DE19856434C1

DE19856434C1 - Betonbrücke mit externer Vorspannung

Info

Publication number: DE19856434C1
Application number: DE19856434A
Authority: DE
Inventors: Erhard Kargel
Original assignee: Walter Bau AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2018-12-09
Also published as: ATE246288T1; AT3517U1; EP1008691A3; EP1008691A2; CH690277A5; DE59906430D1; EP1008691B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betonbrücke mit einem als Kastenträger ausgebildeten Tragkörper (6, 7, 8), welcher mittels im Inneren des Kastenträgers vorgesehenen freiliegenden Abspannungen (14 bis 20) vorgespannt ist, wobei zumindest jeweils ein Ende der Abspannungen (14 bis 20) an innerhalb des Tragkörpers (6, 7, 8) mit diesem fest verbundenen Lisenen (11) befestigt ist. In einem oder mehreren Bereichen der Brücke sind mehrere Abspannungen (14 bis 17) in einem Fixier- und/oder Führungsbereich (9) innerhalb des betreffenden Bereichs der Brücke im Wesentlichen nebeneinander angeordnet. Dabei weist die überwiegende Anzahl der Abspannungen (14 bis 17) mit zunehmendem Abstand von einer der äußeren Seitenwände (8) des Tragkörpers jeweils eine größere Länge zwischen dem Fixier- und/oder Führungsbereich (9) und dem betreffenden Ende der Abspannungen auf als die jeweils in Richtung der betreffenden Seitenwand (8) benachbarte Abspannung. Die Lisenen (11) zur Befestigung der Enden der Abspannungen (14 bis 17) sind mit der betreffenden Seitenwand (8) verbunden oder zumindest nahe der betreffenden Seitenwand angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betonbrücke mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Betonbrücken werden bisher ganz allgemein mit externer Vorspannung oder Vorspannung im Verbund erstellt. Die externe Vorspannung, d. h. das Vorsehen freier Spannglieder oder Abspannungen, vorzugsweise im Inneren eines Tragkörpers der Brücke, findet beispielsweise bei der Erstellung der Brücke im Taktschiebeverfahren Verwendung. In Folge der Besonderheit dieses Verfahrens genügt jedoch eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Abspannungen. Denn im allgemeinen ist die abzuspannenden Länge der einzelnen Abschnittslängen zwischen zwei Widerlagern bzw. Stützen relativ gering, so dass die von den Abspannungen aufzunehmenden Kräfte klein sind.

Dagegen ist es beispielsweise bei der Erstellung von Betonbrücken im freien Vorbau erforderlich, die einzelnen Brückenabschnitte so abzuspannen, dass der wesentlich größere Kräfte zur Lagerung bzw. Stabilisierung der Brücke bzw. der einzelnen Abschnitte von den Abspannungen übernommen werden. Dies resultiert in einer hohen Anzahl von Abspannung, welche mit der Zunahme der Brückenlänge zwischen zwei Auflagern ansteigt. In diesem Fall werden die Abspannungen bisher üblicherweise in die Fahrbahnplatte oder in die Seitenwände einbetoniert. Dabei ergibt sich jedoch eine beträchtliche Unsicherheit über den Eingriffs- und Wirkungsbereich der Abspannungen in der fertiggestellten Brücke. Der entscheidende Nachteil besteht aber darin, dass an der fertigen Brücke keine Kontrollen über das tatsächliche Tragvermögen der jeweiligen Abspannung sowie allfällige Schäden oder Überlastungen der bei der fertigen Brücke Teile des Gesamttragwerkes bildenden Abspannungen möglich sind, wobei insbesondere bei Schäden im Betonkörper ein Korrosionsangriff auf die Abspannungen, z. B. durch auf die Brücke aufgebrachte Tausalze, möglich wird. Eingebettete Abspannungen müssen vom Baubeginn an vorbereitet und angebracht werden.

Der Einsatz der externen Vorspannung bei Brücken mit großer freier Länge zwischen zwei Auflagern, insbesondere bei der Erstellung solcher Brücken im freien Vorbau, wurde bisher aus Kostengründen kaum in Betracht gezogen. Dies resultierte unter anderem aus den Schwierigkeiten, die mit dem geordneten Führen und Installieren der in diesem Fall erforderlichen hohen Anzahl von Abspannungen resultierten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Betonbrücke mit externer Vorspannung zu schaffen, bei der auch eine erforderliche hohe Anzahl von Abspannungen mit möglichst geringem Aufwand realisiert werden kann. Dies gilt sowohl für die Fertigung der für das Spannen erforderlichen Befestigungen und Führungen als auch für die eigentliche Installation der Abspannungen.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Führung der Abspannungen innerhalb des freibleibenden Raumes des Tragkörpers werden zwangsweise Abspannungen verwendet, die zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit mehrfach korrosionsgeschützt sind und diese Abspannungen können auch laufend kontrolliert und im Bedarfsfall ausgebessert bzw. ersetzt werden. Zusätzlich wird es möglich, die Abspannungen in Bereichen anzubringen, in denen ihre Tragfestigkeit optimal für die Erzielung des Tragvermögens der Brücke ausgenützt werden kann.

