DE2854074A1

DE2854074A1 - Aus einzelmodulen aufgebautes brueckenbauwerk mit tragender fahrbahn und geringem gesamtgewicht

Info

Publication number: DE2854074A1
Application number: DE19782854074
Authority: DE
Inventors: Firoze Hormusje Broacha; Artemas Mckay Larkin; Eugene Walter Sivachenko
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-15
Filing date: 1978-12-14
Publication date: 1979-06-28
Also published as: JPS5494728A; CA1097007A; IT1106826B; US4120065A; PH18530A; IN151232B; BE872778A; JPS628562B2; IT7852324A0; AU529714B2; ZA786827B; FR2411922A1; FR2411922B1; GB2013761B; DE2854074C2; GB2013761A; AU4225878A

Description

Die Erfindung betrifft ein Brückenbauwerk aus Einzelmoduln zur Überspannung des Zwischenraums von BrückenabStützungen.

Zur Zeit gibt es noch keine Brückenkonstruktion, die zuverlässig in größeren Mengen vorgefertigt werden kann und die einfach, d.h.ο mit geringem finanziellen Aufwand zu der Baustelle gebracht und dort errichtet werden kann. Zur Zeit v/erden große Anstrengungen unternommen, Brückenaufbauten aus Spannbeton zu entwickeln, die diesen Bedarf decken können. Es ergeben sich damit jedoch verschiedene Probleme.

Das erste Problem besteht darin, daß das hohe Gesamtgewicht der Betonelemente spezielle Transport- und Aufbauausrüstungen erfordert. In manchen Fällen ist die Zugänglichkeit an der Errichtungsstelle oder Baustelle nicht für solche Ausrüstungen geeignet, insbesondere wenn Kräne mit einer Kapazität von 100 bis 250 t erforderlich sind, wenn die erforderlichen Ausrüstungen nicht zuvor zerlegt werden. Dadurch werden die Gesamtkosten für die Ersetzung einer nicht mehr ausreichenden Brücke in großem Maßstab erhöht.

Zweitens ist es anscheinend unmöglich, Stellen zum Aufbau oder zur Vorfertigung der Brückenteile in genügender Anzahl und mit einer solchen geographischen Verteilung zu errichten, daß die bedeutenden Transportkosten solcher schweren Elemente, wie sie Beton-Brückenteile darstellen, herabgesetzt werden kann.

Drittens ist es mit der gegenwärtigen Technologie schwierig, wenn nicht gar unmöglich, die Qualität vorgefertigter Betonelemente in angemessener Weise so zu steuern, daß der Aufbau von strukturell wirksamen Brücken möglich ist, d.h. von Brücken, die nicht außerordentlich hohes Gewicht aufweisen, so daß mögliche Materialmängel ausgeglichen werden können.

8.98 2 6/0761

285A074

In technischer Beziehung unterscheiden sich Brückenaufbauten von anderen, von außen gesehen ähnlichen Aufbauten, die eine freie Überspannung zwischen zwei aufrechten Stützen oder Widerlagern bilden, wie z.B. Dächern, darin, daß eine Brücke beweglichen, konzentrierten Belastungen durch Fahrzeugen unterworfen ist, die im folgenden Fahrzeugbelastungen genannt werden. Derartige Belastungen konzentrieren sich auf eine relativ kleine Fläche unter den Aufstandsflächen der Räder der Fahrzeuge. Während gleichartige oder ähnliche Aufbauten wie Dächer, stationäre Belastungen tragen müssen, die gleichmäßig verteilt sind und die deshalb durch den gesamten Dachaufbau aufgenommen werden, wird die gleiche Gesamtlast bei einer Brücke durch einen kleinen Anteil der Brücke aufgenommen, während sich das Fahrzeug über diese hinweg bewegt und es werden dadurch Spannungskonzentrationen insbesondere in der Fahrbahn der Brücke erzeugt, die bei einer Brücke einen wesentlich festeren Aufbau als bei einem Dach erforderlich machen. Deshalb müssen Brücken vollständig anders als andere Tragstrukturen aufgebaut werden, die von außen gesehen ähnlich ausgeführt sind.

Allgemein erfordert der Aufbau einer Brücke zwei wesentliche Bestandteile. Erstens ist eine ebene obere Decke oder Fahrbahn erforderlich, die den Fahrzeugverkehr trägt und zweitens ist eine Lastaufnahmeunterstützung für die Fahrbahn erforderlich. Üblicherweise wird das dadurch erreicht, daß zwischen aufrecht stehenden Brückenpfeiler oder -widerlager zueinander parallele, sich in Längsrichtung erstreckende Balkenträger aufgelegt oder aufgehängt werden und daß eine Fahrbahn in Form einer aus Holz oder aus Metall bestehenden Beplankung über die Trägerbalken gebracht wird. Der Querabstand der Trägerbalken, gemessen in einer senkrecht zur Länge der Brücke gelegenen Richtung, muß so ausgewählt werden, daß die Fahrzeugbelastung die Fahrbahn zwischen benachbarten Trägerbalken nicht überlastet. Infolgedessen besitzen herkömmliche Brücken normalerweise eine relativ

9Θ9826/0761

große Anzahl von parallelen Trägerbalken.

Je nach der Art der Brücke und in begrenztem Ausmaß auch je nach der Wahl des Entwerfers der Brücke, werden Trägerbalken normalerweise entweder so vorgeformt oder vorgefertigt, daß sie als Η-Balken ausgeführt sind oder bei größeren Brücken als Fachwerkbalken, die aus einer Vielzahl von Profilen, wie beispielsweise U-Profilen, Η-Balken, Winkelprofilen und Platten durch Schrauben, Nieten oder Schweißen entstanden sind. Da die Brücken der Witterung ausgesetzt sind und Korrosions-Schutzschichten nur eine begrenzte Lebenszeit besitzen, müssen alle Elemente aus relativ dickwandigen Materialien bestehen, die normalerweise eine Stärke von mehr als 6,3 mm (= 1/4") aufweisen, damit die Gefahr einer Schwächung der Brückenkonstruktion ausgeschlossen wird, falls infolge einer Unterbrechung der Schutzschicht eine örtliche Korrosion auftritt. Derartige dickwandige Materialien sind jedoch schwer zu bearbeiten und zu verarbeiten und tatsächlich bestehen die größeren Brücken in erster Linie aus geraden Profilen, die auf die richtige Länge geschnitten und einzeln zusammengebaut werden.

Derartige Brücken leisten wohl zufriedenstellende Dienste, sie sind jedoch infolge ihres großen Materialgewichts relativ teuer. Das große Materialgewicht rührt teilweise von der dieser Bauart eigentümlichen wenig wirksamen Entwurfsart her beim Aufbau der Trägerbalken und Fachwerkbalken in der beschriebenen Weise. Das Gewicht wird noch weiter durch das Gewicht der Fahrbahn selbst erhöht, wobei das letztere das Gewicht der lasttragenden Elemente der Brücke erreichen oder überschreiten kann. Da die Kosten der Brücke häufig in direkter Beziehung zu ihrem Gewicht stehen, sind solche Brücken relativ teuer.

Es sind deswegen eine Vielzahl von Maßnahmen getroffen worden, um das Gesamtgewicht und damit die Gesamtkosten einer solchen Brücke zu verringern. Beispielsweise wurden Balken aus Spannbeton

909826/0761

2854Q74

verwendet, deren obere Abschnitte eine Brückenfahrbahn bilden können und zwar insbesondere bei Brücken mit geringeren Spannweiten. Spannbetonbalken haben jedoch die bereits besprochenen Nachteile einer nicht zureichend zu steuernden Qualität und sind, was vielleicht noch wichtiger ist, so schwer, daß sie schwierig zu entlegenen Baustellen transportiert werden können. An der Baustelle erfordert das große Gewicht der Spannbetonbalken meist Kräne oder gleichartige Hebewerkzeuge, die selbst schwierig zur Baustelle zu transportieren, aufzurichten und zu betreiben sind. Durch alle diese Nachteile werden die Kosten der Brücken erhöht und dementsprechend wird die Wirksamkeit im Ersetzen der bereits besprochenen Brücken mit relativ kurzen Spannweiten, insbesondere an entlegenen Baustellen, herabgesetzt.

Obwohl es auch eine Vielzahl von weiteren Brückenkonstruktionsarten gibt, wird keine derselben als relevant in Beziehung auf die vorliegende Erfindung angesehen. Darüberhinaus zeigt die Vielzahl der besprochenen Mängel, wie nötig eine verbesserte Bauart ist, die das Brückenbaumaterial· wirksamer benützt, so daß eine Herabsetzung des Gesamtgewichts und eine daraus entstehende Kostenminderung bei Brücken erreicht werden kann.

