DE1144311B - Composite structure for bridges - Google Patents

Composite structure for bridges

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DE1144311B DEK34086A DEK0034086A DE1144311B DE 1144311 B DE1144311 B DE 1144311B DE K34086 A DEK34086 A DE K34086A DE K0034086 A DEK0034086 A DE K0034086A DE 1144311 B DE1144311 B DE 1144311B
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Dipl-Ing Heinrich Fricke
Dr-Ing Herbert Froehlich
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Description

Verbundtragwerk für Brücken Die Erfindung betrifft ein Verbundtragwerk für Brücken, insbesondere für Verbundfachwerkbrücken, mit elastischem Verbund und Stahlquerträgem, auf denen die Stahlbetonplatte angeordnet ist.Composite structure for bridges The invention relates to a composite structure for bridges, especially for composite truss bridges, with elastic composite and Steel cross members on which the reinforced concrete slab is arranged.

Es ist eine Stahlbrücke mitStahlbetonfahrbahnplatte bekannt, bei der zwischen einem durchgehenden Deckblech der Stahlkonstruktion und der auf dem Deckblech aufliegenden Stahlbetonplatte ein sich plastisch verhaltender Belag angeordnet ist, durch den einerseits bei kurzfristigen Belastungen eine baschfänkte `.Verbundwirkung zwischen der Fahrbahnplatte und dem Deckblech hergestellt und andererseitsRückwirkungen auf die Stahlkonstruktion durch Stöße und plastische Verformungen des Betons vermiedenwerden sollen. Erleidet dieser Belag Formänderungen, so kann er infolge seiner Plastizität nicht mehr selbständig in seine Ausgangsform zurückkehren. Es kommt je nach der Dicke und Fläche des plastischen Belages zu bleibenden Verformungen, insbesondere an den Stellen höchsten Druckes. Hohlraumbildungen unterhalb der Fahrbahndecke und Rißbildungen in der Betonplatte können die Folge sein.A steel bridge with a reinforced concrete deck slab is known in which between a continuous cover sheet of the steel structure and the one on the cover sheet a plastically behaving covering is arranged on the reinforced concrete slab, on the one hand, with short-term loads, a `` composite effect between the carriageway slab and the cover plate and, on the other hand, repercussions on the steel structure due to impacts and plastic deformation of the concrete should. If this covering suffers changes in shape, it can, as a result of its plasticity no longer return to its original form independently. It depends on the Thickness and area of the plastic covering to permanent deformations, in particular at the points of highest pressure. Cavities below the road surface and This can result in the formation of cracks in the concrete slab.

Ferner sind fachwerkartige Verbundträger bekannt, bei denen zwischen den Hauptlängsträgern und der Stahlbetonfahrbahnplatte ein elastischer Verbund in den äußersten, seitlichen Bereichen der Querträger vorhanden ist. 'Um eine gegenseitige Verschiebung der Fahrbahntafel und der Hauptlängsträger in der Fahrbahnlängsrichtung zu ermöglichen, müssen die Stäbe der Schubverbände aus hochwertigem Stahl hergestellt sein.Furthermore, lattice-like composite girders are known in which between the main longitudinal girders and the reinforced concrete deck slab an elastic bond in the outermost, lateral areas of the cross member is present. 'To a mutual Shifting of the lane board and the main side members in the longitudinal direction of the lane To make this possible, the rods of the shear convoys must be made of high-quality steel be.

