DE2811759A1 - Vorgespanntes stahlbetonseil und verfahren zur anwendung von vorgespannten stahlbetonseilen bei der herstellung einer haengebruecke - Google Patents
Vorgespanntes stahlbetonseil und verfahren zur anwendung von vorgespannten stahlbetonseilen bei der herstellung einer haengebrueckeInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
- 3 - 8 MÜNCHEN 71, 17. März 1973
Melchiorstraße 42
Sch29P-1758
Dipl. -Ing. Philipp Schreck Langbürgenerstr. 2/13
8000 München 90
Vorgespanntes Stahlbetonseil und Verfahren zur Anwendung von vorgespannten Stahlbetonseilen bei der Herstellung einer
Hängebrücke
Die Erfindung betrifft ein vorgespanntes Stahlbetonseil mit in einem
Betonkörper in Hüllrohren verlegten Spannstählen und ferner ein Verfahren zur Anwendung von vorgespannten Stahlbetonseilen bei der Herstellung
einer Hängebrücke.
Derartige vorgespannte Stahlbetonseile sind vielseitig für das Abspannen
oder Abhängen von Lasten bekannt und insbesondere auch für die Tragseile und Hängestäbe von Hängebrücken, da derartige aus Spannbeton
hergestellte Hängebrücken zumindest, was die Wartung der Brücke anbetrifft, wesentlich billiger sind. Es läßt sich heute bereits erkennen,
daß die Verwendung hochfester Stähle für Stahlhängebrücken und Stahlschrägseilbrücken
immer kritischer wird, da diese hochfesten Stähle eine wesentlich größere Anfälligkeit für Korrosion zeigen. Da bisher im
Stahlbau keine wirtschaftlichen Verfahren und Techniken gefunden werden konnten, die einen längeren Einbau von hochfesten Stählen ohne immer
wieder nötige und sehr kostenintensive Maßnahmen zum Korrosions -
Fs/mü schutz
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schutz zulassen, wird die Tendenz, vorgespannte Stahlbetonseile zu
verwenden, immer größer. Es zeigt sich jedoch, daß gerade beim Brückenbau
die Verwendung von vorgespannten Stahlbetonseilen auf Vorurteile stößt,
da wegen der Verwendung von Streusalz und dem in den Beton eindringenden Salzwasser immer noch eine Gefahr der Korrosion der Stahlteile besteht.
Weitere Schwierigkeiten bei der Herstellung von vorgespannten Stahlbetonseilen werden auch in der Notwendigkeit von Schalungen gesehen, welche
mit verhältnismäßig großem Aufwand auf- und abgebaut werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorgespanntes Stahlbetonseil
zu schaffen, bei dem ein Teil des Tragsystems eine verlorene Schalung darstellt, die gleichzeitig die Beeinträchtigung des Stahlbetonseils durch
die Korrosion begünstigende Einflüsse weitgehend ausschaltet. Ferner soll ein Verfahren zur Verwendung derartiger vorgespannter Stahlbetonseile
für die Herstellung abgespannter oder abgehängter Brücken gefunden werden.
Ausgehend von dem eingangs erwähnten vorgespannten Stahlbetonseil wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Betonkörper mit einem Außenmantelrohr umgeben ist, das bei der Herstellung des Betonkörpers
als verlorene Schalung dient.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Hüllrohre
jeweils aus einem auf Zug undDruck beanspruchbaren Stahlrohr bestehen, welches gegebenenfalls aus mehreren miteinander durch Schraubmuffen
verbundenen Stahlrohrabschnitten hergestellt ist. Diese Hüllrohre können im Außenmantelrohr in Zwischenschotts geführt sein. Es ist auch vorgesehen,
daß das Außenmantelrohr aus einem nicht rostenden Stahlblech hergestellt ist und dicht verschließbare Öffnungen zum abschnittsweisen
Einbringen des Betons hat.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden derartige vorgespannte
Stahlbetonseile für die Tragseile und Hängeseile einer Hängebrücke bzw.
für
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für die Tragseile von Schrägseilbrücken verwendet.
Derartige nach den Maßnahmen der Erfindung hergestellte vorgespannte
Stahlbetonseile haben den Vorteil, daß das Mantelrohr und die Stahlhüllrohre
die Bewehrung für den Betonkörper darstellen, der zusammen mit dem Außenmantelrohr eine sehr hohe Beulsteifigkeit besitzt und
praktisch nicht ausbeulen kann. Von weiterem Vorteil ist auch, daß durch die Verwendung eines Außenmantelrohres sowohl die Hüllrohre als
auch die in die Hüllrohre eingezogenen Spannstähle während der Bauzeit sehr gut gegen Korrosion und Verschmutzung geschützt sind und
daher wegen der guten Verbindungsoberflächen eine innige Verbindung
mit dem eingebrachten Beton eingehen.
Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zur Anwendung von vorgespannten
Stahlbetonseilen bei der Herstellung einer Hängebrücke vor, das darin besteht, daß für die Tragseile der Hängebrücke abschnittsweise
Außenmantelrohre mit schottweise geführten Hüllrohren an einem über die Pylone geführten Montageseil aufgehängt, die Hüllrohre miteinander
vermufft und die Außenrohre miteinander verschraubt bzw. verschweißt werden, daß für die Hängestäbe der Brücke vom Arbeitssteg
aus die Außenmantelrohre mit schottweise geführten Hüllrohren abgehängt werden, daß in die Hüllrohre des Tragseils und der Hängestäbe
Spannstähle eingezogen werden und der Innenraum des Außenmantelrohres des Tragseiles sowie gegebenenfalls der Hängestäbe
ausbetoniert wird, daß die Tragseile und die Hängestäbe schrittweise der Belastung entsprechend vorgespannt werden, daß die Längsträger der
Brücke entweder im freien Vorbau oder als Fertigteile an den Hängestäben
abgehängt werden und als Montagestege für die Fertigstellung der Fahrbahnplatte dienen, und daß die Tragseile und die Hängestäbe fertig
vorgespannt sowie die Hüllrohre ausbetoniert werden.
Mit einem
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Mit einem solchen Verfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, auch
große Hängebrücken aus Spannbeton herzustellen, wobei der Aufbau und
Abbau einer aufwendigen Schalung entfällt und eine Schrägabhängung der Schalung für die Tragseile bzw. eine Abstützung der Schalung für die
Hängestäbe nicht mehr erforderlich wird. Da das Ausbetonieren der Außenmantelrohre vor dem Herstellen der Längsträger und der Fahrbahnplatte
erfolgt, können sowohl die Tragseile als auch die Hängestäbe bereits vorgespannt werden, um Punktbelastungen bei der Herstellung
der Längsträger und der Fahrbahnplatte aufzunehmen. Durch das Ver muffen der aus Stahlrohren bestehenden Hüllrohre sowie das Verschweißen
der Außenmantelrohre entsteht bereits vor dem Ausbetonieren ein Tragsystem, das die beim Ausbetonieren der Tragseile und Hängestäbe
aufnehmenden Lasten ohne Schwierigkeiten aufnehmen kann.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein vorgespanntes Stahlbetonseil
gemäß der Erfindung vor dem Einbringen des Betons;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer unter Verwendung
von vorgespannten Stahlbetonseilen gemäß der Erfindung hergestellten Hängebrücke;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch den Knotenpunkt zwischen dem
Tragseil und einem Hängestab bei der Hängebrücke gemäß Fig. 3.
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine verschraubte und verschweißte
Stoßstelle von Außenmantelrohrabschnitten.
In Fig.
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In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Abschnitt eines vorgespannten Stahlbetonseils
gemäß der Erfindung dargestellt, wobei ein Montagezustand mit einem eingezogenen Spannstahl und vor dem Einbringen des Betons
gezeigt ist.
In einem Außenmantelrohr 10 sind in vorgegebenen Abständen, z. B. zwischen
2 und 6 m, ringförmige Schotts 11 angeordnet, durch welche entlang dem
äußeren Randbereich Hüllrohre 12 geführt sind. Diese Hüllrohre bestehen vorzugsweise aus Stahlrohren mit einer verhältnismäßig großen Wandstärke,
die abschnittsweise mit Muffen 14 verbunden sind. Diese Muffen
sind vorzugsweise auf Außengewinde an den Hüllrohren aufgeschraubt. Durch die Hüllrohre verläuft in herkömmlicher Weise ein stabförmiger Spannstahl
16. Je nach der Länge des Stahlbetonseiles ist dieses abschnittsweise aufgebaut, wobei die einzelnen Hüllrohre mit Muffen verbunden und die
entsprechenden Abschnitte der Außenmantelrohre verschweißt sind. Eine derartige Verschweißüng ist mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet.
Bei einem derartigen Aufbau dient das Außenmantelrohr 10 als verlorene
Schalung und wird in seiner Gesamtheit mit Beton gefüllt. Dabei stellen die Hüllrohre aus verhältnismäßig dickwandigen Stahlrohren zusammen
mit den Schotts 11 eine Bewehrung dar, die dem Stahlbetonseil bereits eine außerordentliche Festigkeit und Beulsteifigkeit gibt. Nach dem Vorspannen
der Spannstähle 16 werden dann die Hüllrohre in herkömmlicher Weise injiziert, womit das vorgespannte Stahlbetonseil fertiggestellt ist.
