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Verfahren zum Vorspannen statisch unbestimmter Verbundträger, insbesondere
Brückenträger Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorspannen statisch unbestimmter
Verbundträger, insbesondere Brückenträger, bei dem der Stahlträger als Durchlaufträger
montiert und auf diesen den Beton aufgebracht wird.
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Es ist bekannt, statisch unbestimmte Verbundträger durch Erzeugen
von Druckspannungen in der aufgebrachten Betonplatte mittels Umlagerung der Biegemomente
vorzuspannen. Dies geschieht meistens durch Anheben der Stahlträger vor dem Betonieren
unter Verwendung verschiedenartiger Montage-Hüfsunterstützungen, die nach dem Erhärten
des Betons abgesenkt werden, so daß in den Verbundträgern Biegemomente entstehen,
welche in der Betonplatte Druckspannungen erzeugen.
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Dieses bekannte Verfahren ist bei Anordnung der Verbundträger in großer
Höhe und bei sehr langen Verbundträgern, beispielsweise bei hohen und langen Brückenkonstruktionen,
infolge des erforderlichen großen Aufwandes an Hilfsmitteln kostspielig oder gar
nicht ausführbar. Hinzukommt ein erheblicher Zeitaufwand für die Montage.
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Bekannt ist auch ein Vorspannverfahren für statisch bestimmte Verbundträger,
bei dem die Obergurte der hintereinanderliegenden Trägerstränge zugfest miteinander
verbunden und in die Untergurte Druckkräfte eingeleitet werden. Da die nach diesem
Verfahren vorgespannten einzelnen Trägerstränge immer Balken auf zwei Stützen sein
müssen und auch die Betonplatten an jedem Trägerauflager durch eine Fuge unterbrochen
werden muß, erlaubt es dieses Verfahren nicht, die Träger als Durchlaufträger auszubilden
und die damit verbundenen Vorteile auszunutzen.
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Weiter ist ein Verfahren zum Vorspannen von durchlaufenden Verbundträgern
bekanntgeworden, bei dem die fertig zusammengebaute Stahlkonstruktion über den Stützen
angehoben und dann die Fahrbahntafel betoniert wird. Nach dem Erhärten des Betons
wird die so entstandene Verbundkonstruktion wieder abgesenkt, wodurch im Beton Druckspannungen
erzeugt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit geringen Hilfsmitteln
durchzuführendes Verfahren zum Vorspannen statisch unbestimmter Verbundträger zu
schaffen, die eine große Länge haben und in großer Höhe angeordnet sind oder über
Gewässer führen.
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Die Erfindung besteht darin, daß nach dem Erhärten des Betons der
Verbundträger in mehrere Abschnitte aufgetrennt und die an der oder den Trennstellen
vorhandenen Biegemomente durch Verkleinern oder Vergrößern der oberen und/oder unteren
Gurtkräfte geändert und anschließend die Trägerabschnitte wieder biegesteif miteinander
verbunden werden.
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Das Verfahren nach der Erfindung hat zunächst den Vorteil, daß auch
sehr lange und in großer Höhe angeordnete durchlaufende Verbundträger ohne aufwendige
Hilfsmittel und ohne Stützenhebungen und -senkungen vorgespannt werden können. Auch
brauchen keine Montage-Hilfsunterstützungen, die insbesondere bei Brückenkonstruktionen
in großer Höhe einen sehr großen Material- und auch Zeitaufwand erfordern, angeordnet
zu werden. Das Verfahren läßt sich also auch da anwenden, wo bisher infolge schwierigen
Geländes oder wegen eines Gewässers ein Aufstellen der Montage-Hilfskonstruktionen
nicht möglich war.