Es ist weiter eine Brücke bekanntgeworden, deren Stahlbetonfahrbahn mit den Querträgern eine Verbundkonstruktion bildet- und bei der zwischen den Querträgern und den Hauptträgern keine starre Verbindung besteht. Hierzu sind die Querträger beispielsweise mittels Kugellager auf den Hauptträgern gelagert.A bridge has also become known, its reinforced concrete deck forms a composite structure with the cross members and between the cross members and there is no rigid connection to the main girders. The cross members are for this purpose For example, mounted on the main girders by means of ball bearings.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Mittel zum Herstellen des elastischen Verbundes zwischen der Stahlbetonplatte und dem Stahlquerträger eines Verbundtragwerkes für Brücken, insbesondere für Verbundfachwerkbrücken, zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwecks Herstellung eines elastischen Verbundes zwischen der Stahlbetonplatte und dem oder den Stahlquerträgern zwischen dem Obergurt des bzw. der Stahlquerträger und der Stahlbetonplatte mindestens ein mit dem bzw. den Stahlquerträgem und der Stahlbetonplatte zugfest verbundener Körper aus stark elastisch nachgiebigem Werkstoff, z. B. Gummi od. dgl., angeordnet ist. Durch die Erfindung wird erreicht, daß auch bei langfristigen Belastungen die Verbundwirkung infolge der elastischen Schubverbindung, zwischen Stahlbetonplatte und Stahlträger erhalten bleibt, trotzdem aber eine Bewegung infolge genseitiger Formänderungen von Stahlbetonplatte und Stahlquerträger; z. B. durch Temperaturänderungen; wegen des elastischen Verhaltens des für den Körper verwendeten Werkstoffes trennungsfrei erfolgen kann. Durch Aufrechterhalten der Verbundwirkung zwischen Stahlbetonplatte und Stahlquerträger@ wird auch bei lang andauernder Belastung das Auftreten von Zugspannungen und die damit verbundene Rißbildung im Beton vermieden. Ferner hat die Ausbildung des Verbundtragwerkes nach der Erfindung den Vorteil, daß bei Verformungen der Stahlbetönplatte Relativbewegungen derselben'gegenüber dein Stahlquerträger ausschließlich von dem elastisch nachgiebigen Lagerkörper aufgenommen werden und dennoch der Verband zwischen der Platte und dem Träger in jedem Fall erhalten bleibt. Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß hochwertige Stähle eingespart werden und daß die Stahlbetonplatte durch die elastischen Körper sich in der zum Querträger senkrechten Richtung elastisch bewegen kann. Hierdurch werden Stöße gemindert, die von Fahrzeugen beim Befahren der Stahlbetonplatte verursacht werden.The object of the invention is to provide the means for producing the elastic Composite between the reinforced concrete slab and the steel cross member of a composite structure for bridges, especially for composite truss bridges. This is according to the invention achieved in that for the purpose of producing an elastic bond between the Reinforced concrete slab and the steel cross member (s) between the top flange of the the steel cross member and the reinforced concrete slab at least one with the steel cross member (s) and the reinforced concrete slab tensile strength connected body made of highly resilient Material, e.g. B. rubber od. Like. Is arranged. The invention achieves that even with long-term loads the composite effect due to the elastic Shear connection, between reinforced concrete slab and steel girder, is retained anyway but a movement as a result of mutual changes in the shape of the reinforced concrete slab and steel cross member; z. B. by temperature changes; because of the elastic behavior of the body The material used can be carried out without separation. By maintaining the The composite effect between the reinforced concrete slab and the steel cross member @ will also be long continuous stress the occurrence of tensile stresses and the associated cracking avoided in concrete. Furthermore, the formation of the composite structure according to the invention the advantage that when the reinforced concrete slab is deformed, it moves relative to one another your steel crossbeam was taken up exclusively by the elastically flexible bearing body and yet the association between the plate and the carrier in each case preserved. Further advantages of the invention are that high quality Steels are saved and that the reinforced concrete slab by the elastic body can move elastically in the direction perpendicular to the cross member. Through this shocks caused by vehicles when driving on the reinforced concrete slab are reduced will.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß mit der Ober- und Unterseite des elastischen Körpers je eine Stahlplatte fest verbunden, beispielsweise bei einem Lagerkörper, der aus Gummi besteht, aufvulkanisiert ist und daß die eine Stahlplatte an der Stahlbetonplatte und die andere Stahlplatte mit Schrauben auf dem Obergurt des Stahlquerträgers befestigt ist. Hierdurch entsteht ein in sich geschlossener Körper. Zum Befestigen werden Dübel an die obere Stahlplatte des Körpers geschweißt und in die Stahl- Betonplatte eingebettet. Es@Ü#@ auch 'die Möglichkeit, die zur Stahlbetonplatte gehörige Stahlplatte. in den Beton einzulassen. Dadurch werden die Dü"bei eiugespart und kann an Bauhöhe gespart werden.A further development of the invention is that with the upper and underside of the elastic body are each firmly connected to a steel plate, for example is vulcanized in a bearing body made of rubber and that the one Steel plate on the reinforced concrete plate and the other steel plate with screws is attached to the top chord of the steel crossbeam. This creates an in-itself closed body. To fix it, dowels are used on the upper steel plate of the body welded and in the steel Concrete slab embedded. It @ Ü # @ too '' the possibility of the steel plate belonging to the reinforced concrete slab. embed in the concrete. As a result, the nozzle is saved and the overall height can be saved.

