DE19536700A1 - Verfahren zum Spannen eines Zugglieds aus einer Mehrzahl von Einzelelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spannen eines Zugglieds aus einer Mehrzahl von Einzelelementen, wie Stahlstäben, -drähten oder -litzen, bei dem die Einzelelemente nacheinander gespannt werden.

Bauwerke oder Bauwerksteile aus Spannbeton erleiden unter der beim Spannen der Spannglieder eingetragenen Druckvorspannung Verformungen, insbesondere Stauchungen, die dann, wenn die Spannglieder einzeln oder in Gruppen nacheinander gespannt werden, zu einem Abbau der Spannkräfte in den jeweils zuvor gespannten Spanngliedern führen. Um zu erreichen, daß im Endzustand alle Spannglieder die gleiche Spannkraft aufweisen, muß gemäß üblicher Vorspanntechnik die Reihenfolge des Spannens vorausbestimmt und müssen die in jedes Spannglied einzutragenden Spannkräfte unter Berücksichtigung der jeweils eintretenden Verformungen exakt berechnet werden. Da insbesondere die für die Verformungen des Bauwerks zu treffenden Annahmen oft unsicher sind, führt dieses aufwendige Verfahren nicht immer zu einer gleichmäßigen Spannungsverteilung.

Gleiches gilt grundsätzlich auch für freie Zugglieder, wie z. B. Schrägseile für Schrägseilbrücken. Solche Zugglieder, insbesondere Schrägseile für Schrägseilbrücken, bestehen oft aus 100 oder mehr Einzelelementen, die zur Erreichung des Gebrauchszustandes gespannt werden müssen. Auch hier entstehen durch die Einwirkung der Spannkraft auf das Bauwerk, bei einer Schrägseilbrücke z. B. auf die Spitze des Pylons und den Fahrbahnträger, am Bauwerk Verformungen, die beim Aufbringen der Spannkraft berücksichtigt werden müssen. Wird die Spannkraft auf alle Einzelelemente gleichzeitig aufgebracht, was sehr aufwendige große und entsprechend schwere hydraulische Pressen erfordert, dann kann die endgültige Spannkraft unter Berücksichtigung der Verformungen ohne weiteres eingestellt werden. Werden die Einzelelemente aber einzeln nacheinander gespannt, dann vermindert sich beim Spannen eines zweiten sowie aller weiteren Einzelelemente jeweils die Spannkraft des zuvor gespannten Einzelelements bzw. aller zuvor gespannten Einzelelemente. Dies bedeutet, daß alle Einzelelemente bis auf das jeweils letzte um einen bestimmten, für jedes Einzelelement charakteristischen Betrag überspannt werden müssen.

In diesem Zusammenhang ist es bei einem Zugglied aus Stahldrahtlitzen bereits bekannt geworden, die erste gespannte Litze als "Bezugslitze" zu verwenden und mit einer Kraftmeßeinrichtung zu versehen sowie jede weitere Litze - ebenfalls unter Vermittlung einer Kraftmeßeinrichtung - jeweils auf die Spannkraft zu spannen, welche die Bezugslitze zum Zeitpunkt des Spannens der weiteren Litze besitzt (EP 0 421 862 B1). Damit muß zwar die der ersten Litze zu vermittelnde Spannkraft, die über der endgültigen Spannkraft liegt, aufgrund der zu erwartenden Verformungen des Bauwerks berechnet werden; da die den jeweils gespannten Litzen innewohnende Spannkraft aber unter diesen Litzen immer gleich ist, spiegelt die Bezugslitze immer die den bereits gespannten Litzen innenwohnende Spannkraft wieder.