Im breitesten Sinn wird durch die vorliegende Erfindung ein neues Brückensystem geschaffen, das in einer Anzahl wichtiger Aspekte von den bisherigen Brückenbau-Gewohnheiten abweicht, wodurch zusammen ein Brückensystem erreicht wird, daß wesentlich ökonomischer ist. Bei der erfindungsgemäßen Brücke werden nicht nur, wie bei den seitherigen Brückenbauarten, einige Materialien, aus denen die Brücke besteht, zur Erhöhung der Festigkeit verwendet, sondern alle Materialien tragen dazu bei; dazu ist es möglich, Materialien mit höherer Festigkeit zu verwenden. Weiter wird die erfindungsgemäße Brücke in Form von vielen im wesentlichen identischen Brückenmoduln oder Einzelbausteinen vorgefertigt und das kann in auf Dauer oder zeitweilig eingerichteten

93 9 826/0761

Vorfertigungsstätten geschehen. Die vorgefertigten Moduln sind von ausreichend geringer Größe und niedrigem Gewicht, so daß sie ohne großen Aufwand zur Baustelle gebracht werden können, beispielsweise mit normalen Pritschenlastwagen. Ebenso wichtig ist die Verringerung der Baukosten, die dadurch entsteht, daß die relativ kleinen Moduln mit kleinen, relativ billigen Hebezeugen und mit minimalem Arbeitsaufwand an die Einsatzstelle gebracht werden können.

Allgemein gesprochen werden die eben zusammengefaßten Vorteile der vorliegenden Erfindung deswegen erreicht, weil jeder Brückenmodul gleichzeitig einen Brücken-Trage- oder Fachwerkbalken und die Fahrbahn selbst bildet, da eine obere Gurtplatte des Fachwerkbalkens als Brückenfahrbahn dienen kann. Die Diagonalstreben des Fachwerkbalkens, die die oberen und unteren Gurtplatten verbinden, sind versteifungsartig ausgebildet und erstrecken sich über im wesentlichen die Gesamtbreite der Gurtplatten. Auf diese Weise versteifen diese Streben oder Versteifungen die Module in Querrichtung und ergeben eine gleichförmige Querabstützung für die als Fahrbahn benutzte obere Gurtplatte in ihrer gesamten Breite.

Der Brückenmodul macht extensiven Gebrauch von Wellplatten mit relativ tiefen Wellungen und einer großen Wellänge, um die Festigkeit der Platte zu erhöhen und um die Verwendung von hochfestem Stahl, beispielsweise mit einer Streckgrenze von beispielsweise 338 N/mm (= 50.000 psi) zu ermöglichen.Als Stahl wird vorzugsweise korrosionsfester Stahl verwendet, damit keine Korrosionsschutzbeschichtungen aufgebracht und später gewartet werden müssen. Eine weitere Wirtschaftlichkeit wird dadurch erreicht, daß Zwischen-Lastverteilungsrippen an der Unterseite der oberen Gurtplatten angebracht werden,die die Fahrzeugbelastungen in Querrichtung zum Brückenaufbau verteilen. Infolgedessen werden derartige Belastungen durch einen größeren Anteil der oberen Guriplatten der Module aufgenommen. Es ergibt

9Θ982 6/0761

sich dadurch, daß die Brücke auf wirksamere Weise die Lasten aufnimmt und deshalb leichter gebaut werden kann, als es bisher möglich ist.

Im Aufbau umfaßt die Modulbrücke nach der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl nebeneinander angebrachte Balken-Fahrbahnmodule, die jeweils eine obere Kordplatte besitzen, die aus der eben genannten Wellplatte besteht und die gleichzeitig die obere Gurtplatte des Fachwerkbalkens und die Fahrbahn der fertiggestellten Brücke bildet. Eine untere Gurtplatte, die vorzugsweise gleichfalls als Wellplatte aufgebaut ist, ist mit der oberen Gurtplatte durch eine Vielzahl von hintereinander angeordneten sinusförmigen Versteifungen verbunden, die zwischen den Gurtplatten angeordnet sind. Die Versteifungen oder Diagonalen sind gegenüber den Gurtplatten geneigt. Jede Versteifung schließt einen Mittelabschnitt ein, der zwischen den Gurtplatten angeordnet ist und besteht aus einer gewellten Platte mit einer Vielzahl nebeneinanderliegenden Wellungen, die sich in Richtung der Gurtplattenwellungen erstrecken.

Die Module werden miteinander so verbunden, daß eine Quer-Relativbewegung verhindert wird, und zwar werden die Querseiten der Gurtplatten übereinander gelegt, wozu vorzugsweise Wellabschnitte zwischen den tiefsten und höchsten Punkten der Wellen verwendet werden und diese Abschnitte werden miteinander durch Verschrauben, Vernieten, Verschweißen oder in ähnlicher Weise verbunden. Die Verbindungsstellen befinden sich entweder an oder in der Nähe der neutralen Achse der Wellungen. Zusätzlich können Verbindungsstreifen an den geeigneten Stellen vorgesehen sein, um mindestens die unteren Gurtplatten miteinander sicher zu verbinden.

Die oberen Gurtplatten werden zusätzlich miteinander sicher durch Lastverteilungsrippen verbunden, die die Gesamtbreite der Module überspannen und die senkrecht zur Längsrichtung der Brücke ausgerichtet sind. Eine Lastverteilungsrippe wird etwa in der Mitte

8B9826/0761

285A074

zwischen je zwei benachbarten Verbindungspunkten zwischen oberer Gurtplatte und Versteifung angeordnet. Die Rippen

werden normalerweise nur mit der Unterseite der oberen Gurtanderen platten verbunden, so daß sie nicht mit irgendeiner Struktur der Brücke verbunden sind und sie besitzen solches Widerstandsmoment, daß die Fahrzeugbelastung, die eine Punktbelastung darstellt, über die größte zulässige Quererstreckung der Brücke verteilt wird. Die Querlastverteilung ist eine Funktion des Abstandes zwischen den Verbindungspunkten zwischen oberer Gurtplatte und Versteifung, der im folgenden Versteifungsabstand genannt wird. Demzufolge sind die Lastverteilungsrippen so ausgewählt oder ausgelegt, daß ihr Widerstandsmoment die erforderliche Querverteilung der Last auf die oberen Gurtplatten ergibt, ohne die Fahrzeugbelastung auf andere Strukturelemente der Brücke oder auf die Brücken-Widerlager usw. zu übertragen.

Neben der Verteilung der Fahrzeugbelastung in Querrichtung und der Verstärkung der gewellten oberen Gurtplatte in Querrichtung senkrecht zur Richtung der Wellungen und einer damit verbundenen wirksameren Ausnutzung der Gurtplatte ergibt die Lastverteilungsrippe ein Querverbindungselement allgemein für die Brückenmodule und besonders für die oberen Gurtplatten, da jede Rippe fest mit allen oberen Gurtplatten der Brücke verbunden, beispielsweise geschraubt, genietet oder angeschweißt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat jedes diagonale Versteifungselement allgemein die Form eines Z und wird durch einen geneigten Mittelabschnitt gebildet, von dem integral damit aufgebaute Kronen- oder Endabschnitte abstehen. Die Kronenabschnitte besitzen eine Neigung in Bezug auf die Mittelabschnitte der Versteifung und sind entweder parallel zueinander ausgerichtet und im wesentlichen eben oder sie sind vorzugsweise kontinuierlich gekrümmt. Die Kronenabschnitte liegen an den einander zugewandten Flächen der oberen und unteren Gurtplatten an und stützen dieselben gegeneinander ab. Die

90 9 826/0761

Kronenabschnitte können flach sein oder sie können aus gewelltem Material mit einer geringeren Welltiefe bestehen und/ oder die Wellungen können abgeflacht sein; bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Wellungen des Mittelabschnitts und der daran anschließenden Kronenabschnitte fortlaufend ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform ist der übergang zwischen den End- oder Kronenabschnitten und dem Mittelabschnitt der Versteifung kontinuierlich gekrümmt, so daß die volle Festigkeit der gewellten Versteifung über ihre Gesamtlänge aufrecht erhalten bleibt.

Eine mit diesen Konstruktionsmerkmalen aufgebaute Brücke nützt alle Brückenbestandteile, insbesondere die obere Gurtplatte, die gleichzeitig die Brückenfahrbahn bildet, wie auch die anderen Bestandteile der Module in ihrer Lastübernahmefähigkeit aus. So wird die Fahrbahn ein lasttragendes Element, statt zum Totgewicht oder nicht tragenden Gewicht der Brücke beizutragen oder man kann es alternativ so ansehen, daß die Fahrbahn, die sonst einen getrennten Bestandteil der Brücke in bekannter Weise darstellt, weggelassen wurde. Dadurch wird das Gesamtgewicht einer Brücke beträchtlich verringert.

Einen weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt die Tatsache, daß die Brückenbestandteile vorzugsweise aus korrosionsfestem Material bestehen, das die Aufbringung einer Schutzschicht auf die Oberfläche der Bestandteile erübrigt. Solche Materialien sind handelsüblich. Beispielsweise wird ein Kupfer-Tragstahl unter dem Handelsnamen COR-TEN durch die Firma United States Steel Corporation in Pittsburgh, Pennsylvania vertrieben. Wenn dieses Material den WitterungsVerhältnissen ausgesetzt ist, tritt eine Oberflächenoxidierung ein, die eine selbstschützende Schicht bildet und sicherstellt, daß auch nach langer Einwirkung der Witterung das darunterliegende Material nicht angegriffen wird. Wenn demzufolge eine Brücke aus solchen korrosionsfesten Materialien erbaut wird, können Materialien mit

9Θ9826/0761

285A074

geringeren Querschnitten verwendet werden. Derartige dünnere Querschnitte sind leichter zu verarbeiten und es ist beispielsweise möglich, die Versteifungselemente aus handelsüblichem Blechmaterial mit einer Stärke von nicht mehr als 6,3 mm (= 0,25") in den meisten Anwendungsfällen zu wellen, da die bisher notwendigen "Sicherheitsstärken", die einen Schutz gegen unentdeckte Korrosion bilden, weitgehend herabgesetzt oder weggelassen werden können. Mit dem dünneren Querschnitt ist jedoch eine Verformung von relativ billig zu erhaltendem Material, wie ebenem Blechmaterial in handelsüblicher Form in kompliziertere und festere Formen, wie gewellten Platten mit relativ geringen Kosten möglich.