i' In. manchen, . Alen kann es erforderlich sein, die zugleich als Fahrbahn dienende, z. B. aus Spanni#tton hwtohdnde.ätahlbetonplatte auf den Stahlquerträgern gegen Verschieben in. der waagerechten Richtung zu sichern. ' Zii diesem Zweck wird bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Stahlbetonplatte in der Längsmitte fegt- . .beispielsweise mittels eines Dübels od. dgl., mit dem betreffenden Stahlquerträger verbunden.i 'in. some,. Alen it may be necessary to also use the roadway, z. B. made of Spanni # tton hwtohdnde.Etreinforced concrete slab on the steel cross members to prevent shifting in the horizontal direction. For this purpose, in a further embodiment of the invention, the reinforced concrete slab is swept in the longitudinal center. . For example by means of a dowel or the like. Connected to the steel cross member in question.

Schließlich kann man die Stahlbetonplatte auch dadurch gegen Verschieben sichern, daß .auf dem Obergurt desjenigen Stahlquerträgers, der unter der Längsmitte der Stahlbetonplatte liegt, beiderseits der Stahlbetonplatte je eine Konsole befestigt und in der Betonplatte ein Haltestab gelagert wird, dessen Enden durch vertikale Langlöcher der Konsolen ragen, und daß auf den Ende. ',des; Haltestabes je eine Anschlagscheibe angeordnet wird. Bei beiden Bauformen kann die Stahlbetonplatte sich. `auf den elastischen Körpern nach beiden Brückenenden hin unbehindert ausdehnen. Bei der ietztenAusführungsform ist die Stahlbetonplatte durch den in den Langlöchern der Konsolen geführten faltestab mit den Stahlquerträgern verbunden und kann sich elastisch in. der senkrechten Richtung bewegen.Finally, you can prevent the reinforced concrete slab from moving ensure that .on the top belt of that steel crossbeam that is below the longitudinal center the reinforced concrete slab, a bracket is attached to both sides of the reinforced concrete slab and in the concrete slab a support rod is stored, the ends of which by vertical Long holes of the consoles protrude, and that on the end. ',of; Holding rod each one Stop disc is arranged. In both designs, the reinforced concrete slab themselves. `` Stretch unhindered on the elastic bodies towards both ends of the bridge. In the last embodiment, the reinforced concrete slab is through the in the elongated holes the console-guided folding rod is connected to the steel cross members and can be move elastically in the vertical direction.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung wiedergegebenenAusführungsbeispieles beschrieben; `in der , ..The invention is described below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing described; `in the, ..

