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Hängebrücke aus Spannbeton Hängebrücken bestehen im allgemeinen aus
einem oder mehreren Tragseilen, an welchen eine Fahrbahnkonstruktion mittels Hängeglieder
aufgehängt ist. Das oder die Tragseile spannen sich in jedem Falle über Pvlone und
sind an den Enden entweder in Widerlagern oder in der Fahrbahnkonstruktion verankert.
Die Tragseile werden im allgemeinen als verschlossene Drahtseile ausgeführt.
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In neuerer Zeit ist der Vorschlag bekanntgeworden, die die Tragseile
bildenden Drahtseile durch auf Zug beanspruchte Glieder aus Spannbeton zu ersetzen,
welche den Vorteil einer geringeren Dehnung unter Last haben.
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Die Fahrbahnkonstruktion wird bei Hängebrücken im allgemeinen als
Stahlkonstruktion mit einer auf dieser liegenden Fahrbahnplatte ausgeführt. Neuerdings
ist man dazu übergegangen, massive Fahrbahnplatten mit der Stahlkonstruktion zu
einer Verbundkonstruktion zu vereinigen und sie mit vorgespannten Bewehrungen zu
versehen.
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Stählerne Hängebrücken müssen wegen des Rostangriffes laufend unterhalten
werden. Es ist nachteilig, daß sie bei großen Spannweiten unter dem Einfluß der
Windkräfte zu Schwingungen neigen, was darauf zurückzuführen ist, daß die Tragseile
infolge ihres großen Durchhanges sehr beweglich sind. Gegenläufige Schwingungen
der beiden Tragseile führen zu Torsionsschwingungen der Fahrbahn, die sogar durch
gleichmäßigen @N"indangriff verursacht und verstärkt werden können.
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Die Erfindung zeigt einen neuen Weg zum Bau von Idängebrücken aus
Spannbeton und besteht darin, daß eine oder mehrere in Richtung ihrer Längsachse
nach c#iiier Seillinie geformte Spannbetonplatten zwischen zwei Widerlagern bzw.
zwischen Widerlagern und/ oder Pfeilern gespannt und auf ihrer ganzen Länge oder
auf einem Teil derselben entweder selbst als f@ a hrbahnplatte oder als tragende
Unterkonstruktion für diese ausgebildet sind.
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Bei der Brücke nach der Erfindung werden dadurch, daß Tragseil und
Fahrbahnkonstruktion in einer Platte vereinigt sind, großeErsparnisse erreicht.
Die tragenden Stähle sind in der unter Druckvorspannnng stehenden Betonplatte rostsicher
eingehüllt. Sie sind durch die Betonummantelung auch gegen Spanmingsschwankutigen
geschützt, da diese nur in dem Maße eintreten können, wie es die Betonummantelung
zulädt. Die Ausnutzbarkeit der Stähle hängt in erster Linie von der Größe der Spannungsschwankungen
ab, «-elche sie im Gebrauchszustand erleiden. und erst in zweiter Linie von der
absoluten Größe der Spannung. Dementsprechend können die in eine gedrückte Betonkonstruktion
einbetonierten Stähle wesentlich höher beansprucht werden als z. B. frei hängende
Stähle von Stahlhängebrücken, und deswegen kann ein gemäß der Erfindung ausgebildetes
Spannbetonhängeband mit Einem viel größeren Radius ausgeführt sein als ein Drahtseil.
So ist es möglich, die nach einer Seillinie geformte Spannbetonplatte so flach zu
spannen, daß ihr Isrümmungsradius den Trassierungsgrundsätzen einer modernen Schnellfahrbahn
genügt.
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Eine besonders einfache Ausführungsform der Hängebrücke aus Spannbeton
besteht darin, daß man die Spannbetonplatte zwischen zwei Widerlager spannt. Berechnungen
haben ergeben, daß man hierbei Krümmungsradien bis zu 3000 m anwenden und bei Begrenzung
der Steigung auf 10°/o Spannweiten von 600 m erreichen kann. Es ist aber auch möglich,
eine solche Brücke nur 300 m weit zu spannen. Dabei betragen dann die größte Steigung
5 % und der Durchhang nur 3,75 m. Wenn größere Längen zwischen den Widerlagern
zu überspannen sind, kann die Brücke auch über Pfeiler geführt werden.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung können die Spannglieder
der Spannbetonplatte oder der Spannbetonplatten in den Widerlagern verankert sein,
die ihrerseits mit dem Baugrund durch lotrechte Spannstäbe verspannt sind.