Ein weiterer«Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung und den Zusammenbau von Brückenmoduln. In Übereinstimmung mit diesem Aspekt werden die Gurtplatten und die Diagonalversteifungen durch Wellen und Zuschneiden von Blechmaterial auf die angemessene Länge für die Gurtplatten und Versteifungen gebildet. Das Versteifungsmaterial wird dann in Richtung der Wellungen gebogen, um die gekrümmten Kronenabschnitte zu erzeugen, in_dem schrittweise das gewellte Vorratsmaterial fließgeformt wird, ohne es und insbesondere seine relativ tiefen Wellungen übermäßig zu strecken, zu verformen oder aufzureißen.

In Übereinstimmung mit einer Ausführung der Erfindung wird die Ausbildung der gekrümmten Kronenabschnitte dadurch erreicht, daß zwei einander zugewandte komplementäre konkave bzw. konvexe Formstempel verwendet werden, deren Profil dem Profil der Wellungen der Versteifungsmaterialien entspricht. Die Formen besitzen eine gekrümmte Bahn dem für den gekrümmten Kronenabschnitt der Versteifung erforderlichen Krümmungsradius,

wobei die gekrümmte Länge der Form sich über einen Bogen erstreckt, der wesentlich geringer als der für den Kronenabschnitt erforderlichen Bogen ist und normalerweise nur einen Bruchteil desselben

909828/0761

beträgt. Der zu biegende Abschnitt des Versteifungsitiaterials wird zwischen die beiden Formen gebracht und die Formen werden aufeinander zu gedrückt, um das Versteifungsmaterial fließzuverformen und damit zu biegen. Die Formen werden dann auseinandergezogen und das Versteifungsmaterial wird parallel zu den Wellungen vorgeschoben und zwar um einen Abstand, der nicht größer als die Länge der Formkrümmung ist. Danach werden die Formen wieder gegeneinandergedrückt, sie werden wieder voneinander getrennt und wiederum wird das Versteifungsmaterial parallel zu den Wellungen vorgeschoben. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis die volle Bogenlänge bei dem Versteifungsmaterial ausgebildet ist. In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Ausbilden der gekrümmten Kronenabschnitte dadurch ausgeführt, daß sorgfältig über einen Dorn ziehverformt wird, der den benötigten Krümmungsradius besitzt. Ein solcher Dorn wird mit einem Profil versehen, daß dem Profil des Versteifungsmaterials entspricht und es sind Einrichtungen vorhanden,um das Versteifungsmaterial zu fassen, um es mit dem sich drehenden Dorn zu bewegen und es ist eine feste Anlage für den zu verformenden Abschnitt des Versteifungsmaterials an der dem Dorn gegenüberliegenden Seite vorgesehen, um eine gleichmäßige faltenfreie Schritt-Streckverformung des Versteifungsmaterials entsprechend der Außengestalt des Domes sicherzustellen.

Das sorgfältige schrittweise Verarbeiten der gekrümmten Kronenabschnitte verhindert größere Längenunterschiede zwischen den inneren und äußeren Wellungen und Beschädigung der Versteifungsbahn, wie es beispielsweise beim übermäßigen Zusammendrücken und Verbiegen der inneren Wellungen des Versteifungsmaterials geschehen könnte. Dadurch könntendie lasttragenden Abschnitte des Versteifungsmaterials aufreißen und die strukturelle Einheit der Brückenmodule könnte ernstlich gefährdet werden.

909826/0 761

Eine weitere wichtige Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht in der tatsächlichen Größe und Form der Wellungen. Es wird bevorzugterweise eine Wellenlänge von annähernd 406 mm (= 16") und eine Welltiefe im Bereich von 140 bis 152 mm (= 5,5 bis 6") mit allgemein trapezförmiger Gestalt bevorzugt. Im Vergleich zu anderen relativ großen Wellungen, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 308 956 beschrieben sind, ergeben die erfindungsgemäßen Wellungen eine wesentlich größere Festigkeit auch bei Verwendung des gleichen Materials.

Beispielsweise besitzt eine fertiggewellte Platte gemäß der Erfindung eine relativ größere Breite, d.h. sie ergibt eine annähernd 6 bis 7% größere Überdeckung als eine Platte, die durch Wellen des gleichen Materials nach der genannten US-Patentschrift hergestellt wurde. Darüberhinaus ist es wegen des einfacheren Wellprofils nach der Erfindung möglich, die

2 Platte aus Stahlblech mit einer Streckgrenze von 338 N/mm herzustellen (= 50.000 psi), ohne ein Aufreißen oder Auftreten von Sprüngen im Material befürchten zu müssen, während die komplizierteren Wellformen der genannten Patentschrift nur aus

ο Stahl mit einer maximalen Streckgrenze von etwa 203 N/mm (= 30.000 psi) gefertigt werden können, damit während des Wellvorgangs keine Rißbildung auftritt. Dadurch wird erfindungsgemäß durch die Auswahl von Stahlplatten mit höherer Festigkeit zusammen mit der günstigeren Wellform eine mehr als 50%-ige Erhöhung der Festigkeit der Wellplatten erreicht, während der Kostenanstieg der Stahlplatte (infolge der höheren Festigkeiten) normalerweise in der Größenordnung von einigen Prozent liegt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

9©9826/076 1

Fig. I eine Seitenansicht unter Weglassung einiger

Teile einer lasttragenden, aus Modulen bestehenden Brücke mit erfindungsgemäßem Aufbau,

Fig. 1ä und 1B vergrößerte Ausschnitte mit Einzelheiten des Aufbaus und der Anbringung aus Fig. 1,

Fig. 2 eine Endansicht der aus Modulen bestehenden Brücke nach Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung nach Linie 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der

Fig. 1 mit Einzelheiten des Aufbaus der Brücke,

Fig. 6 eine vergrößerte Seitenschnittdarsteilung des in Fig. 5 mit einem Kreis versehenen Teils der Brücke,

Fig. 7 einen Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 5 mit der verwendeten Abstützung der Brücke,

Fig. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 1,

Fig. 9 eine vergrößerte Schnittdarstellung der oberen Gurtplatte der Brücke mit der formschlüssigen Verbindung der Gurtplatte mit der Brückenfahrbahn,

Fig. 10 eine Seitenteilansicht einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung,

9Θ9 826/0761

■ ²³ " 285A07A

Fig. 11 eine Seitenteilansicht einer Lastaufnahme-

Diagonalversteifung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 einen Schnitt nach Linie 12-12 der Fig. 11,

Fig. 13 eine Seitenteilansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit kreisförmigen Versteifungselementen zur Verbindung der Gurtplatten,

Fig. 14 einen Schnitt nach Linie 14-14 der Fig. 13,

Fig. 15 eine schematische Seitenansicht einer Bogenbrücke mit modulartigen, in Längsrichtung verwendeten Brückenabschnitten nach der Erfindung,

Fig. 16 ein Schaubild zur Ermittlung der Charakteristik einer Lastverteilungsrippe nach der Erfindung,

Fig. 17 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer anderen Verbindungsart der Brückengurtplatten mit den sinusförmigen Stützelementen, und

Fig. 18 eine schematische Darstellung einer weiteren

Ausführung der Erfindung, durch die Gurtplatten mit im wesentlichen ebenen nach außen gerichteten Flächen erhalten werden.

Nach Fig. 1 und 2 sind einige nebeneinander angeordnete belastbare Fachwerk-Brückenmodule 2 einer Brücke 4 mit erfindungsgemäßem Aufbau darstellt. Allgemein besteht jeder Modul aus einer oberen Gurtplatte 6 mit einer Breite "W" und einer senkrecht dazu verlaufenden (nicht besonders angezeigten) Länge. Die Gurtplatte 6 besteht aus einer gewellten Metallplatte mit in Längsrichtung verlaufenden Wellungen 8. Eine zweite oder

9&9826/07S1

untere Gurtplatte 10 besitzt normalerweise die gleiche Länge wie die obere Gurtplatte und die gleiche Breite. Vorzugsweise besteht sie auch aus einer gewellten Metallplatte mit in Längsrichtung verlaufenden Wellungen 12. Bei besonderen Anwendungen kann jedoch die in erster Linie einer Zugbelastung ausgesetzte untere Gurtplatte aus einem flachen Plattenmaterial bestehen. Jeder Modul besitzt eine Vielzahl schräg zu den Gurtplatten verlaufender Versteifungen 14, die an den oberen und unteren Gurtplatten befestigt sind und deren Breite im wesentlichen gleich der Breite der Gurtplatten ist, wie später im einzelnen dargelegt wird. Die Verstärkungen bilden einen gewelltenoder sinusförmigen Träger 21 für die Gurtplatten und werden allgemein durch eine Reihe normalerweise gerader, schräg verlaufender Mittelabschnitte 16 gebildet, die durch gekrümmte obere oder untere Verstärkungs-Kronenabschnitte 17 verbunden sind.