Fig. 1 einen ' zwischen zwei - Stahlquerträgern geführten Querschnitt durch eine Verbundfachwerkbrücke, Fig. 2 die Draufsicht auf die Brückenmitte nach Fig.1. Fig. 3 Beinen .Schnitt ^in de Ebene 11I-411 in Fig.1: durch zwei Quertz$ger; Fig: 4 die linke' Hälfte des in der Brückenmitte befindlichen Querträgers im Längsschnitt in der Ebene IV-IV der Fig: 2 und Fig. 5 eine Seitenansicht der Konsole nach Fig. 4 zeigt.1 shows a cross section guided between two steel cross members by a composite truss bridge, Fig. 2 shows the plan view of the middle of the bridge Fig. 1. Fig. 3 legs .Section ^ in the plane 11I-411 in Fig. 1: through two Quertz $ ger; 4 shows the left half of the cross member located in the middle of the bridge in a longitudinal section in the plane IV-IV of FIGS. 2 and 5, a side view of the console according to FIG. 4 shows.

Die Fig.1 und '2 zeigen in vereinfachter Darstellung eine Verbundfachwerkbrücke. Diese weist Stahlquerträger 1 auf, die an den Untergurten 2 angeschlossen sind, welche durch Diagonalen und durch Pfosten 3 mit den Obergärten 4 verbunden sind. Als Fahrbahn dient eine vorgespannte Stahlbetonplatte 5. Zwischen dem Obergurt 1 a jedes der Stahlquerträger 1 und der Stahlbetonplatte it ein aus stark elastisch nachgiebigem Stoff, wie' Gummi od. dgl., bestehender Körper 6 angeordnet. Durch ` diesen elastischen. Körper, der auch aus einem @dastischen Kunststoff bestehen kann, werden Rückwirkungen auf den Stahlbetonträger ausgeschaltet, die .durch. plastische Verformungen der Stahlbetonplatte, beispielsweise infolge Kriechens und Schwindens des Betons; auftreten können. Zugleich werden durch den elastischen Körper Stöße gemindert oder aufgehoben; °' die durch Fahrzeuge beim Befahren der Brücke entstehen.FIGS. 1 and 2 show a composite truss bridge in a simplified representation. This has steel cross members 1, which are connected to the lower chords 2, which are connected to the upper gardens 4 by diagonals and posts 3. A pre-stressed reinforced concrete slab 5 serves as the roadway. Between the top chord 1 a, each of the steel cross members 1 and the reinforced concrete slab is a body 6 made of a highly resilient material, such as rubber or the like. Through this elastic. Body, which can also consist of a @dastic plastic, the repercussions on the reinforced concrete beam are eliminated. plastic deformation of the reinforced concrete slab, for example as a result of creep and shrinkage of the concrete; may occur. At the same time, shocks are reduced or eliminated by the elastic body; ° 'caused by vehicles driving on the bridge.

Wie besonders aus Pig. 3 hervorgeht, ist mit der Ober- und Unterseite des elastischen Körpers 6 je eine Stahlglatte 7 bzw. 8 fest verbunden. Diese Stahlplatten .sind bei deinem Körper, der aus Gummi besteht, auf dnesen@laniert. Die Stahlplatte 7 ist durch D" beI 9!i# u ml ;'der' Stahlbetanplaite 5 fest verbünden. Beim Herstellen des Verbundträgers werden die Dübel 9 auf die Stahlplatte 7 aufgeschweißt und beim Betonieren in die Stahlbetonplatte eingebettet. Die Stahlplatte 8 wird mit Stiftschrauben 10 und Muttern 11 auf dem Obergurt 1 a des Stahlquerträgers 1 befestigt. Gegebenenfalls kann auch die Stahlplatte 7 unmittelbar in den Beton eingelassen werden, wodurch die aufzuschweißenden Dübel eingespart werden und die Bauhöhe des Verbundträgers herabgesetzt wird.How special from Pig. 3, a steel slat 7 and 8 is firmly connected to the top and bottom of the elastic body 6. These steel plates are lined on your body, which is made of rubber. The steel plate 7 is firmly connected by means of the 'reinforced concrete plate 5. When the composite beam is produced, the dowels 9 are welded onto the steel plate 7 and embedded in the reinforced concrete plate during concreting. The steel plate 8 is embedded with studs 10 and nuts 11 are attached to the top flange 1a of the steel crossbeam 1. If necessary, the steel plate 7 can also be embedded directly into the concrete, which saves the dowels to be welded on and reduces the overall height of the composite beam.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist es besonders bei Verbundfachwerkbrücken erforderlich, die zugleich als Fahrbahn dienende Stahlbetonplatte auf den Stahlquerträgern gegen Verschieben in waagerechter Richtung zu sichern. Hierzu. kann in der Mitte der Stahlbetonplatte eine feste Verbindung, beispielsweise mittels eines Dübels, zwischen der Stahlbetonplatte und dem betreffenden Stahlquerträger dienen. Die Stahlbetonplatte ist dann in der Mitte gegen Vorschieben gesichert, kann sich im übrigen aber auf den elastischen Körpern nach beiden Brückenenden hin unbehindert ausdehnen.As already mentioned at the beginning, it is particularly important for composite truss bridges required, the reinforced concrete slab on the steel cross members, which also serves as the roadway secure against shifting in the horizontal direction. For this. can in the middle a fixed connection to the reinforced concrete slab, for example by means of a dowel, serve between the reinforced concrete slab and the relevant steel crossbeam. The reinforced concrete slab is then secured in the middle against advancement, but can otherwise be on expand the elastic bodies towards both ends of the bridge unhindered.