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An den Pfeilern werden zweckmäßig in Richtung der Brückenlängsachse
nach beiden Seiten 1Lragarme angeordnet, deren Obergurte eine der Fahrbahngradiente
entsprechende Isuppenform erhalten. Die Kragarme bestehen vorteilhaft aus einem
vorgespannten Gittertragwerk, dessen Untergurte von den Pfeilern aus schräg nach
oben verlaufen und an der Spannbetonplatte enden. Das Gittertragwerk besteht dabei
zweckmäßig aus lotrechten Stäben und aus vor der Pfeilerachse nach dem Untergurt
zu abfallenden Diagonalstäben, deren @i eigungswinkel gegen die Waagerechte etwa
entgegengesetzt gleich dem des Untergurtes ist.
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Die Herstellung einer Hängebrücke nach der Erfindung mit als Gittertragwerke
ausgebildeten, an den
Pfeilern angeordneten Kragarmen erfolgt vorteilhaft
durch Freivorbau der Untergurte und dadurch, daß unmittelbar nach der Herstellung
eines Untergurtabschnittes die zugehörigen -Diagonal- und Vertikal-Stäbe in normaler
Rüstung hergestellt werden. _. ,-Weitere Einzelheiten der Erfindung und der mit
derselben erreichten Vorteile ergeben sich- aus der Beschreibung eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles der Hängebrücke aus Spannbeton.
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Fig. 1 ist die Ansicht der Gesamtkonstruktion; Fig.2 zeigt in größerem
Maßstabe einen Pfeiler mit beidseitigen Kragarmen während der Herstellung der Kragarme;
Fig. 3 stellt einen Querschnitt und Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Teil der
Spannbetonplatte dar; Fig. 5 zeigt die Verankerung der Spannglieder der Spannbetonplatte
im Widerlager und dieVerankerung des Widerlagers im Baugrund.
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Bei der dargestellten Hängebrücke nach der Erfindung ist die nach
einer Seillinie geformte Spannbetonplatte 1 zwischen zwei Widerlagern 2, von welchen
nur eines dargestellt ist, und über zwei Pfeiler 3 gespannt. An den Pfeilern -sind
Kragarme angeordnet, deren Obergurte kuppenförmig ausgebildet sind. Die Fahrbahn
ist wellenförmig trassiert. Die Krümmungsradien betragen in der Wanne etwa 2500
m und in der Kuppe etwa 2000 m.
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Die Kragarmkonstruktion besteht aus einem vorgespannten Gittertragwerk,
dessen Untergurte 4 von den Pfeilern 3 aus schräg nach oben verlaufen und an der
Spannbetonplatte 1 enden. Das Gittertragwerk selbst ist aus lotrechten Stäben 5
und aus von den Pfeilern 3 nach dem Untergurt 4 zu abfallenden Diägonalstäben
6 gebildet.
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Für die Herstellung der Spannbetonhängebrücke ist ein Hilfssteg erforderlich,
welcher in üblicher Weise an zwei Seilen hängend ausgeführt wird. Nach Auslegen
und Zusammenmuffen der einzelnen Spannstangen auf einem Ufer werden diese einzeln
mittels Winden über den Hilfssteg bis zum andern Ufer gezogen, angespannt und auf
die Widerlager und Pfeiler abgelegt, wo sie in Reihen neben- und übereinander mittels
Abstandhalter so angeordnet werden, daß der Betoniervorgang einwandfrei durchgeführt
werden kann. Beispielsweise sind bei der dargestellten Brücke fünf Lagen Spannglieder
vorgesehen. An den Widerlagern werden die Spanngliedpakete im wesentlichen der nach
so auseinandergezogen, daß Verankerungen mit ausreichendem gegenseitigem Abstand
angebracht werden können.
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Um das erforderliche Reibungsgewicht für die Verankerung des Horizontalzuges
in den Widerlagern zu erhalten, wird etwa die gleiche Anzahl Spannstäbe 8, wie sie
in der Spannbetonplatte benötigt werden, in lotrechter Richtung gegen den z. B.
aus Fels bestehenden Baugrund gespannt, so daß sie mit ebenso großer Kraft von oben
auf das aus Beton bestehende Widerlager drücken -,vie die Spannglieder der Platte
in waagerechter Richtung. Die Resultierende der Kraft geht dann unter 45° in den
Baugrund.