Die Verstärkungen und insbesondere ihre Mittelabschnitte 16 bestehen ebenfalls aus einer Wellplatte mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Wellungen. Der Wellenabstand ist gleich dem der Gurtplatten. Die Kronenabschnitte 17 der Verstärkungen sind an den Gurtplatten beispielsweise durch Schrauben oder Nieten 22 befestigt. Da die Breite der Verstärkungen im wesentlichen gleich der Breite der Gurtplatten ist, unterstützen sie diese in ihrer jeweiligen Gesamtbreite an mit Abstand voneinander versehenen Stellen.

Die Verstärkungen können einstückig aufgebaut sein, in.»dem ein relativ langes Stück Wellplatte sinusförmig ausgebildet ist oder sie können durch Aneinanderfügen einer Vielzahl allgemein trog- oder L-förmiger Elemente 15 (Fig. 1) gebildet sein. Es können auch etwa Z-förmige Elemente 23 (Fig. 5 und 14) als Träger verwendet werden.

909826/0761

Die L-förmig gestalteten Verstärkungselemente 15 in Fig. 1 bestehen aus zwei miteinander einen Winkel bildenden geraden Abschnitten 27, die den geraden Mittelabschnitt 16 bilden, wenn die Versteifungselemente in dem Träger 21 vereint sind und aus einem fast halbkreisförmigen und kontinuierlich gekrümmten End- oder Kronenabschnitt 17, der die geraden Abschnitte 27 verbindet. Im zusammengebauten .Zustand überdecken die Enden der geraden Abschnitte 27 einander und sind miteinander mit (nicht getrennt gezeigten) Schrauben, Nieten oder dergleichen verbunden. Die Schrauben 22 verbinden die obere oder untere Mittelstelle 19 der Kronenabschnitte mit den jeweiligen Gurtplatten, wie im einzelnen in Fig. 6 dargestellt.

Die Enden der Brückenmodule 2 werden durch allgemein J-förmige Verstärkungen 3 gebildet, die jeweils aus einem vertikal gerichteten Abschnitt 5 gebildet sind, der mit einem gekrümmten Grundabschnitt 17a verbunden ist, dessen Krümmungsbogen größer als der der Kronenabschnitte 17 ist und der gleichfalls kontinuierlich gekrümmt ist. Der Grundabschnitt 17a enthält ebenfalls eine Mittelstelle 19 und endet in einem frei liegenden Abschnitt 27a, der mit dem Abschnitt 27 des nächsten Verstärkungselements 15 verbunden werden kann, wie in Fig. 1B gezeigt. Tragoder Lagerplatten 7 unterstützen die Unterseite der unteren Gurtplatte 10 an einem Brückenträger oder -Widerlager 9. Ein elastomeres Zwischenstück 7a kann zwischen die Tragplatten und das Brückenwiderlager eingelegt werden. Ankerschrauben (nicht dargestellt) oder dergleichen können vorgesehen sein, um eine gute Befestigung der Plattenabschnitte an dem Widerlager herzustellen, und dabei die thermische Ausdehnung oder Zusammenziehung der Brücke in üblicher Weise zu gewährleisten.

Nach Fig. 1 und 2 werden eine ausreichende Anzahl von Brückenmoduln nebeneinander angebracht, um die erforderliche Gesamtbreite der Brücke zu erreichen. Die Brückenmoduln werden durch

909826/0761

eine Vielzahl von Lastverteilungsrippen 150 miteinander verbunden, deren Aufbau im einzelnen später näher beschrieben wird und die etwa in der Mitte zwischen benachbarten Verbindungsstellen 19 zwischen den oberen Gurtplatten 6 und den Versteifungsträgern 21 angeordnet sind. Sie sind durch Schrauben, Nieten, Schweißen oder dergleichen starr an der Unterseite jeder oberen Gurtplatte befestigt. Wenn die Lastverteilungsrippen auch dazu dienen, die Brückenmodule miteinander sicher zu verbinden, so ist doch der grundsätzliche Zweck darin zu suchen, daß eine Querverteilung der Belastung und dadurch eine gleichmäßigere Belastung der oberen Gurtplatte unter Fahrzeuglasten erzielt wird, wie es im einzelnen später besprochen wird.

Die unteren Gurtplatten sind durch Verbindungsstäbe oder -riegel 152 miteinander verbunden, die an der Unterseite der unteren Gurtplatten befestigt sind und quer zu den Gurtplatten über die gesamte Brückenbreite verlaufen. Die Verbindungsriegel sind in der Mitte zwischen benachbarten Verbindungsstellen zwischen der unteren Gurtplatte 10 und den unteren Kronenabschnitten 17 der Versteifungen angeordnet. Je nach dem besonderen Anwendungszweck können die Verbindungsriegel angeschraubt, angenietet, angeschweißt oder auf andere Weise sicher an den unteren Gurtplatten befestigt sein.

Zum Brückenaufbau gehören noch seitliche Geländerschienen 154, die längs der gesamten Länge der Brücke angebracht sind. Diese sind an mit Abstand voneinander vorgesehenen aufrecht stehenden Pfosten 156 befestigt, welche wiederum an den beiden äußersten Brückenmoduln angebracht sind. Schließlich ist ein Straßenbelag 158 aus Asphalt oder Beton über die oberen Gurte der zusammengebauten Brückenmodule 2 geschüttet oder gegossen, wie am besten in Fig. 2 gezeigt.

Nachdem so der Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen Brückenstruktur erläutert wurde, werden im folgenden die Struktureinzelheiten erläutert, die die erwähnten Vorteile ergeben.

909826/0761

Es ist im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 5 zu bemerken, daß eine der wichtigsten Eigenschaften der Erfindung darin besteht, daß alle Bestandteile, die ein Brückenmodul bilden, ohne weiteres ineinander passen, d.h. daß kein spezielles Anpassen oder Einrichten während des Zusammenbaus der Module und ihrem späteren Aufbau zur Brücke nötig ist. Weiter muß die Größe der Einzelmoduln und insbesondere die Modulbreite "W" so ausgewählt sein, daß sie den Transport der Module auch über enge kurvenreiche Straßen und Transportwege ermöglicht, die Breite muß dazuhin mit den verfügbaren Materialbreiten so abgestimmt sein, daß das Material in optimaler Weise ausgenutzt wird. Dieser Gesichtspunkt erfordert, daß Materialverlust so klein wie möglich gehalten oder vorzugsweise ganz ausgeschlossen wird und daß die Materialeigenschaften in der wirksamsten Weise ausgenützt werden.

Im Hinblick auf leicht erhältliche Materialien wird Bandblech mit einer Breite von 1,32 m (= 52") bevorzugt als Rohmaterial zur Herstellung der Wellplatten verwendet, die dann für die Brückenmoduln verarbeitet werden. Nach der Erfindung wird das 1,32 m breite Bandmaterial zu einer Wellplatte verarbeitet, die eine effektive Breite von etwa 813 mm (= 32") besitzt. Es werden trapezförmige Wellungen angebracht, die jeweils in im wesentlichen horizontal verlaufenden Wellenbergen oder -tälern 162 bzw. 164 enden (Fig. 4) und der Wellenabstand "P" beträgt etwa 406 mm (= 16") und die Welltiefe "D" beträgt etwa 152 mm (= 6"). Der fertig gewellte, anfangs 1,32 m breite Streifen enthält so zwei Wellenzüge und ergibt Brückenmodule 2 mit einer Gesamtbreite "W" von 813 mm (= 32" oder 2'8"). Die tatsächliche Breite der Wellplatten und der Brückenmodule ist geringfügig, d.h. beispielsweise 12,7 bis 25,4 mm (= 1/2" bis 1") größer, so daß.eine Überlappung zwischen den Seiten der Gurtplatten benachbarter Module möglich ist.

909826/0761

Ein Blechstreifen wird so gewellt, daß die fertige Wellplatte seitlich mit schräg laufenden Streifen 160 (Fig. 4) endet, die jeweils Wellenberge 162 und Wellentäler 164 miteinander verbinden. Auf diese Weise überdecken die schrägen Wellseiten 160 einander, wenn die Brückenmodule seitlich aneinander gebaut werden und sie können einfach durch voneinander einen Abstand aufweisende Schrauben 166 verbunden werden, die vorzugsweise in der neutralen Achse der schräg laufenden Seiten eingesetzt sind (Fig. 4). Es wird dabei beispielsweise ein Mittenabstand der Schrauben in Querrichtung von 813 mm (= 32") und in Längsrichtung von etwa 305 mm (= 12") verwendet.

Um den richtigen Sitz der oberen und unteren Kordplatten 6 bzw. 10 mit den oberen und unteren Kronenabschnitten 17 der sinusförmigen Versteifungstütze oder des Versteifungsträgers 21 zu gewährleisten, ist es normalerweise notwendig, die Materialstärke "t" der Gurtplatten und der diagonal verlaufenden Versteifungen 14 zu berücksichtigen. In Übereinstimmung mit einer Ausführung der Erfindung werden die Wellungen so ausgebildet, daß die Grundbreite "W1" der Wellenberge 162 und die Grundbreite "W2" der Wellentäler sich abwechselnd unterscheiden. In der bevorzugten Ausführung ist der Unterschied zwischen W1 und W2 gleich der Plattenstärke "t", so daß die Breite aufeinander folgender Wellenberge und Wellentäler in jeder Tafel sich abwechselnd um annähernd die Materialstärke der Tafel unterscheide^. Bei einer praktischen angenäherten Ausführung können sich die Grundbreiten beispielsweise um 4,8 mm (= 3/16") unterscheiden, so daß der Sitz von Tafeln mit Materialstärken von beispielsweise 6,35 mm auf 6,35 mm (= 1/4"), 6,35 mm auf ca. 2 mm (= 14 gauge) oder 2 mm auf 2 mm angepaßt ist. Der jeweilige Wellabstand "P" und die Welltiefe "D" bleibt dabei ■ unverändert.