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Das Verfahren ist für alle über mehr als zwei Stützen durchlaufenden,
statisch unbestimmten Systeme anwendbar.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an mehreren Ausführungsbeispielen
an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 bis 4 die Träger einer Verbundbrücke,
deren Trennstellen über den Stützen liegen, in Seitenansicht während der einzelnen
Verfahrensschritte, Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem die Trennstellen
zwischen den Stützen angeordnet sind, Fig. 6 einen Ausschnitt aus der Fig. 5 in
vergrößertem Maßstab mit angesetzter Druckpresse und
Fig.7 ein weiteres
Ausführungsbeispiel, bei dem die Durchlaufträger an zwei Stellen geöffnet sind und
die Trägerabschnitte mittels Montage-Hilfsunterstützungen montiert werden, zeigt.
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Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist der durchlaufende Stahlträger 1
auf die Innenstützen 6 sowie auf die Endstütze 7 aufgelegt. Er besteht aus mehreren
Abschnitten 2, 3, 4, 5, welche durch Laschen 8, 9 an den Trennstellen
10 miteinander verbunden sind. Die Trennstellen 10 sind dabei so ausgebildet,
daß jeweils das abgestützte Abschnittsende eine etwa horizontal verlaufende Stützfläche
10 a aufweist, auf welcher das benachbarte Abschnittsende abgestützt ist.
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Auf die so vorbereiteten Abschnitte 2, 3, 4, 5 wird sodann der Beton
11 aufgebracht, wobei zweckmäßig dafür Sorge getragen wird, daß im Bereich der Trennstellen
10 Fugen 12 im Beton verbleiben (Fig. 2).
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Nach dem Erhärten des Betons werden die Abschnitte 2, 3, 4, 5 vorgespannt,
wie Fig. 3 zeigt. Durch Lockern oder Entfernen der Laschen 8, 9 wird eine Verminderung
der Gurtkräfte, gegebenenfalls bis zum Erreichen des spannungslosen Zustandes, an
den Trennstellen 10 herbeigeführt. Aber auch eine Änderung der Gurtkräfte bis zum
entgegengesetzten Vorzeichen ist erforderlichenfalls möglich, so daß in die Gurte,
die vorher auf Zug beansprucht waren, jetzt Druckkräfte eingeleitet werden. Schließlich
können die vorhandenen Gurtkräfte auch vergrößert werden. Das Maß der Verkleinerung
oder der Vergrößerung der Gurtkräfte richtet sich nach dem gewünschten Zweck (Druckvorspannung
der Betonplatte, günstige Momentenumlagerung usw.) und den Grenzen, die durch die
zulässigen Beanspruchungen und eine wirtschaftliche Bemessung gegeben sind.
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Durch die völlige oder teilweise Verminderung oder zusätzliche Vergrößerung
der Gurtkräfte werden die Biegemomente verlagert, und durch das Maß der Verminderung
oder Vergrößerung wird die gewünschte Druckvorspannung der Betonplatte und eine
zweckmäßige Verteilung der Biegemomente erreicht.
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Beim Öffnen der unter Spannung stehenden Trennstellen 10 ist darauf
zu achten, daß keine stoßartige Beanspruchung im Durchlaufträger erfolgt. Dies kann
durch Spindeln, Pressen, nachstellbare Zuganker, Spannstähle od. dgl. erfolgen.
In dem Zustand mit geänderten Gurtkräften werden dann die Enden der Abschnitte 2,
3, 4, 5 durch Laschen 13, Schweißnähte od. dgl. fest miteinander verbunden und die
Fugen 12 in der Betonplatte geschlossen. Diese endgültige Lage des Verbundträgers
ist in Fig .4 dargestellt. 1n den Bereichen, in denen die Betonplatte durch die
spätere Belastung infolge Nutzlast, Schwinden, Kriechen und Temperatur Zugspannungen
erhält, wird durch Anordnen von Spanngliedern 14 eine zusätzliche Vorspannung aufgebracht,
die zugleich die nachträglich betonierten Fugen 12 der Betonplatte überbrückt.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt.