Durch das Vorsehen von Abspannungen, die in einem Fixier- und/oder Führungsbereich im Wesentlichen nebeneinander angeordnet sind und das Vorsehen der jeweils längeren Abspannungen in einem jeweils größeren Abstand von der Seitenwand des Tragkörpers der Brücke als die jeweils benachbarte kürzere Abspannung wird erreicht, dass eine hohe Anzahl von Abspannungen in im Wesentlichen der selben Ebene bzw. mit im Wesentlichen dem selben Verlauf geführt werden kann, der den aus statischen Gründen optimalen oder einen zumindest vorteilhaften Verlauf darstellt. Falls erforderlich, können auch mehrere Lagen von derart angeordneten Abspannungen vorgesehen werden, welche zumindest im Fixier- und/oder Haltebereich übereinander angeordnet sind.

Durch diese Art und Weise der Anordnung bzw. Führung der Abspannungen kann auch gewährleistet werden, dass nur eine geringe Anzahl von Umlenkungen der Abspannungen erforderlich ist. Denn jede Umlenkung reduziert den Wirkungsgrad einer Abspannung bzw. erfordert zusätzlichen Aufwand.

Soweit möglich wird der Abstand der Abspannungen im Fixier- und/oder Führungsbereich und der Längsabstand der Lisenen zur Befestigung der Enden der Abspannungen so gewählt, das die Abspannungen möglichst geradlinig, d. h. ohne Umlenkung verlaufen.

Ist dies aus konstruktiven Gründen nicht mehr möglich, so wird die jeweils von zwei benachbarten Abspannungen längere Abspannung vorzugsweise nur ein einziges Mal umgelenkt, nämlich im Bereich zwischen der betreffenden BefestigungsLisene und der BefestigungsLisene für die benachbarte kürzere Abspannung. Hierzu können entweder separate Umlenkungsmittel vorgesehen sein oder die Lisene, an welcher die benachbarte kürzere Abspannung befestigt ist dient gleichzeitig zur Umlenkung der benachbarten längeren Abspannung. Letztere Möglichkeit bietet den Vorteil eines äußerst geringen Aufwands, da Führungsmittel zur Führung der umzulenkenden Abspannung direkt in die Lisene mit integriert werden können und kein separates Bauteil erforderlich ist.

Diese Art der Umlenkung im Bereich zwischen den betreffenden banachbarten Lisenen bzw. durch die BefestigungsLisene der benachbarten kürzeren Abspannung ermöglicht es, die Abspannungen auch im Gesamtverlauf nahe aneinander und zu jeder Brückenseite im wesentlichen parallel zu führen.

Diese Art und Weise der Führung externer Abspannungen kann für praktisch alle Brückenkonstruktionen eingesetzt werden, die einen als Kastenträger ausgebildeten Tragkörper aufweisen, unabhängig vom Herstellverfahren für den Tragkörper und der Anzahl der Abspannungen. Selbstverständlich erweist sich die erfindungsgemäße Konstruktion insbesondere dann als besonders vorteilhaft, wenn eine hohe Anzahl von Abspannungen erforderlich ist, insbesondere bei Brücken, die im freien Vorbau erstellt werden.

Bei im freien Vorbau erstellten Brücken befindet sich der Fixier- und/oder Führungsbereich vorzugsweise in einem Brückenabschnitt über einem Auflager, wobei beidseitig dieses Mittelabschnitts jeweils gegengleiche weitere Abschnitte vorgesehen sind. Die Abspannungen werden dann vorzugsweise mit ihren beiden Enden jeweils an Lisenen in den gegengleichen Abschnitten befestigt, wobei der Fixier- und/oder Führungsbereich in diesem Fall nur zur Führung bzw. Umlenkung dient. Selbstverständlich wäre es jedoch auch möglich, jeweils ein Ende jeder Abspannung im Fixier- und/oder Führungsbereich zu befestigen. Dies gilt auch unabhängig vom Herstellungsverfahren für den Tragkörper.

