunächst ein nicht dargestellter Bewehrungskorb eingesetzt. Dann wird das erste Fassaden-Betonfertigteil 6 herangeschoben, in die nächste Seitenaussparung 21 ein weiterer ebenfalls nicht dargestellter Bewehrungskorb eingesetzt und das nächste Fassaden-Betonfertigteil 6 ergänzt, usw. bis zur geplanten Breite der Widerlagerwand, so dass bereits eine Widerlagerbasis gebildet ist. Im Schritt (2) wird die Widerlagerwand seitlich durch das Flügelwandelement 28 geschlossen. Die Flügelwandelemente 38 und 48 können ebenfalls ergänzt werden. In Schritt (3) kann die Bodenplatte 16 dann bereits betoniert werden. Dies ist zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht zwingend erforderlich. Schritte (2) und (3) sind in 2 d) dargestellt. Wesentlicher ist, dass mit den Schritten (4 bis 6) die Fertigstellung der Widerlagerwand befördert wird. Dazu wird in Schritt 4, dargestellt in 2 e), eine Widerlagerbewehrung bevorzug in Form eines vorgeflochtenen Bewehrungskorbs 8 in Richtung des Pfeiles P oberhalb des Sockels 11 auf einem durch ihn gebildeten Absatz über hervorstehende Anschlussbewehrungen übergestülpt . Bevorzugt sind die Abstände der Bewehrungsstäbe des Bewehrungskorbs 8 dabei so bemessen, dass die Bewehrungsstäbe der Widerlagerbewehrung 8 nicht mit denen der Anschlussbewehrung 24 der Flügelwandelemente 27, 28 kollidieren. Eine leicht versetzte Anordnung ist dafür optimal. In Schritt (5) wird die innere Schalung bzw. das innere Stahlbetonfertigteil 7 der Widerlagerwand in Richtung des Pfeiles P eingeschoben und befestigt, wonach in Schritt 6 eine Betonage der Widerlagerwand erfolgt, wobei die Hohlräume der Widerlagerwand und der Seitenaussparungen 21 mit Ortbeton vergossen werden. Verfahrensschritt (3), nämlich die Betonage der Bodenplatte, kann gleichzeitig mit Verfahrensschritt (6), Betonage der Widerlagerwand erfolgen. Sobald der Beton der Widerlagerwand die erforderliche Betonfestigkeit erreicht hat, kann in einer einzigen Verkehrssperrpause der Brückenüberbau aufgelegt werden. Schritte (5) und (6) sind in 2 f) wiedergegeben.
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4 mit den 4 a) bis 4 g) zeigt Darstellungen ähnlich der 2 mit den 2 a) bis 2 f), jedoch für eine alternative Ausführungsform. Dabei hat das Fassaden-Betonfertigteil 6 an seinem unteren Ende einen zur Außenseite vorstehenden Sporn 26, der die Standfläche der Widerlagerbasis und damit der gesamten Widerlagerwand vergrößert. Schnitt G-G der 4, dargestellt in 4 g), zeigt darüber hinaus, dass die Seitenaussparungen 21 bevorzugt Vor- und Rücksprünge aufweisen können, in denen sich der später eingefüllte Ortbeton mit möglichst passend zu der Geometrie der Seitenaussparungen 21 geformten Bewehrungskörben optimal verkrallen und verankern kann.
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Die 5 bis 8 zeigen die Besonderheiten einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brückenwiderlagers 1, wobei eine Tiefgründung mit Bohrpfählen 30, Kleinbohrpfählen oder Micropfählen vorgenommen wurde. Diese wurden vorab in den Untergrund eingebracht. Sofern wie dargestellt auch unterhalb der Widerlagerwand Bohrpfähle 30 angeordnet sind, können die Fassaden-Betonfertigteile 6 der Widerlagerwand in ihren Sockeln 11 Bohrpfahlaussparungen 31 aufweisen. Wie abgebildet können diese bevorzugt komplett durch den Sockel 11 hindurchgehen. Die Bohrpfahlaussparungen 31 können wie in 7 mit den 7 a) bis 7 d) dargestellt ebenfalls Vor- und Rücksprünge aufweisen, in die wiederum passgenaue Bewehrungskörbe 32 (siehe ebenfalls 7) eingelegt werden können. Eine lastsichernde Anbindung der Widerlagerwand an die Bohrpfähle 30 kann über Verbindung der Bewehrungen 14 und/oder 32 mit denen der Bohrpfähle im unteren Bereich der Fassaden-Betonfertigteile 6 erfolgen (siehe Detail a in 5). Die Bohrpfahlaussparungen 31 können gemeinsam mit dem oberen Bereich der Widerlagerwand mit Ortbeton vergossen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erstellung von Brückenwiderlagern und die dafür verwendeten Fassaden-Betonfertigteile 6 ermöglichen eine zeitliche Entkoppelung der Errichtung der Widerlagerwand von den übrigen Verfahrensschritten, insbesondere von der Betonage der Bodenplatte 16. Dies führt zu einer enormen Beschleunigung und ermöglicht, das Brückenbauwerk für eine z.B. darunterliegende Autobahn mit nur einer Vollsperrung für den Neubau sowie einer signifikant verringerten Verkehrsbeeinflussung durch die Bauarbeiten zu erstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202019100831 U1 [0003]
- DE 202019104913 U1 [0003]