Zur Durchführung dieses Verfahrens sind jedoch nicht nur Kraftmeßeinrichtungen, wie z. B. Kraftmeßdosen, erforderlich, um die Spannkraft der Bezugslitze zu jedem Zeitpunkt ermitteln und die Spannkräfte der jeweils als nächste zu spannenden Litzen auf die entsprechenden Werte einstellen zu können, sondern es muß auch die Bezugslitze zunächst vorläufig gegenüber einem die Verankerung überspannenden Stuhl verankert und am Ende des gesamten Spannvorganges zum Ausbau der Kraftmeßdose entspannt und neu gespannt werden.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache und praktikable Möglichkeit zu schaffen, um die Einzelelemente eines derartigen Zugglieds einzeln nacheinander spannen zu können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß die Minderung der Spannkräfte der zuvor gespannten Litzen beim Spannen der jeweils folgenden Litzen, einzeln oder in Gruppen, durch fortschreitende Verformungen des Bauwerks infolge der mit dem Spannen jeden weiteren Einzelelements anwachsenden Gesamtspannkraft bedingt ist. Grundgedanke der Erfindung ist deshalb, diese Verformungen zu kompensieren, und zwar dadurch, daß mit fortschreitender Verformung des Bauwerks der Abstand der Ankerscheibe zur Verankerung der Einzelelemente von der Widerlagerplatte am Bauwerk vergrößert wird. Dadurch ist es möglich, alle Spannglieder jeweils auf die gleiche, und zwar die endgültige Spannkraft zu spannen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 die Zuggliedverankerung im Endzustand.

In Fig. 1 ist eine Verankerung eines Zugglieds sowie eine Vorrichtung zur Verankerung desselben dargestellt. Das Zugglied ist der Übersichtlichkeit halber durch lediglich vier Einzelelemente, z. B. Litzen A, B, C und D symbolisiert.

Die Anwendung der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf dieses Beispiel beschränkt; vielmehr können auf diese Weise Zugglieder aus beliebig vielen Einzelelementen einzeln oder auch in Gruppen gespannt werden.

Im dargestellten Beispiel liegt an einem Bauwerksteil 1 eine Widerlagerplatte 2 an. Gegen diese Widerlagerplatte 2 stützt sich über einen Muffenring 3 eine Gewindehülse 4 ab, die an ihrem oberen Ende eine Ankerscheibe 5 trägt, in der vier ein Zugglied 6 symbolisierende Litzen A, B, C und D mittels Keilen 7 verankert werden sollen. Auf die Widerlagerplatte 2 stützt sich außerdem eine, die Ankerscheibe 5 konzentrisch umgebende zylindrische Hülse 8 ab, die an ihrem oberen Ende als kurzhubige, ringförmige hydraulische Presse 9 ausgebildet ist. Die hydraulische Presse 9 steht über eine Druckleitung 10 mit einer hydraulischen Pumpe 11 in Verbindung, die ein Manometer 12 aufweist.

Auf die Oberfläche der hydraulischen Presse 9 ist unter Zwischenschaltung einer Ringscheibe 13 eine zweite, vorläufige Ankerscheibe 14 aufgelegt, die in analoger Weise wie die Ankerscheibe 5 von den Litzen A bis D durchsetzt wird. Die vorläufige Ankerscheibe 14 trägt an ihrem Außenumfang ein Gewinde, auf das ein Gewindering 15 aufgeschraubt werden kann, der sich gegen die Ringscheibe 13 anlegt. Zwischen der endgültigen Ankerscheibe 5 und der vorläufigen Ankerscheibe 14 befindet sich eine Keilrückhalteplatte 16, die dazu dient, die der endgültigen Verankerung dienenden Keile 7 zurück- und in konstantem Abstand von der Oberfläche der endgültigen Ankerscheibe 5 zu halten.

In der in Fig. 1 dargestellten Arbeitsphase ist die Litze A gespannt, und zwar auf die Spannkraft, die sie im endgültigen System hat. Die Litze A ist gegenüber der vorläufigen Ankerscheibe 14 verankert, und zwar unter Zwischenschaltung einer Kraftmeßdose 17 mit einer Kraftanzeige 18, um jeweils ihre Spannkraft messen zu können.

Beim Spannen der - zweiten - Litze D mittels einer üblichen Einzelspannpresse 19, auch gegenüber der vorläufigen Ankerscheibe 14, tritt eine, wenn auch geringe, Verformung des Bauwerks ein, so daß sich die Spannkraft in der Litze A etwas verringert. Erfindungsgemäß wird nun diese Verformung des Bauwerks durch Ausfahren der hydraulischen Presse 9 kompensiert, so daß die in der Litze A wirkende Spannkraft konstant bleibt. Zweckmäßigerweise ist die Kraftmeßdose 17 über Kabel 20 unmittelbar mit der die hydraulische Presse 9 bedienenden Pumpe 11 verbunden, um ein automatisches Ausfahren der Presse 9 in Abhängigkeit von der Spannkraft der Litze A zu erreichen.