Für das Außenmantelrohr wird in vorteilhafter Weise ein nicht rostender
Stahl benutzt, so daß nach der Fertigstellung des vorgespannten Spannbetonseils dieses optimal korrosionsgeschützt ist und keinerlei Wartung
zum Unterdrücken von Korrosion bedarf. Je nach der Einsatzart des vorgespannten
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gespannten Stahlbelonseiles kann selbstverständlich das Außenmantelrohr
auch aus normalem Stahl hergestellt sein, der nachträglich mit einem Korrosionsschutz überzogen wird.
Durch die Verwendung des Außenmantelrohres als verlorene Schalung und als Schutz gegen korrosionsauslösende Einflüsse ergibt sich ein vorgespanntes
Stahlbetonseil extrem hoher Qualität, wobei die Hüllrohre und die Spannstähle während der Bauzeit bereits sehr gut gegen Verschmutzung
und Korrosion geschützt sind, so daß gute Verbindungsoberflächen erhalten
bleiben und beim Betonieren eine einwandfreie Verbindung von Beton und Stahl gewährleistet ist. Durch die Verwendung vermuffter Stahlhüllrohre.,
die bereits eine gewisse Beulsteifigkeit und Biegesteifigkeit haben, ist es
möglich, daß bereits vor dem Einbringen des Betons in das Außenmantelrohr
die Stahlteile im Bauzustand auf Zug beansprucht werden können. Dabei besteht die Möglichkeit, die auf Zug beanspruchten Stahlrohre
durch eine geringe Vorspannung der Spannstähle zu entlasten.
Bei der Montage der Stahlteile für ein solches vorgespanntes Stahlbetonseil
können diese, wie üblich, abschnittsweise zusammengebaut werden, wobei die einzelnen Abschnitte des Außenmantelrohres miteinander
verschweißt und die HülLrohre durch Schraubmuffen miteinander verschraubt werden. Es ist jedoch auch möglich, für das Vermuffen der
Hüllrohre Steckmuffen vorzusehen und die Abschnitte der Außenmantelrohre miteinander zu verschrauben.
Die Außenmantelrohre sind in gewissen Abständen mit Öffnungen versehen,
durch welche der Beton eingefüllt wird. Diese Öffnungen werden mit einem Deckel verschlossen, der vorzugsweise aufgeschraubt ist.
In Fig. 3
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In Fig. 3 ist perspektivisch eine Seitenansicht einer Hängebrücke dargestellt, bei der die vorgespannten Stahlbetonseile gemäß der Erfindung
für die Tragseile und die Hängestäbe Verwendung finden. Im Knotenpunktbereich zwischen den Tragseilen und den Hängestäben sind die Außenmantelrohre
mit einem Anschlußstutzen 20 zum Anschweißen bzw. Anschrauben der Außenmantelrohre der Hängestäbe versehen. Im oberen
Teil des Außenmantelrohres des Tragseiles ist eine mit einem Deckel 22 verschließbare Öffnung 24 angebracht, durch welche ein Spannkopf 26
einsetzbar ist. Dieser Spannkopf 26 kann mit einer Ringschulter versehen sein, welche auf einem Bund 30 eines vorzugsweise in das Außenmantelrohr
eingeschweißten Ringes 32 aufliegt.
Die Herstellung einer Hängebrücke unter Verwendung der vorgespannten
Stahlbetonseile gemäß der Erfindung ermöglicht erstmalig die Herstellung einer Spannbetonhängebrücke mit verhältnismäßig einfachen Mitteln.
Beim Bau der Brücke werden zunächst die Pylone erstellt und in herkömmlicher Weise über die Pylone ein Montageseil gespannt, an dem ein
Arbeitssteg abgehängt ist. Zur Montage des Tragseiles wird abschnittsweise das Außenmantelrohr 10 mit dem im Innern in den Schotts 11 montierten
Hüllrohren abgehängt und die Hüllrohre an den Stoßstellen durch Muffen miteinander verschraubt. Die Stoßstelle der Außenmantelrohr abschnitte
wird verschweißt. Auf diese Weise werden alle Metallteile des Tragseiles montiert, wobei an den Knotenpunkten Außenmantelrohrabschnitte
nach dem Aufbau gemäß Fig. 4 angebracht sind. Aufgrund der schottweisen Führung der aus Stahlrohren bestehenden Hüllrohre und deren
Vernauffung sowie aufgrund der Verschweißung der einzelnen Außenmantelr
ohrabschnitte entsteht ein sehr tragfähiges, an den Pylonen abgehängtes Gebilde, das bereits in der Lage ist, erhebliche Lasten aufzunehmen.