Die Trennstellen 23 sind hier nicht über den Stützen, sondern zwischen zwei Innenstützen
18 angeordnet. Die Lage der Trennstellen 23 richtet sich nach dem Maß der gewünschten
Vorspannung und der für eine wirtschaftliche Bemessung des Trägers günstigsten Verteilung
der Biegemomente.
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Die Anordnung der Trennstellen 23, das Vorspannen der Abschnitte 15,
16, 17 über den Innen- und Endstützen 18, 19, das Verbinden mittels der Gurtlaschen
22, 24, das Aufbringen der Betonplatte 20, das Verkleinern oder Vergrößern der Gurtkräfte,
das endgültige biegefeste Verbinden der Abschnitte und das Schließen der Fugen 21
im Beton geschieht in der gleichen Weise, wie es für das Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1 bis 4 beschrieben worden ist.
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Der in Fig. 6 in Vergrößerung dargestellte Bereich der Trennstelle
23 läßt erkennen, wie das Verkleinern und Vergrößern der Gurtkräfte nach dem Erhärten
der Betonplatte 20 beispielsweise mittels einer hydraulischen Druckpresse
25 vorgenommen wird. Diese Druckpresse 25 wird nach Entfernen der Gurtlaschen 22
so weit ausgefahren, bis in der Betonplatte 20 die gewünschte Druckspannung herrscht.
Für die dabei entstehende waagerechte Verschiebung zwischen den Enden der Abschnitte
16, 17 ist auf der Stützfläche 23 a ein Rollenlager angeordnet, welches ein leichtes
seitliches Gleiten erlaubt. In der Endstellung werden die Abschnitte 16, 17 sodann
biegefest miteinander verbunden und die Fugen 21 geschlossen.
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Fig. 7 zeigt einen über zahlreiche Stützen 29, 30 durchlaufenden Verbundträger,
bei welchem die Trennstellen 33 so angeordnet sind, daß die einzelnen Trägerabschnitte
26, 27, 28 über vier und fünf Stützen 29, 30 durchlaufen. Dabei werden die Trägerabschnitte
26, 27, 28 in an sich bekannter Weise mittels Montage-Hilfsunterstützungen 34 angehoben.
Nach dem Erhärten der Betonplatten 31 werden die Trägerabschnitte 26, 27, 28 durch
Absenken der Hilfsunterstützungen 34 und durch Ändern der Gurtkräfte in den Trennstellen
33 vorgespannt und dann biegefest miteinander verbunden. Schließlich werden auch
die Fugen 32 geschlossen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verfahren nach der Erfindung
zusammen mit dem bekannten Verfahren angewendet. Es ist erkennbar, daß das Vorspannen
des auf ganze Länge durchlaufenden Verbundträgers nach dem bekannten Verfahren mit
Montage-Hüfsunterstützungen nur schwierig durchführbar ist. Erst durch das Auftrennen
der Verbundträger in mehrere Trägerabschnitte läßt sich das Verfahren mit Hilfsunterstützungen
für die einzelnen Abschnitte wirtschaftlich anwenden; darüber hinaus können ohne
Schwierigkeiten in das statisch unbestimmte System in den Trennstellen 33 zusätzliche
Momente eingebracht werden.
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Die Lage der Trennstellen in den Verbundträgern läßt sich in vielfältiger
Weise den gewünschten Verhältnissen anpassen. Es besteht auch die Möglichkeit, die
Trennstellen in den Trägern nicht mit einer waagerechten Stützfläche zu versehen,
sondern nur vertikale Schnitte anzuordnen und durch geeignete Anordnung von Gelenken
oder seitlich verschiebbaren Laschen dafür Sorge zu tragen, daß eine gegenseitige
Abstützung der Trägerabschnitte möglich ist.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann außer bei Durchlaufbalken auch
bei Fahrbahntragwerken von Hänge- und Bogenbrücken sowie bei mehrfeldrigen Rahmen
angewendet werden.