Bei der Brückenerstellung im freien Vorbau haben obere Abspannungen im wesentlichen die Aufgabe, die im freien Vorbau aneinandergereihten Brückenabschnitte während des Vorbaues und im Endzustand zu halten. Zur Erzielung der erwünschten Gesamtfestigkeit der Brücke werden in weiterer Folge auch untere Abspannungen benötigt. Hier kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass untere, im Feldbereich zwischen zwei Stützen führende Abspannungen nahe und oberhalb der Bodenplatte des Kastenträgers zumindest zum größten Teil nebeneinander zu den sie aufnehmenden Lisenen geführt sind.

Für eine optimale Ausnützung der Tragfestigkeit der Abspannungen ist es erwünscht, dass diese so nahe als möglich an der Decke des Kastenträgers verlaufend geführt werden. Anderseits müssen die Lisenen einen bestimmten Mindestabstand ihrer Durchführungsöffnungen für die zugehörigen Abspannungen von der Decke aufweisen. Um trotzdem eine deckennahe Führung oberer Abspannungen zu gewährleisten, sind erfindungsgemäß die obere Abspannungen aufnehmenden Lisenen blockartig ausgebildet und können an ihrer in den Kastenträger weisenden Innenseite oberhalb der Aufnahme für die zugeordnete Abspannung deckennahe eine die Abspannung des nächsten Brückenabschnittes nach außen und vorzugsweise auch nach unten umlenkende Führung aufweisen. Dies gilt sinngemäß auch für die Abspannungen und die zugehörigen Lisenen am Boden des Kastenträgers.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die blockartig ausgebildeten Lisenen als vorfabrizierte Fertigteile ausgebildet, wobei an diesen Fertigteilen gleich Anker bzw. Ankeranschlüsse zur Verbindung mit dem Tragkörper der Brücke vorgesehen werden können. Der wesentliche Vorteil vorfabrizierter Fertigteile besteht darin, dass diese bereits bei der Anbringung ihre volle Festigkeit haben und wegen der fabriksmäßigen Fertigung sofort zur Verfügung stehen. Je nach Bauweise der Brücke können die Lisenen an den von der jeweiligen Abstützung abweisenden Enden der Brückenabschnitte oder auch innerhalb der Länge des jeweiligen Brückenabschnittes, z. B. in der Mitte, angebracht werden. Die Fertigteillisenen können auch bei anderen Betonbrücken eingesetzt werden, wenn z. B. eine Brücke im Taktschiebeverfahren hergestellt wird, wobei, vorzugsweise im Widerlagerbereich, ein verhältnismäßig großer Brükenabschnitt fabriksmäßig gefertigt, mit Hilfe von Pressen ausgeschoben und nach Fertigung des nächsten größeren Abschnittes mit diesem weitergeschoben wird. Hier werden die Lisenen zur Halterung abschnittsweise angebrachter externer Spannkabel eingesetzt. Auch bei anderen, z. B. auf einem Gerüst hergestellten Brückentragkörpern sind die Lisenen zur Halterung von Abspannungen verwendbar.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Betonbrücke im freien Vorbau näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1-3 in schematischer Darstellungsweise jeweils in Draufsicht die Anordnung oberer Abspannungen über einer Stütze bei Baubeginn, nach einer Teilfertigstellung und schließlich nach Gesamtfertigstellung, wobei die Abspannungen nur als Linien angedeutet, die Lisenen nur in ihren Umrissen gezeichnet und die einzelnen Brückenabschnitte bei abgenommener Fahrbahnplatte angedeutet wurden,

Fig. 4, 5 in den Fig. 1 bis 3 entsprechender Darstellungsweise Seitenansichten zu Fig. 2, wobei nach Fig. 4 eine Umlenkung der Abspannungen zur Seitenwand und nach unten erfolgt und nach Fig. 5 die Abspannungen aus je zwei übereinander angeordneten Elementen bestehen, die an der jeweils vorletzten Lisene nur nach außen abgelenkt werden,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die fertiggestellte Brücke im Bereich der Feldmitte zwischen zwei Stützen und

Fig. 7 einen entsprechenden Querschnitt der fertiggestellten Brücke über einer Stütze.