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Die ausgelegten Spannglieder werden von ihren Verankerungen aus in
ihrer Länge so eingestellt, daß sie nach beendigtem Belasten, Einbetonieren und
Spannen sowie nach dem beendigten Schwinden und Kriechen die richtige Höhenlage
haben. Das ausgelegte Spanngliedpaket muß zunächst-durch Kiesballast 1@elastet werden,
damit die Stähle ihre größte Spannung erhalten. Anschließend wird von der Mitte
des Durchhanges beginnend und nach den Auflagern hin fortschreitend das Spanngliedpaket
einbetoniert, wobei das für die Betonherstellung, benötigte Material dem Ballast
entnommen wird. Nach Erhärten des Betons- wird der verbliebene Ballast abgeworfen,
wodurch die Spannglieder sich zusammenziehen und der Beton die gewünschte Druckvorspannung
erhält. Es muß so viel Ballast vorhanden sein, daß die Druckvorspannung auch nach
Beendigung des Schwindens undKriechens indergewünschtenGrößevorhanden ist.
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Bei Temperaturänderungen ändert sich der Durchhang der Spannbetonplatte
und mit ihm der Winkel zwischen der Platte und dem jeweiligenAuflager. Für diese
Winkeländerung muß am Ende des Auflagers ein Sattel geschaffen werden, auf welchem
sich das Hängeband abrollen kann, ohne unzulässige Biegespannungen zu erleiden.
Diese Konstruktion entspricht dem Sattel, den jede Hängebrücke am Pylon erhalten
muß.
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Gegenüber Verkehrslasten ist die vorgeschlagene Hängebrücke wegen
ihrer großen Dehnungssteifigkeit und wegen ihres großen Horizontalzuges sehr unempfindlich.
Ihre Durchbiegungen betragen nur einen Bruchteil der Durchbiegungen einer Stahlhängebrücke.
Dies sind auch die Gründe, warum die Brücke viel weniger zu Schwingungen neigt als
eine Stahlhängebrücke, ganz abgesehen davon, daß wegen der geringen Dicke des Hängebandes
die Windangriffsfläche klein ist.
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Bei Belastung nur einer Brückenöffnung durch Verkehr wird der Anstieg
der Zugkraft des Spannbetonhängebandes nicht von den Pfeilern, sondern durch die
Nachbarfelder aufgenommen. Dabei muß eine kleine horizontale Verschiebung der Pfeiler
eintreten, damit sich in den unbelasteten-Feldern der Durchhang verringert und damit
die Zugkraft anwächst. Die Verschieblichkeit der Pfeiler wird durch die besondere
Art der Gründung auf einer größeren Zahl von schlanken, in einer Achse quer zur
Brücke stehenden Einzelpfählen gewährleistet. Die elastische Nachgiebigkeit der
Pfeiler ist auch bei anderen unbeab. sichtigten Horizontalstößen, z. B. bei Erdbeben
oder bei Anprall von Schiffen, vorteilhaft. Die etwa 40 m langen Pfähle werden an
ihrem Fuß- und Kopfende eingespannt, um die Knicksicherheit zu steigern. Die Fußeinspannung
erfolgt entweder unmittelbar im Meeresboden oder bei Felsuntergrund in einer unter
Wasser betonierten Fußplatte. Die Pfähle werden nach bekannten Verfahren hergestellt,
und zwar werden sie als Hohlkörper abgesenkt und dann von oben ausbetoniert. Ihre
Kopfplatte wird bereits vor Herstellung der Pfähle eingeschwommen und dient zur
Führung beim Absenken der Pfähle.
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Nach dem Ausbetonieren der Kopfplatte, die zugleich die Fundamentplatte
für den Pfeiler bildet, werden die beiden Pfeilerschäfte bis in die Höhe des Untergurtes
der Kragarme errichtet. Von diesem Zeitpunkt an beginnt der abschnittsweise Freivorbau
der Untergurte symmetrisch nach beiden Seiten hin. Dabei eilt der Freivorbau der
Untergurte jeweils um einen Vorbauabschnitt von etwa 7 m Länge voraus, während unmittelbar
dahinter die Diagonalen und Vertikalen und schließlich auch der Obergurt betoniert
werden. Die Diagonale, die unmittelbar hinter dem jeweiligen Vorbauabschnitt angeschlossen
ist, muß stets auf ganzer Länge, d. h. auch im Bereich des Pfeilerschaftes hergestellt
werden, um zusammen mit dem Untergurt eine Fachwerkwirkung des Kragarmes zu ermöglichen.
Die Wandstäbe und der Obergurt können auf dem voreilenden Untergurt mit normaler
Rüstung hergestellt werden. Nach dem Erhärten eines
Vorbauabschnittes
des Untergurts wird dieser durch Spannglieder vorgespannt und dadurch tragfähig,
so daß der Vorbauwagen um einen Abschnitt weiter vorgefahren werden kann. In der
beschriebenen Weise wird der ganze Fachwerkträger hergestellt.