Alternativ kann nach Fig. 6 eine der Wellplatten und ein Abschnitt der Versteifungselemente, beispielsweise der Kronenabschnitt 17 des Versteifungselements mit angehobenen Ansätzen

909826/0781

2854Q7*

oder Senkstellen 168 versehen werden, die etwa kreisförmig ausgebildet sind und an der oberen (oder unteren) Mittelstelle 19 der Kronenabschnitte angebracht sind. Schraubenöffnungen 170 für die Schrauben 22 sind in diesen Senkstellen konzentrisch ausgebildet. Jede Senkstelle steht von der gekrümmten Form des Kronenabschnitts so weit ab, daß die Anlagefläche der Senkstelle sicher an der zugewendet liegenden Fläche der Gurtplatte anliegt, wenn die Schraube angezogen wird, so daß sich eine feste Reibverbindung zwischen den beiden Platten ergibt. Bei einer praktischen Ausführung der Erfindung, bei der Gurtplatte und Versteifung aus einem Material mit einer Stärke von 6,3 mm (= 1/4") gebildet sind, steht die Senkstelle über die gekrümmte Außenfläche des Kronenabschnitts um 8 mm (= 5/16") vor.

Es kann Vorteile bringen, statt der Senkstellen (nicht gezeigte) gekrümmte Unterlagescheiben einzusetzen. Die Unterlagsscheiben werden dann zwischen die Gurtplatte und den Kronenabschnitt eingesetzt und nach dem Anziehen der Schraube ergibt sich die erforderliche Reibverbindung.

In Fig. 17 ist eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung zur Verbindung der Gurtplatten 6 und 10 (von denen nur die untere Gurtplatte 10 dargestellt ist) mit den Kronenabschnitten 17 des sinusförmigen Versteifungsträger 21 dargestellt. Die Verbindung zwischen den Kronenabschnitten des sinusförmigen Versteifungselements und der oberen Gurtplatte 6 ist in gleicher Weise ausgeführt.

Diese Verbindungsart ist besonders dann geeignet, wenn die Grundbreiten "W1" und "W2" der Wellenberge 162 bzw. der Wellentäler 164 sich in der in Fig. 4 gezeigten Weise abwechselnd so unterscheiden, daß die Kronenabschnitte des sinusförmigen Versteifungsträgers 21 genau in den entsprechenden Wellungen

809826/0781

der Gurtplatten sitzen. In diesem Fall kann die Verbindung vorteilhafterweise durch Punktschweißstellen geschehen, die an den aneinander anliegenden Flächen der Gurtplatte und des sinusförmigen Versteifungsträgers mit richtigem Abstand angebracht v/erden. Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindung mit Befestigungsmitteln hergestellt v/erden, die z.B. (nicht gezeigte) Nieten oder Schrauben 250 sein können, die sich durch gleichmäßig verteilte Öffnungen injeinander anliegenden Wellseiten 252 bzw. 254 der Gurtplatte und des sinusförmigen Versteifungsträgers erstrecken<,

Vorzugsweise werden die Schrauben an der neutralen Achse der Versteifungsseitenwände, d.h. in der Mitte zwischen den Wellenbergen und Wellentälern angebracht, wie es in Fig. 17 gezeigt ist.

Ein Hauptvorteil der in Fig. 17 gezeigten Ausführung besteht darin, daß keine besonderen Senkstellen für die Schrauben vorgesehen werden müssen. Damit ist diese Ausführung besonders dann geeignet, wenn keine Ausrüstung zur Formung der besonderen Senkstellen, wie sie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt sind, vorhanden ist. Weiter sind die Schrauben damit an Stellen angeordnet, an denen nur eine minimale Spannung in den Wellelementen vorhanden ist.

In der in Fig. 5 dargestellten Ausführung besitzen die Versteifungselemente 23 allgemein eine Z-förmige Gestalt und bilden jeweils einen vollständigen Wellenzug des Trägers 21. Die Darstellung soll nur eine der verschiedenen Versteifungselement-Ausführungen zeigen, wie sie bereits besprochen wurden und es können selbstverständlich die früher besprochenen L-fÖrmigen Versteifungselemente statt dessen eingesetzt werden.

90-982S/O761

Wenn bei dieser Ausführung die Wellungen so aufgebaut sind, daß abwechselnde Grundbreiten "W1" und "W2" vorhanden sind, kann die Verbindung zwischen anschließenden Abschnitten 27 der Versteifungselemente 23 in der in Fig. 5 mit 174 bezeichneten Verbindungsart geschehen. Es ist keine spezielle Vorbereitung der Versteifungselement-Enden erforderlich und sie können einfach durch Schrauben 176 oder entsprechende Nieten oder dergleichen miteinander verbunden werden. Wenn jedoch die Wellungen gleichmäßig ausgeführt sind, d.h. wenn alle Grundbreiten gleich sind und die Kronenabschnitte mit den erwähnten Senkstellen 168 versehen sind, werden die einander überdeckenden Enden 178 der Abschnitte 27 in Erweiterungsformen in einem Druck- oder Fallhammer eingesetzt. Derartige Geräte sind unter dem Handelsnamen CECOSTAMP von der Firma Chambersburg Engineering Co., Chambersburg, Pennsylvania, erhältlich. Damit können die einander überdeckenden Enden mit unterschiedlichen Grundbreiten in der eben besprochenen Form versehen werden, so daß der richtige Sitz der aneinander anschließenden Tafeln gewährleistet ist. In diesem Fall sind die Wellungen der Versteifungen gleichmäßig mit Ausnahme der jeweils örtlich angebrachten Dehnung bzw. Verengung der einander überdeckenden Versteifungsenden 178. Diese Versteifungsenden werden in der beschriebenen Weise mit Schrauben 176 oder ähnlichen Befestigungsmitteln nach Fig. 5 verbunden.

Um die Fertigung und Verbindung der Brückenmodule 2 zu ermöglichen und dabei das Zusammenpassen aller miteinander verbundenen Teile ohne FertigungsSchwierigkeiten zu ermöglichen, werden bevorzugterweise die Versteifungselemente 15 (bzw. 23 nach Fig. 5) so ausgebildet, daß ihre Gesamtbreite ein wenig geringer als die Gesamtbreite der Gurtplatten 6 und 10 ist. Wenn beispielsweise die Gurtplatten eine effektive Breite von 813 mm (= 32") besitzen, können die Versteifungselemente mit einer Gesamtbreite von 737 bis 762 mm (= 29" bis 30") versehen werden, so daß sie an der Seite um etwa 25/4 bis 38,1 mm

9Θ9826/0761

(= 1 bis 1,5") gegenüber den Seitenkanten der Gurtplatten zurückstehen. Nach dem Einsetzen des Brückenmoduls wird ein Spalt "G" zwischen den einander zugewandten Kanten der Versteifungselemente und damit der sinusförmigen Versteifungsträger 21 der benachbarten Module gebildet, wie in Fig. 4 zu sehen. Diese Konstruktionsart besitzt den Vorteil, daß eine Anhäufung von 4 Materialstärkung an den oberen und unteren Mittelstellen 19 der Kronenabschnitte 17 vermieden wird. Eine solche Anhäufung würde die Abänderung der Wellungen nötig machen, um ein gutes Passen zu erreichen und soll deshalb vermieden werden. Wie später im einzelnen gezeigt wird, ergibt das Weglassen einer festen Verbindung zwischen den Seitenkanten der diagonal verlaufenden Versteifungen 14 keine bemerkenswerte Verschlechterung der Festigkeit und Steifigkeit der Brückenmodule 2 und der gesamten Brücke 4, auch wenn dies auf den ersten Blick so erscheint.

Alternativ zu dieser verringerten Breite der diagonalen Versteifungen 14 gegenüber den Gurtplatten können sie auch so aufgebaut werden, daß sie die genaue Breite der Gurtplatten besitzen. Damit überdecken die seitlichen geneigten Wellenseiten (nicht dargestellt) der Versteifungselemente 15 (bzw.

einander
23 nach Fig. 5) in der gleichen Weise, wie die entsprechenden Wellseiten 160 der Gurtplatten, so daß auch die Wellseiten der Versteifungselemente aneinander befestigt, beispielsweise verschraubt werden können. Um die Anhäufung von 4 Materialstärken in der Umgebung der oberen (oder unteren) Mittelstelle 19 der Kronenabschnitte 19 zu vermeiden, können die jeweiligen Wellseiten an den oberen und unteren Scheitelabschnitten jedes Kronenabschnitts so entfernt werden, daß dort eine Unterbrechung ausgebildet wird und keine Überlappung vorkommt.