Die gegenständliche Betonbrücke besitzt jeweils über der bzw. den vorhandenen Stützen einen im ersten Bauabschnitt errichteten Mittelabschnitt 1, an denen nacheinander gegengleiche weitere Brückenabschnitte 2, 2a, 3, 3a, 4 usw. im freien Vorbau unter Verwendung entsprechender Schalungen angebaut werden. Der Mittelabschnitt 1 über einer Stütze ist in Fig. 7 im Querschnitt dargestellt. Fig. 6 zeigt einen ebenfalls im freien Vorbau errichteten Brückenabschnitt 5 in Feldmitte zwischen zwei Stützen. Jeder Abschnitt 1-5 bildet einen Kastenträger, dessen Decke aus der Fahrbahnplatte 6 besteht. Der Boden des Kastenträgers wurde mit 7 und die Seitenwände mit 8 bezeichnet.

Im Bereich des Brückenabschnittes 1 ist eine Halterung oder ein Fixier- und/oder Führungsbereich 9 für obere Abspannungen angebracht, wogegen der Brückenabschnitt 5 in Feldmitte unten eine Halterung 10 für untere Abspannungen aufnimmt.

Für die Aufnahme der Abspannungen sind am Ende jedes Brückenabschnittes Lisenen 11 angebracht, deren Innenseite 12 eine Führung und im Bereich eines Absatzes 12a nach Fig. 4 eine zusätzliche Umlenkung für die jeweils zum nächsten Abschnitt geführte Abspannung bilden. Die Lisenen für untere Abspannungen wurden in Fig. 6 mit 13 bezeichnet.

Nach Errichtung des Mittelabschnittes 1 werden zunächst gegengleich die beiden Brückenabschnitte 2, 2a in einer entsprechenden Schalung errichtet, wobei beim Ausführungsbeispiel an den Enden der Brückenabschnitte 2, 2a die Lisenen 11 angebracht und über durchgespannte Abspannungen 14 verbunden werden. Bei Varianten können die Lisenen auch innerhalb der Länge der Brückenabschnitte vorgesehen werden. Nach Fertigstellung der Abschnitte 2, 2a werden die Abschnitte 3, 3a angereiht und untereinander durch über den Fixier- und/oder Führungsbereich 9 geführte Abspannungen 15 verbunden, welche an den Lisenen 11 der Abschnitte 2, 2a zu ihren Lisenen umgelenkt werden. Die oberen Abspannungen 16 der Abschnitte 4, 4a werden an den Lisenen 11 der Abschnitte 3, 3a umgeleitet und so fort, so dass schließlich im Bereich der Stütze die aus Fig. 3 ersichtliche Anordnung der Abspannungen 14-16 und der folgenden Abspannungen 17 vorliegt, wobei ab der Abspannung 16 diese und die Abspannungen 17 im wesentlichen parallel zueinander geführt werden. Fig. 5 und 7 zeigen, dass zum gleichen Abschnitt auch zwei übereinander angebrachte Abspannungen, z. B. 15, geführt werden können, die dann in übereinander angeordneten Halterungen der Lisenen 11 am entsprechenden Abschnitt Aufnahme finden. Auch mehrere übereinander angeordnete Abspannungen zum gleichen Abschnitt sind bei beiden Linsentypen möglich.

Beim Vorhandensein eines schon fertigen Brückenfeldes kann der Vorbau von diesem ausgehend auch nur nach einer Seite erfolgen, wobei dann innerhalb dieses fertigen Brückenfeldes die Verankerungen für die einzelnen Abspannungen vorzusehen sind. Ist die Brücke im Bogen geführt, so wird man im Bereich des Bogenscheitels oder an anderer geeigneter Stelle einen zusätzlichen Fixier- und/oder Führungsbereich bzw. Leiteinrichtung zur Umlenkung der Abspannungen in den Brückenbogen anordnen.

In Feldmitte werden untere Abspannungen 18, 19, 20 angebracht, die hier von der Feldmitte ausgehend wieder gegengleiche Brückenabschnitte verbinden, wobei die Abspannungen 18 analog zu den Abspannungen 14 in Fig. 3 die Abspannungen 19 von der Feldmitte aus gesehen analog zu den Abspannungen 15 über der Stütze und schließlich die Abspannungen 20 analog zu den Abspannungen 16, 17 gereiht werden, so dass das Abspannungsbild im Abschnitt nach Fig. 6 dem Abspannungsbild nach Fig. 3 ähnlich ist. Zwischen Stütze und Feldmitte können auch einige Abschnitte sowohl von oberen Abspannungen 17 als auch von unteren Abspannungen 19 oder 20 erreicht werden.

Die Lisenen 11, 13 werden vorzugsweise fabriksmäßig vorgefertigt und können daher, da sie ihre volle Festigkeit haben, sofort nach dem Einbau die auftretenden Abspannungskräfte übertragen.