Eine andere Ausführungsform, mit der ein Verschieben der Stahlbetonplatte auf den Stahlquerträgern verhindert wird, ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel wird bei demjenigen Querträger angewendet, der in der Mitte der Stahlbetonplatte, also in Brückenmitte liegt.Another embodiment with which a shifting of the reinforced concrete slab is prevented on the steel cross members is shown in Figs. This Embodiment is applied to the cross member that is in the middle the reinforced concrete slab, i.e. in the middle of the bridge.

Die Fig. 4 zeigt nur die linke Hälfte dieses Trägers; seine rechte Hälfte ist in gleicher Weise in spiegelbildlicher Anordnung ausgebildet. Auf dem Obergurt la des Stahlquerträgers 1 ist neben der Stahlbetonplatte 5 eine Konsole 12 so angeschweißt, daß zwischen der Stahlbetonplatte und der Konsole ein Spalt 13 frei bleibt. Dieser Spalt gestattet Ausdehnungen des Betons, so daß unerwünschte Spannungen vom Verbundträger ferngehalten werden. In. der Stahl-. Betonplatte ist ein Haltestab-14 derart gelagert, daß sein Ende 14 a durch ein. vertikales Langloch 15 der Konsole ragt. Auf dem Ende 14a ist außerhalb der Konsole eine Anschlagscheibe 16 angeordnet. Diese Anschlagscheibe ist auf einem Bund des Haltestabes gelagert und wird von einem Keil 17 gehalten.Fig. 4 shows only the left half of this carrier; its right half is designed in the same way in a mirror-inverted arrangement. On the upper chord la of the steel cross member 1 , a bracket 12 is welded next to the reinforced concrete slab 5 so that a gap 13 remains free between the reinforced concrete slab and the bracket. This gap allows the concrete to expand so that undesirable stresses are kept away from the composite beam. In. The Steel-. Concrete slab is a holding rod-14 mounted such that its end 14 a through a. vertical slot 15 of the console protrudes. A stop disk 16 is arranged on the end 14a outside the console. This stop disk is mounted on a collar of the holding rod and is held by a wedge 17.