Die Spannstähle werden in die Hüllrohre entweder abschnittswei se beim
Zusammenbau der Außenmantelr ohrabschnitte eingebracht oder nach der
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Fertigstellung des Außenmantelrohres in die miteinander vermufften
Hüllrohre eingefädelt. An den Knotenpunkten zwischen dem Tragseil und den Hängestäben wird anschließend das für die Hängestäbe
vorgesehene Außenmantelrohr mit den schottweise geführten Hüllrohren abgehängt und an den Anschlußstutzen 20 angeschraubt. Die
in diesem Abschnitt des Außenmantelrohres verlaufenden Hüllrohre werden in den Spannkopf 26 eingeschraubt. Die abgehängten Außenmantelrohre
der Hängestäbe werden unten verschlossen, so daß nach der Montage der Metallteile nunmehr das Außenmantelrohr des Tragseiles
sowie die der Hängestäbe ausbetoniert werden können.
Durch die Verwendung von Stahlrohren für die Hüllrohre und die Verschweißung
der Außenmantelrohrabschnitte miteinander entsteht ein sehr tragfähiges Gebilde, was ohne weiteres in der Lage ist, die gesamte
Betonlast im Innern der Außenmantelrohre aufzunehmen. Wenn es wünschenswert sein sollte, kann jedoch bereits vor dem Ausbetonieren und/oder
während des Ausbetonierens ein Teil der Spannstähle im Interesse einer Zugentspannung vorgespannt werden. Nach dem Betonieren des Tragseiles
und zumindest einem teilweisen Betonieren der Hängestäbe werden die Fahrbahnlängsträger der Brücke entweder von den Pylonen aus im
freien Vorbau erstellt oder als Fertigteile an den Hängestäben abgehängt. Nach dem Fertigstellen der Fahrbahnlängsträger werden die
Querträger eingebaut und die Fahrbahnplatte fertiggestellt. Es ist auch vorgesehen, daß während dieser Baumaßnahmen zur Herstellung der
Fahrbahnplatte das Tragseil teilweise vorgespannt oder die Vorspannung weiter erhöht wird. Nach der Fertigstellung der Fahrbahnplatte werden
sowohl die Tragseile als auch die Hängestäbe fertiggespannt und die Spannstähle durch Injizieren von Beton einbetoniert.
Eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung unter Verwendung der vorgespannten Stahlbetonseile mit einem Außenmantelrohr hergestellte
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Hängebrücke bietet bei der Verwendung von nicht rostendem Edelstahl
für die Außenmantelrohre den Vorteil einer außerordentlichen Wirtschaftlichkeit infolge geringster Unterhaltskosten, da die Außenmantelrohre
eine Beeinflussung des Betons, sei es durch Witterungseinflüsse oder durch sonstige Einflüsse wie z.B. Salzwasser, verhindert.
Abgesehen davon, daß die vorgespannten Spannbetonseile gemäß der Erfindungmit den Außenmantelrohren aus Edelstahl einen sehr attraktiven
optischen Eindruck hinterlassen, bietet das Verfahren auch die Möglichkeit,
eine solche Spannbetonhängebrücke äußerst wirtschaflich herzustellen, da die Außenmantelrohre als verlorene Schalung für
das Tragseil und die Hängestäbe Verwendung finden. Der konstruktive Aufbau der Außenmantelrohre mit den schottweise geführten Hüllrohren
aus Stahlrohren erleichtert die Herstellung des Tragseils und der Hängestangen
ganz außergewöhnlich, denn bei der Verwendung von herkömmlichen Schalungsteilen, die sowohl montiert als auch wieder abmontiert
werden müssen, ist es kaum möglich, das Tragseil oder die Hängestäbe
ohne eine zusätzliche Schrägabspannung bzw. zusätzliche Stützkonstruktionen zu betonieren. Durch die Verwendung der Hüllrohre aus
Stahlrohren, die ferner in Schotts längs der Innenwandung des Außenmantelrohres
geführt sind, ergibt sich eine sehr stabile und tragfähige Konstruktion der abgehängten Metallteile bereits vor dem Betonieren,
die ohne Abstützung oder dergleichen in ihrer endgültigen Lage beim Betonieren gehalten werden kann. Auch ist es möglich, während des
Betonierens durch schrittweises Vorspannen die Lage der Tragseile genau in der Position festzulegen, in der der Beton eingebracht wird
und erhärtet. Durch ein geringes Vorspannen der zwischen den Pylonen hängenden Metallkonstruktion können die Außenmantelrohre zugentlastet
werden, so daß mit verhältnismäßig dünnen Blechen, z. B. in der Größenordnung von 8 bis 10 mm bei rostfreiem Stahl für Brückenkonstruktionen
gearbeitet werden kann, wobei sich die Durchmesser der Tragseile in der
Größen-
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Größenordnung von 0,8 bis etwa 1,2 m und die Hängestäbe bei einem Durchmesser von etwa 0,4 bis 0,7 m für derartige Brückenkonstruktionen
mittlerer Größe bewegen können.