Claims

1. Betonbrücke

a) mit einem als Kastenträger ausgebildeten Tragkörper (6, 7, 8), welcher mittels im Inneren des Kastenträgers vorgesehenen freiliegenden Abspannungen (14 bis 20) vorgespannt ist,
b) wobei zumindest jeweils ein Ende der Abspannungen (14 bis 20) an innerhalb des Tragkörpers (6, 7, 8) mit diesem fest verbundenen Lisenen (11) befestigt ist,

dadurch gekennzeichnet,

a) dass in einem oder mehreren Bereichen der Brücke mehrere Abspannungen (14 bis 17) in einem Fixier- und/oder Führungsbereich (9) innerhalb des betreffenden Bereichs der Brücke im Wesentlichen nebeneinander angeordnet sind,
b) wobei die mehreren Abspannungen (14 bis 17) mit zunehmendem Abstand von einer der äußeren Seitenwände (8) des Tragkörpers jeweils eine größere Länge zwischen dem Fixier- und/oder Führungsbereich (9) und dem betreffenden Ende der Abspannungen aufweisen als die jeweils in Richtung der betreffenden Seitenwand (8) benachbarte Abspannung, und
c) dass die Lisenen (11) zur Befestigung der Enden der Abspannungen (14 bis 17) mit der betreffenden Seitenwand (8) verbunden oder zumindest nahe der betreffenden Seitenwand angeordnet sind.

2. Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einen Teil der Abspannungen (14 bis 17) der Abstand zweier benachbarter Abspannungen (14 bis 17) im Fixier- und/oder Führungsbereich quer zum Tragkörper (6, 7, 8) und der Abstand der Lisenen (11) zur Befestigung der betreffenden Enden dieser Abspannungen so gewählt ist dass zumindest die die größere Länge aufweisende Abspannung geradlining zwischen der betreffenden Lisene und dem Fixier- und/oder Führungsbereich verläuft.

3. Brücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einen Teil der Abspannungen (14 bis 17) der Abstand zweier benachbarter Abspannungen (14 bis 17) im Fixier- und/oder Führungsbereich quer zum Tragkörper (6, 7, 8) und der Abstand der Lisenen (11) zur Befestigung der betreffenden Enden dieser Abspannungen so gewählt ist, dass zumindest die die größere Länge aufweisende Abspannung geradlining zwischen der Lisene (11) zur Befestigung der benachbarten kürzeren Abspannung und dem Fixier- und/oder Führungsbereich verläuft und im Bereich im Wesentlichen zwischen den Lisenen (11) zur Befestigung der längeren und kürzeren Abspannung in Richtung auf die betreffende Seitenwand umgelenkt wird.

4. Brücke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lisene (11) zur Befestigung der kürzeren Abspannung (14 bis 17) gleichzeitig zur Umlenkung der benachbarten längeren Abspannung dient.

5. Brücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lisenen (11) blockartig ausgebildet sind und an ihrer in den Kastenträger (6, 7, 8) weisenden Innenseite oberhalb der Aufnahme für die zugeordnete Abspannung (14-17) deckennahe eine die benachbarte längere Abspannung nach außen und vorzugsweise auch nach unten umlenkende Führung (12) aufweisen.

6. Brücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper aus mehreren Abschnitten besteht.

7. Brücke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte im freien Vorbau hergestellt sind.

8. Brücke nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass über einer Stütze ein Mittelabschnitt (1) und beidseitig jeweils gegengleiche weitere Abschnitte (2, 2a; 3, 3a etc.) vorgesehen sind.

9. Brücke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixier- und/oder Führungsbereich (9) im Mittelabschnitt nahe der Unterseite der Decke (6) des Kastenträgers vorgesehen ist.

10. Brücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspannungen (14 bis 17) im Fixier- und/oder Führungsbereich (9) nur geführt und umgelenkt werden und die Enden beidseitig des Fixier- und/oder Führungsbereichs in Lisenen (11) befestigt sind oder dass jeweils ein Ende der Abspannungen im Fixier- und/oder Führungsbereich oder in einem früher hergestellten Abschnitt der Brücke, auch mit beliebigem Verlauf der Abspannungen, befestigt ist.

11. Betonbrücke nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass untere, über die Feldmitte zwischen zwei Stützen führende Abspannungen (18-20) nahe und oberhalb der Bodenplatte (7) des Kastenträgers (6, 7, 8) zumindest zum größten Teil nebeneinander zu den sie aufnehmenden Lisenen (13) geführt sind.

12. Brücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die blockartig ausgebildeten Lisenen (11, 13) als vorfabrizierte Fertigteile ausgebildet sind.