Der in dem vertikalen Langloch 15 der Konsole 12. geführte Haltestab sichert die Stahlbetonplatte in der Mitte gegen Verschiebungen in Längsrichtung der Brücke und ermöglicht mittels der elastischen Körper Bewegungen der Betonplatte in senkrechter Richtung.The holding rod guided in the vertical elongated hole 15 of the console 12 Secures the reinforced concrete slab in the middle against displacement in the longitudinal direction the bridge and enables movements of the concrete slab by means of the elastic body in the vertical direction.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verbundtragwerk für Brücken, insbesondere für Verbundfachwerkbrücken, mit elastischem Verbund und Stahdquerträgem, auf denen die Stahlbetonplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, d'aß zwecks Heustellung eines elastischen. Verbundes zwischen der Stahlbetonplatte (5) und dem oder den Stahlquerträgern (1) zwischen dem Obergurt (1 a) des bzw. der Stahlquerträger (1) und der Stahlbetonplatte (5) mindestens ;ein mit dem bzw. 'den Stahlquerträgern (1) und der Stahlbetonplatte (5) schubfest verbundener Körper (6) aus stark elastisch nachgiebigem Werkstoff, z. B. Gummi od. dgl., angeordnet ist. PATENT CLAIMS: 1. Composite structure for bridges, especially for Composite truss bridges, with elastic composite and steel cross girders on which the Reinforced concrete slab is arranged, characterized in that d'ass for the purpose of hay storage an elastic one. Composite between the reinforced concrete slab (5) and the or the Steel cross members (1) between the top chord (1 a) of the steel cross member (s) (1) and the reinforced concrete slab (5) at least one with the steel cross members (1) and the reinforced concrete slab (5) rigidly connected body (6) made of highly elastic compliant material, e.g. B. rubber od. Like. Is arranged. 2. Verbundtragwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d'aß mixt der Ober- und Unterseite des Körpers (6) je eine Stahlplatte (7, 8) fest verbunden; beispielsweise bei einem Körper, der aus Gummi besteht, aufvulkanisiest ist und daß die eine Stahlplatte (7) an der Stahlbetonplatte (5) und die andere Stahlplatte (8) auf dem Obergurt (1 a) dies Stahlquerträgers (1) befestigt ist. 2. Composite structure according to claim 1, characterized in that d'ass mixes the top and bottom of the Body (6) each a steel plate (7, 8) firmly connected; for example at one Body made of rubber is vulcanized and that the one Steel plate (7) on the reinforced concrete plate (5) and the other steel plate (8) on the Upper chord (1 a) this steel cross member (1) is attached. 3. Verbundtragwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Stahlbetonplatte (5) gehörige Stahlplatte (7) in den Beton eingelassen ist. 3. Composite structure according to Claim 2, characterized in that the steel plate belonging to the reinforced concrete plate (5) (7) is embedded in the concrete. 4. Verbundtragwerk nach einem der 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplatte (5) in der Längsmitte fest, beispielsweise mittels eines Dübels od. dgl., mit dem betreffenden Stahlquerträger (1) verbunden ist. 4. composite structure according to one of 1 to 3, thereby characterized in that the reinforced concrete slab (5) is fixed in the longitudinal center, for example by means of a dowel or the like. Connected to the relevant steel cross member (1) is. 5. Verbundtragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Obergurt (la) desjenigen Stahlquerträgers, der unter der Längsmitte der Stahlbetonplatte (5) liegt, beiderseits der Stahlbetonplatte (5) je eine Konsole (12) befestigt ist, daß in der Stahlbetonplatte (5) ein Haltestab (14) gelagert ist, dessen Enden. durch vertikale Langlöcher der Konsolen (12) ragen;, und daß auf den Enden des Haltestabes (14) je eine Anschlagscheibe (16) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 956 687; deutsche Patentanmeldungen D 9220 V l 19 d (bekanntgemacht am 29. 1. 1953), K 8726 V119d (bekanntgemacht am 26. 3. 1953); Zeitschrift »Der Stahlbau«, 1955, S. 153, 154.5. Composite structure according to one of claims 1 to 3, characterized in that that on the top chord (la) of the steel crossbeam that is below the longitudinal center the reinforced concrete slab (5) is on both sides of the reinforced concrete slab (5) each have a console (12) is attached that a holding rod (14) is mounted in the reinforced concrete slab (5) is whose ends. protrude through vertical slots of the consoles (12); and that a stop disk (16) is arranged on each of the ends of the holding rod (14). Documents considered: German Patent No. 956 687; German Patent applications D 9220 V l 19 d (published on January 29, 1953), K 8726 V119d (announced March 26, 1953); Journal "Der Stahlbau", 1955, pp. 153, 154.
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