Es wurde bereits früher angesprochen, daß die Fahrzeugbelastungen an relativ isolierten, voneinander getrennten Stellen der Brücke konzentriert sind, wobei diese Stellen sich in Längsrichtung der Brücke bei der Bewegung der Fahrzeuge bewegen. Die Brücke

959826/0761

muß so ausgelegt sein, daß derartige konzentrierte, bewegte Lasten aufgenommen werden können. Besondere Forderungen müssen an die Brückenfahrbahn gerichtet werden, da die Fahrbahn das Element der Brücke ist, auf die die Fahrzeugbelastungen tatsächlich übertragen werden. Allgemein gesprochen wird die
Brückenfahrbahn an voneinander mit Abstand versehenen Stellen durch die Gesamtheit der übrigen Brücke gestützt, in der
herkömmlichen Bauweise durch die Gurte und Träger bzw. Balken, die unterhalb der Fahrbahn liegen und sie abstützen. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Brückenfahrbahn durch die
oberen Gurtplatten der Längsträger der Brücke gebildet und
die oberen Gurtplatten müssen eine ausreichende Festigkeit
und Steifheit aufweisen, um in angemessener Weise die Fahrzeugbelastungen in Übereinstimmung mit den Vorschriften, beispielsweise der American Association of Highway and Transportation Officials (AASHTO) aufzunehmen. Nach Fig. 5 ist zu
sehen, daß eine Fahrzeugbelastung, beispielsweise eine Last "L", die auf die obere Fläche des oberen Gurtes 6 einwirkt, die größten Verspannungen in der oberen Gurtplatte erzeugt, wenn der Einwirkungspunkt von "L" in der Mitte zwischen den Versteifungs-Befestigungsstellen 19 liegt. An dieser Stelle besitzt die obere Gurtplatte die größte nicht abgestützte
Spannweite, d.h. den genannten Versteifungsabstand "S1".

Die Bauart der oberen Gurtplatte 6 mit den in Längsrichtung laufenden Wellen oder Wellungen 8 ergibt eine hohe Steifigkeit in Längsrichtung der Brücke. Dementsprechend wirkt die obere Gurtplatte 6 als ein fortlaufender Balken der Spannweite "S1" (zwischen den Verbindungsstellen 19), der die Belastung "L" auf die Befestigungsstellen überträgt. Dabei ergibt die obere Gurtplatte eine geringe Steifigkeit und Festigkeit in Querrichtung der Brücke, so daß nur eine geringe Verteilung der Last "L" von dem Belastungspunkt zur Seite erfolgt. Um
die Seitenlastverteilung zu verbessern und dadurch dem erwähnten

109 826/0781

1

nachqereiohtI — „J

fortlaufenden Balken eine erheblich größere Breite zu verleihen, damit die Gurtplatte vom strukturellen Gesichtspunkt aus wirksamer ausgenützt wird, sind die bereits erwähnten Lastverteilungsrippen 150 vorgesehen.

Die Rippen sind in der Mitte zwischen benachbarten Versteifungsbefestigungsstellen 19 angebracht und besitzen allgemein eine ü-förmige oder trogförmige Gestalt (Fig. 5) und weisen vorzugsweise ein trapezförmiges Profil auf, das dem der Gurtplatten und der Versteifungen 14 entspricht. Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben 180 verbinden die seitlich abstehenden Flansche 182 der einzelnen Rippen mit der Unterseite der oberen Gurtplatte und nur mit dieser, d.h. daß die Lastverteilungsrippe sonst nicht mit irgendeinem baulichen, lastübertragenden Bestandteil der Brücke oder des Brückenmoduls verbunden ist.

Die Bemessung der Lastverteilungsrippe ist wichtig, um sicherzustellen, daß die Last in Querrichtung richtig verteilt wird und gleichzeitig die Erhöhung des Brückengesamtgewichts möglichst gering gehalten wird. Erfindungsgemäß wird die Lastverteilungsrippe so bemessen, daß zuerst nach den Auslegungsvorschriften der AASHTO die maximal zulässige Last-Seitenverteilungsbreite bestimmt wird. Nach diesen Vorschriften ist die größte Querverteilungsbreite "Sw" zur Zeit auf 2,13 m (=7') begrenzt und sie kann geringer als dieser Wert sein, in Abhängigkeit von dem Versteifungsabstand "S1" der Brücke. Wenn die maximal zulässige Verteilungsbreite "Sw" festgestellt wurde, wird bei bekannter Fahrzeugbelastung "L" die Lastverteilungsrippe dadurch bemessen, daß ihr Trägheitsmoment I auf folgende Weise festgelegt wird:

4 I = k . I₁ . —τ (in 41,62 cm⁴), wobei

^b1

9Θ9826/0761

&.I Jk ^Nt Ii

- 35 -

NACHQEREIOHT

eine Konstante in dem Bereich zwischen 2 und 120 ist, die durch j- . j^ ^te~ stimmt ist, wobei L die Fahrzeugradlast (in4,45N)

und L¹ = if- (in 4,45N prc SW

oberen Gurtplatte) ist,

und L¹ = if- (in 4,45N pro 0,305 m Breite der SW

das durchschnittliche Trägheitsmoment der gewellten oberen Gurtplatte pro 2,54 cm Breite (in 41,62.cm ) ist,

Sw = die Querbreite der Brücke, über die

"L" zu verteilen ist (in 0,305 m),

der Versteifungsabstand (in 2,54 cm) ,und

die Verteilung von L über eine gegebene Breite der oberen Gurtplatte (in 2,54 cm) infolge der effektiven Höhe der oberen Gurtplatte einschließlich der Fahrbahnbettung 158 und der Breite der Fahrzeugreifen ist. S wird aus den entsprechenden Entwurfsvorsehriften der AASHTO bestimmt.

Der Faktor "k" kann direkt aus dem Diagramm 184 in Fig. 16

L' S
abgelesen werden, nachdem der Ausdruck — . yy bestimmt wurde, der aus den bekannten Parametern leicht errechenbar ist.

Aus dem erhaltenen Wert "I" können die Maße der Lastverteilungsrippe auf übliche Weise bestimmt werden.

Die so ausgelegte und angebrachte Lastverteilungsrippe verteilt effektiv die Fahrzeugbelastung "L" auf eine beträchtliche Querbreite der Brücke und setzt damit die Spannungskonzentrationen

90-9826/0781

in der oberen Gurtplatte herab; dadurch kann die Brücke allgemein und insbesondere die obere Gurtplatte ein wirksameres Bauelement bilden. D.h., daß bei einer gegebenen Gurtplattenabmessung und gegebenem Gurtplattenmaterial eine größere zulässige Fahrzeuglast aufgenommen werden kann. Umgekehrt kann für eine gegebene Fahrzeugbelastung die obere Gurtplatte aus dünnerem Material bestehen, als sonst gebraucht würde.

In dieser Hinsicht sollte auch beachtet werden, daß die oberen Kronenabschnitte 17 des sinusförmigen Versteifungsträgers 21 einen ähnlichen Effekt auf den Spannungszustand der oberen
Gurtplatte 6 ausüben, wie die Lastverteilungsrippen 150, wenn auch der Unterschied besteht, daß die oberen Kronenabschnitte nicht nur mit der Unterseite der oberen Gurtplatte, sondern auch noch mit der Oberseite der unteren Gurtplatte verbunden sind und daß sie mit beiden Gurtplatten einen einheitlichen Aufbau bilden. Trotzdem ist die Auswirkung der oberen Kronenabschnitte auf die tatsächliche Spannungsverteilung in der oberen Gurtplatte durch die Fahrzeugbelastung ähnlich wie die der Lastverteilungsrippen.

Die oberen Kronenabschnitte 17 wirken wie eine Lastverteilungsrippe für die oberen Gurtplatten, auch wenn sie nicht durchgehend sind, da die Seitenkanten der Versteifungen jedes
Brückenmoduls 2 nicht mit den entsprechenden Seitenkanten
der Versteifung im benachbarten Modul verbunden, sondern von ihnendurch den erwähnten Spalt "G" getrennt sind. Relativ gesehen ist jedoch der Spalt "G" ausreichend klein, so daß die zwischenliegenden, unabgestützen Abschnitte der oberen Gurtplatte mit einer Breite von- 51 bis 76 mm (=2 bis 3") genügend versteift sind und Fahrzeuglasten durch Scherkräfte über den Spalt "G" von einem Brückenmodul auf den nächsten und dadurch von einem Kronenabschnitt 17 auf den in Querrichtung benachbarten Abschnitt 17 übertragen werden.

909826/0761

Aus dieser Beschreibung sind zwei Eigenschaften klar geworden. Erstens,die Lastverteilungsrippen bewirken eine wesentliche Vergrößerung der effektiven Breite der oberen Gurtplatte 6, die die Fahrzeuglast abstützt, d.h. die durch die Fahrzeugbelastung in Spannung versetzt wird, und dadurch werden die Spannungen in der Platte herabgesetzt und ihr Aufbau wirksamer ausgenützt. Zweitens ergibt die im wesentlichen kontinuierliche Abstützung der oberen Gurtplatten über die gesamte Breite durch die oberen Kronenabschnitte des sinusförmigen Versteifungsträgers 21 eine gleichartige Verteilung der Fahrzeuglast in Querrichtung der Brücke. Eine solche Verteilung wird dann nicht erreicht, wenn die Fahrbahn der Brücke durch voneinander getrennte, in Längsrichtung verlaufende Gurtbalken oder ähnliche Träger abgestützt wird, wie es Brückenbauwerken nach dem Stand der Technik der Fall ist.