Die in Fig. 5 dargestellte Stoßstelle von Abschnitten des Außenmantelrohres
ist insbesondere für Außenmantelrohre mit großem Durchmesser geeignet, wie sie für die Tragseile von Hängebrücken vorgesehen
sind.
Am Ende des Rohrabschnittes ist jeweils ein Schott 40 angebracht, durch
welches die Hüllrohre 12 in einem solchen Abstand vom Außenmantelrohr verlaufen, daß die beiden aneinander anliegenden Schotts 40 zweier Abschnitte
mit Schraubbolzen 42 gegeneinander geschraubt werden können. Damit ist eine Montage unabhängig von dem Ausführen der Verschweißung
18 möglich. Da der Durchmesser der Innenbohrung der Schotts bei einem Außenmantelrohr von etwa 1 m Durchmesser zumindest 0,6 m beträgt,
sind die Schrauben zugänglich.
Patentansprüche
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Claims (7)
- PATENTANWÄLTE8 MÖNCHEN 71, 17. März 1978Melchiorstraße 42Sch29P-1758Dipl. -Ing. Philipp Schreck Langbürgenerstr. 2/138000 München 90Patentansprüche( 1. J Vorgespanntes Stahlbetonseil mit in einem Betonkörper in Hüllrohren verlegten Spannstählen, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonkörper mit einem Außenmantelrohr (10) umgeben ist, das bei der Herstellung des Betonkörpers als verlorene Schalung dient.
- 2. Vorgespanntes Stahlbetonseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllrohre (12) jeweils aus einem auf Zug und Druck beanspruchbaren Stahlrohr bestehen, welches gegebenenfalls aus mehreren miteinander durch Muffen (14) verbundenen Stahlrohrabschnitten hergestellt ist.
- 3. Vorgespanntes Stahlbetonseil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllrohre (12) im. Außenmantelrohr (10) in Zwischenschotts (11) geführt sind.
- 4. Vorgespanntes Stahlbetonseil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenmantelrohr mit dicht verschließbaren Öffnungen zum abschnittweisen Einbringen des Betons versehen ist.
- 5. Vorgespanntes Stahlbeton seil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgespannte Stahlbetonseil für die Tragseile und die Hängeseile einer Hängebrücke Verwendung findet.9 09838/0493FLEUCH AUS & WEHSERPatentanwälte*>■·- 6 ^zeichen: Sch29P-1758
- 6. Vorgespanntes Stahlbetonseil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgespannte Stahlbetonseil für die Tragseile von Schrägseilbrücken Verwendung findet.
- 7. Verfahren zur Anwendung von vorgespannten Stahlbetonseilen nach den Ansprüchen 1 bis 4 bei der Herstellung einer Hängebrücke, bei der über die Pylone ein Montageseil verlegt wird, an dem. ein Arbeitssteg hängt, dadurch g ekenn ze i chne t, daß für die Tragseile der Brücke abschnittsweise das Außenmantelrohr mit schottweise geführten Hüllrohren an dem über die Pylone geführten Montage seil aufgehängt wird, daß die Hüllrohre miteinander vermufft und die Außenmantelrohre miteinander verschraubt bzw. verschweißt werden, daß für die Hängestäbe der Brücke vom Arbeitssteg aus Außenmantelrohre mit schottweise geführten Hüllrohren abgehängt werden, daß in die Hüllrohre des Tragseils und der Hängestäbe Spannstähle eingezogen werden, daß der Innenraum des Außenmantelrohres der Tragseile und gegebenenfalls der Hängestäbe ausbetoniert wird, daß die Tragseile und die Hängestäbe gegebenenfalls schrittweise der Belastung entsprechend vorgespannt werden, daß die Längsträger der Brücke entweder im freien Vorbau oder als Fertigteile an den Hängestäben abgehängt werden und anschließend die Querträger und die Fahrbahnplatte fertiggestellt wird, und daß die Tragseile sowie die Hängestäbe fertig vorgespannt sowie die Hüllrohre durch Injektion ausbetoniert werden.09838/049
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