Ein besonderes Problem insbesondere beim Spannen von langen Litzen ist die Temperatur der Außenluft, da zu jeder Temperatur eine definierte Kraft in den Litzen gehört. Bei der Erfindung besteht die Möglichkeit, die Beaufschlagung der Presse 9 über einen Thermostat 21 zu steuern.

In entsprechender Weise wird dann mit den Litzen B und C verfahren sowie mit weiteren Litzen, da die Erfindung sich aufgabengemäß auf Zugglieder mit einer Vielzahl von Einzelelementen bezieht.

Nachdem alle Litzen gegen die vorläufige Ankerscheibe 14 unter Zwischenschaltung der hydraulischen Presse 9 gespannt sind, werden, z. B. mittels der Keilrückhalteplatte 16, die Verankerungskeile 7 in Stellung gebracht und gegebenenfalls eingetrieben. Nachdem auf diese Weise das Zugglied 6 endgültig verankert ist, kann der Druck in der hydraulischen Presse 9 abgelassen und die Kraftmeßdose zusammen mit der vorläufigen Ankerscheibe 14 ausgebaut werden.

Fig. 2 zeigt den Endzustand der Zuggliedverankerung, in der die Ankerscheibe 5 über die Gewindehülse 4 und den Muffenring 3 gegenüber der Widerlagerplatte 2 abgestützt ist. Die hydraulische Presse 9 kann belassen werden, um nachträglich Gradientenkorrekturen mit geringem Hub durchzuführen, wozu im Stand der Technik immer ein zusätzliches Gerät benötigt wurde. Um die endgültige Ankerscheibe 5 gegenüber der Presse 9 abstützen und Längenänderungen des Zugglieds 6 nachgeben zu können, ist auf ein Außengewinde an der Ankerscheibe 5 ein Spindelrohr 22 aufgeschraubt, das neben einem Innengewinde auch ein Außengewinde aufweist, auf das dann seinerseits der Gewindering 15 aufgeschraubt ist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Spannen eines Zuggliedes aus einer Mehrzahl von Einzelelementen, wie Stahlstäbe, -drähte oder -litzen, bei dem die Einzelelemente nacheinander gespannt werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Spannen eines ersten Einzelelements (A) oder einer Gruppe von Einzelelementen bis zu einer vorausbestimmten Spannkraft und vorläufiges Verankern desselben,
• b) Spannen eines zweiten Einzelelements (D) oder einer Gruppe von Einzelelementen unter Aufrechterhaltung der Spannung in dem bzw. in den zuvor gespannten Einzelelement(en) durch Kompensation der Verformung von Spannglied und Bauwerk und vorläufiges Verankern derselben,
• c) Wiederholen von b) mit den restlichen Einzelelementen,
• d) endgültige Verankerung aller Einzelelemente.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation der Verformung von Spannglied und Bauwerk während des Spannens der Einzelelemente selbsttätig gesteuert wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine unmittelbar gegenüber dem Bauteil abgestützte Ankerscheibe (5) zur endgültigen Verankerung der Einzelelemente und einer ihr im Abstand und in Richtung der Einzelelemente gegenüberliegende Ankerscheibe (14) zur vorläufigen Verankerung der Einzelelemente, wobei zwischen diesen beiden Ankerscheiben eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit (9) derart angeordnet ist, daß mit ihrer Hilfe der Abstand der beiden Ankerscheiben (5, 14) zueinander verändert werden kann, sowie mindestens eine Spannpresse (19) zum Spannen der Einzelelemente und eine Kraftmeßeinrichtung (17) zur Anzeige der Spannkraft in einem bereits gespannten Einzelelement.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit (9) zwischen den Ankerplatten (5, 14) ringförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftmeßeinrichtung eine Kraftmeßdose (17) an einem gespannten Einzelelement (A) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßdose (17) zur selbsttätigen Steuerung der Presse (9) zwischen den Ankerscheiben (5, 14) mit dem Aggregat (11) dieser Presse (19) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Thermostat (21) zur Erfassung von Temperatureinflüssen und Regelung des Drucks der Zylinder-Kolben-Einheit (9) aufweist.