Eine Lastverteilung in Querrichtung wird gleichfalls durch eine starre Fahrbahn 158 erreicht,wenn diese beispielsweise aus einer Betonschicht besteht. Durch eine mechanische Verankerung einer Betonfahrbahn an der darunterliegenden oberen Gurtplatte 6 wird eine Lastverteilungswirkung in Querrichtung erreicht. Wenn demzufolge die Straßenoberfläche aus an Ort und Stelle gegossenem Beton besteht, kann die obere Gurtplatte mit abwechselnd nach innen und nach außen versetzten Abschnitten 186 versehen werden, die durch Stanzen, Drücken oder auf ähnliche Weise in die Gurtplatte eingearbeitet sein können. Beim Gießen werden durch die versetzten Abschnitte 186 entsprechende Vertiefungen bzw. Erhöhungen in der Betonschicht erzeugt, die den erwünschten Formschluß zwischen Gurtplatte und Beton-Fahrbahnfläche 158 ergeben. Bei einer Belastung durch Fahrzeuglasten wird durch den mechanischen Formschluß zwischen den zwei Bauelementen eine begrenzte Lastverteilung in Querrichtung erreicht, Es muß dabei im Auge behalten werden, daß diese Lastverteilung längst nicht so wirkungsvoll ist, wie die bereits besprochene

999826/0761

Lastverteilung durch Lastverteilungsrippen 150, da einmal eine beträchtliche Gewichtserhöhung damit verbunden ist und eine relativ geringere Lastverteilungswirkung in Seitenrichtung ersielt wird.

Wie in Fig. 18 gezeigt, wird bei einer Ausführung der Erfindung die obere Gurtplatte 256 und wenn erforderlich auch die untere Gurtplatte 258 aus einer Vielzahl von Profilelementen 260 aufgebaut, die jeweils aus einem nach oben geöffneten, allgemein V-förmigen Profilteil 262 mit geneigten Seitenwänden 264 bestehen. Vom oberen Ende der einen geneigten Seitenwand des Profilelements steht ein relativ schmaler Flansch 266 in Querrichtung horizontal ab_f während an der anderen geneigten Seitenwand ein relativ breiter horizontal angeordneter Flansch 268 nach der anderen Seite absteht. Die beiden Flansche erstrecken sich über die Gesamtlänge des jeweiligen Profilelements und eine angemessene Anzahl von solchen Profilelementen wird zur Erreichung der Gesamtbreite eines Brückenmoduls miteinander verbunden. Der breite Flansch jedes Profilelements wird beispielsweise durch Punktschweißen, durch unterbrochene oder durch fortlaufende Schweißnähte oder aber durch Verschrauben mit dem schmalen Flansch 266 des benachbart liegenden Profilelements verbunden.

Auf diese Weise sind die oberen und unteren Gurtplatten 256 bzw. 258 durch die Gesamtheit der Profilelemente gebildet; die breiten Flansche 268 bestimmen jeweils die Wellenberge 270 der Gurtplatten, während die flachen Grundabschnitte 272 der V-förmigen Profilelemente 262 die Wellentäler 274 bestimmen.

Die Gurtplatten sind miteinander durch einen sinusförmigen Versteifungsträger 21 verbunden, der entweder die bereits erwähnten (in Fig. 18 nicht dargestellten) Senkstellen oder abwechselnd größere und kleinere Grundabstände oder -weiten der Wellenberge bzw. Wellentäler aufweist, so daß die Gurtplatten

§39 826/0761

und der Versteifungsträger richtig ineinanderpassen. Die Verbindung der Gurtplatten mit dem sinusförmigen Versteifungsträger wird durch Befestigungsmittel wie Schweißungen, Schrauben, Nieten oder dergleichen (in Fig. 18 nicht dargestellt) geschaffen.

In der in Fig. 18 dargestellten Ausführung der Erfindung ergeben die breiten Flansche 268 in ihrer Gesamtheit eine flache Platte 276, die sich als fortlaufendes Bauelement über die Gesamtbreite der gewellten Platte erstreckt. Zu diesem Zweck sind in den breiten Flanschen 268 Absätze vorgesehen, die einen Außenflanschbereich 278 ergeben. Die Außenflanschbereiche 278 überdecken damit den schmalen Flansch des benachbarten Profilelements und reichen bis zum Innenbereich des breiten Flansches dieses benachbarten Elements. Auf diese Weise wird der V-förmige "Innenraum" des nächsten Profilelements jeweils durch den Außenbereich 278 des breiten Flansches des vorherigen Profilelements überdeckt und abgeschlossen, so daß beim Gießen der Betonfahrbahn die fertiggestellte Brücke eine Vielzahl von nebeneinander liegenden hohlen rohrartigen Elementen zeigt, die sich über die Gesamtlänge der Brücke erstrecken.

Um einen sicheren mechanischen Formschluß zwischen der oberen Fläche der flachen Platte 276 der oberen Gurtplatte 256 und einer Betonschicht 280 zu schaffen, durch die die endgültige Fahrbahn gebildet wird, sind Scherkraftübertragungsstutzen 282 beispielsweise durch Anschweißen an der flachen Platte befestigt und erstrecken sich in die Betonschicht.

Die in Fig. 18 dargestellte Brückenkonstruktion besitzt eine beträchtlich Quersteifigkeit und die flache Platte 276, die aus den miteinander verbundenen Flanschen der Hohlprofile besteht, ergibt zusammen mit der Betonschicht 280 eine Belastungsverteilung in Querrichtung. Der mechanische Formschluß zwischen

9Ö9826/0761

der oberen Gurtplatte und der Betonschicht, der durch die Stutzen 282 erreicht ist, ergibt eine große Festigkeit und kann häufig die getrennt angebrachten Lastverteilungsrippen ersetzen.

Es ist zwar normalerweise weder notwendig noch vorteilhaft, die untere Gurtplatte 258 so aufzubauen, daß sich eine untere flache Platte 284 ergibt, jedoch kann diese in bestimmten Fällen dazu beitragen, entweder die Quersteifigkeit der Brücke zu erhöhen, oder einen symmetrischen Aufbau herzustellen und/oder eine bestimmte ästhetische Wirkung zu erzielen.

Die in Fig. 1, 2 und 8 gezeigten aufrecht stehenden Pfosten 156, an denen die seitlichen Brückengeländer 154 angebracht sind, stehen genügend weit, beispielsweise 687 mm (= 27") über die Fahrbahn"158 vor. Sie sind aber darüberhinaus so lang, daß ihre unteren Enden 188 mit der Unterseite der unteren Gurtplatten 10 abschneiden. Ein nach unten geöffnetes U-Profil 190 ist an die Unterseite der Pfosten angeschweißt und ist so lang, daß es mit mindestens zwei Wellentälernder unteren Gurtplatte durch Anschrauben, Annieten oder Anschweißen verbunden werden kann., Eine Verbindungsplatte 192 ist an der Oberseite der oberen Gurtplatte 6 mit mindestens zwei dortigen Wellenbergen mit Schrauben 196 oder auch mit Nieten oder durch Schweißungen verbunden und an einem jeweiligen Pfosten 156 angeschweißt.

Die Verbindung der Profile 190 und der Verbindungsplatten mit mindestens zwei Wellentälern bzw. -bergen erhöht die Festigkeit und die Steifheit der Verbindung der Pfosten mit der Brücke. Erforderlichenfalls können (nicht gezeigte) Versteifungsplatten zwischen benachbarte Wellungen geschweißt oder sonst verbunden werden, so daß kürzere Profile 190 oder Verbindungsplatten 192 verwendet werden können, ohne die Festigkeit oder Steifheit zu verringern. Auf diese Weise kann

989826/0761

eine Beschädigung der Profile und der Verbindungplattai während des Transports besser vermieden werden.

Nach Fig. 5 können die Diagonalversteifungen 14, die durch den sinusförmigen Gurtplattenträger 21 gebildet werden, aus einer Vielzahl von Versteifungselementen bestehen, beispielsweise aus den Z-förmigen Versteifungselementen 23, die den bereits früher beschriebenen geraden, schräg zur Gurtplattenrichtung verlaufenden Mittelabschnitt 16 besitzen, der zwischen den kontinuierlich gekrümmten oberen und unteren Kronenabschnitten 17 mit dem Krümmungsradius "R" liegt . Die Z-förmigen Versteifungselemente können so, wie in Fig. 5 dargestellt, ausgeführt sein, d.h. die geraden Enden 27 stehen von den gekrümmten Kronenabschnitten ab, und in diesem Fall bilden die Versteifungselemente einen eine ganze Sinuslinie beschreibenden Wellenabschnitt des Trägers 21. Alternativ dazu können die gekrümmten Kronenabschnitte 17 der Versteifungselemente so weit gekürzt werden, daß diese nur einen Kronenabschnitt aufweisen und daß die Versteifungselemente demnach nur eine halbe Sinuskurve des Trägers 21 bilden. Die Schraubenbohrungen fallen mit der Mitte der Kronenabschnitte zusammen und dienen zur Befestigung benachbarter Versteifungselemente 23 miteinander und mit den oberen Gurtplatten durch Schrauben 22. Die Entscheidung, ob nun voll sinusförmige oder nur halbsinusförmige Versteifungselemente benutzt werden, hängt davon ab, welche Fertigungsausrüstungen vorhanden sind und davon, ob die Brückenmodule von der Fertigungsstätte bereits zusammengebaut oder in Form von Einzelelementen zur Baustelle transportiert werden.

Aus der bisherigen Beschreibung der Erfindung geht hervor,daß die steife oder starre Verbindung der Gurtplatten mit den Versteifungselementen trägerartige Brückenmodule 2 mit oberen und unteren, im wesentlichen ebenen (bis auf die durch die

999826/0761

Wellungen 8 und 12 erzeugten Unebenheiten) Flächen erhalten werden. Statt der festen Ausfüllung mit Material, wie beispielsweise mit Beton, bilden die Versteifungen relativ dünne und leichtgewichtige Stützelemente, die die gesamte Breite der Brücke überspannen, die durch die Gesamtbreite der verwendeten Brückenmodule 2 gebildet wird. Dadurch wird eine gleichmäßige Lastverteilung über die gesamte Brückenbreite erreicht, wie sie nur sonst mit massiven Betonbauwerken ersielt v/erden kann, ohne die Gewichtserhöhung solcher Betonbauwerke in Kauf zu nehmen. Dabei werden auch die Nachteile hoher Baiastungskonsentrationen wie auch die Möglichkeit einer Quer-Instabilität, die bei Brücken mit die Fahrbahn abstützenden extrudierten oder sonst hergestellten Baiken auftreten kann, wenn keine Querversteifungselemente zusätzlich angebracht sind, vermieden. Gewichtseinsparungen von 40% und mehr im Vergleich zu den erwähnten anderen Brückenbauarten werden dadurch erzielt. Diese Materialeinsparungen ergeben Kosteneinsparungen in mindestens der gleichen Höhe und diese werden noch dadurch verbessert, daß in einfacher Weise nur wenige Bestandteile, nämlich die oberen und unteren Gurtplatten und die verbindenden Versteifungselemente gebraucht werden. Darüberhinaus kann ein Brückenbauwerk nach der Erfindung relativ preiswert erstellt werden, da die Module 2 in einer entsprechenden Fertigungsanlage oder einem nahegelegenen Fertigungs-Stützpunkt vorgefertigt werden können. Daraufhin können die Module zur Baustelle transportiert und mit Kränen oder anderen Hebewerkzeugen mit relativ geringer Traglast montiert werden. Nach der Verankerung der Abschnitte aneinander und an den Brückenpfeilern oder -Widerlagern ist die Brücke bis auf die Fahrbahn 158 fertig und gebrauchsfähig.

In Fig. 10 ist eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der die sinusförmige Stütze 52, die die (in Fig. 10 nicht dargestellten) oberen und unteren Gurtplatten miteinander verbindet, aus einer Vielzahl im wesentlichen ebener,

989826/07S1

gewellter Versteifungsmittelabschnitte 54 besteht/ deren Enden beispielsweise durch Schrauben, Nieten oder Anschweißen mit abgewinkelten Seitenflanschen 56 von allgemein U-förmig gestalteten Verbindern 58 verbunden sind. Ein Mittelabschnitt 60 des Verbinders ist beispielsweise durch Schrauben, Nieten oder Schweißen mit den Innenflächen der oberen und unteren Gurtplatten verbunden. Dieser Aufbau kann dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die anfangs erwähnte Fließformeinrichtung zur Ausbildung der gekrümmten übergänge zwischen den Versteifungsmittelabschnitten und den benachbarten horizontalen Endabschnitten nicht verfügbar ist. Bei dieser Bauart sind zusätzliche Herstellungsschritte und zusätzliche Bauteile, wie Befestigungsteile und dergleichen erforderlich und die Brückenbauwerke besitzen allgemein eine etwas geringere Festigkeit, so daß diese Bauart nur bei geringerer Traglast der Brücke Vorteile bietet. In diesem Fall können die U-förmigen Verbinder in ihrer Länge der Gesamtbreite der Brücke entsprechen und dadurch auch als Lastverteilungsrippen in der bereits beschriebenen Art wirken.

Eine weitere Abwandlung ist in Fig. 11 und 12 beschrieben, bei der die sinusförmige Versteifungsplatte 52 aus einer Vielzahl der gleichen im wesentlichen ebenen, gewellten Versteifungsmittelabschnitte 54 wie in Fig. 10 besteht. Verbindungsplatten 198 sind an den Enden der Mittelabschnitte angeschweißt und stehen von dort ab und sind an einer Zwickelplatte 200 befestigt, die durch zwei senkrecht zueinander stehende Plattenarme 201 gebildet wird. Die Zwickelplatte ist etwa so breit wie der Brückenmodul 2 und weist allgemein trapezförmige Ausschnitte auf, so daß die Plattenarme 201 der Zwickelplatte in den Wellungen 8 der oberen Gurtplatte 6 sitzen. Dadurch kann die Zwickelplatte mit der Gurtplatte verschweißt werden.

In der in Pig. 13 und 14 dargestellten weiteren Ausführung der Erfindung sind die oberen und unteren Gurtplatten 6 bzw. 10

109826/0761

des Brückenmoduls 2 durch mehrere seitlich aneinander anschließende kreisförmige Stützen 218 mit allgemein U-förmigem Querschnitt verbunden. Die kreisförmigen Elemente oder Träger 218 sind mit einander gegenüberliegenden Wellenbergen bzw. -tälern 162 bzw. 164 der oberen und unteren Gurtplatten 6 und 10 beispielsweise durch Schrauben sicher verbunden. Wenn die kreisförmigen Stützelemente auch keinen einheitlichen Aufbau bilden, so ist doch ihr Seitenabstand ausreichend gering, so daß der schmale Zwischenspalt vernachlässigbar ist. Demzufolge bilden die seitlich aneinander liegenden kreisförmigen Elemente ein kontinuierliches Versteifungselement, das sich über im wesentlichen die Gesamtbreite jedes Brückenmoduls in der bereits besprochenen Art erstreckt. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall können die kreisförmigen Stützelemente 218 in der in der Fig. 13 gezeigten Art gegeneinander versetzt angeordnet sein, so daß sich die erwünschte Architekturwirkung ergibt und dadurch kann auch die Notwendigkeit für (in Fig. 13 und 14 nicht gezeigte) Zwischenlastverteilungsrippen entfallen. Dadurch wird allerdings die Gesamtfestigkeit der Brücke etwas verringert und auch diese Ausführung der Erfindung ist deshalb in erster Linie für Brücken mit etwas geringerer Tragkraft geeignet.

Nach Fig. 15 kann die vorliegende Erfindung gleichfalls vorteilhaft für Brücken mit relativ großen Spannweiten eingesetzt werden, wie es beispielsweise in der Bogenbrücke 72 dargestellt ist, die zwischen zwei Brückenwiderlager 74 gespannt ist. Die Bogenbrücke besteht ebenfalls aus in Längsrichtung ausgerichteten Brückenmoduln, die jeweils in einer Vielzahl nebeneinander zur Erzielung der Gesamtbrückenbreite angeordnet sind. Jeder Brückenabschnitt besteht aus einem oberen Gurt 76, einem unteren Gurt 78 und vertikalen Verbindungsstücken 80. Erforderlichenfalls können (in Fig. 15 nicht dargestellte) Diagonalstücke zwischen den oberen und unteren Gurten eingezogen werden.

989826/0761

Jeder Gurt und erforderlichenfalls jede Vertikalstütze wird wiederum aus oberen und unteren Gurtplatten 82 bzw. 84 gebildet. Bei dem unteren Gurt 78 sind die Gurtplatten gekrümmt und in den Vertikalstützen 80 sind sie vertikal angeordnet. Sinusförmige Versteifungselemente 86 werden durch eine Vielzahl von Versteifungen 88 gebildet, die in der beschriebenen Weise aus gewellten Platten aufgebaut sind. Die mit den bisher erwähnten Aufbauten erzielten Vorteile sind auch bei komplizierteren Brückenbauwerken, wie in der in Fig. 15 gezeigten Bogenbrücke voll vorhanden.

Es ergibt sich damit ein aus nebeneinander angeordneten Einzelmodulen bestehendes Brückenbauwerk mit parallelen Modulen. Die Einzelmodule sind aus gewellten Platten mit Wellungen mit großem Wellenabstand und großer Welltiefe gefertigt. Jeder Modul besitzt eine obere Gurtplatte, die im Endbauzustand den entsprechenden Teil der Brückenfahrbahn bestimmt, eine davon mit Abstand angeordnete, parallel dazu verlaufende untere Gurtplatte und eine dazwischenliegende sinusförmige Versteifungs-Tragstruktur, die durch Versteifungen gebildet werden, deren Breite im wesentlichen der Breite der Gurtplatten entspricht, so daß eine kontinuierliche Seitenabstützung für die oberen Gurtplatten an Zwischenstellen ihrer Längserstreckung gebildet wird. Lastverteilungsrippen sind nur an der Unterseite der Gurtplatten befestigt und an den nicht abgestützten Abschnitten der oberen Gurtplatten zwischen den Verbindungsstellen derselben mit den Versteifungen angebracht und besitzen eine Breite, die im wesentlichen der Gesamtbreite der fertigen Brückenmodule entspricht; dadurch werden die Module miteinander verbunden und (punktförmige) Fahrzeuglasten über einen relativ breiten Seitenbereich der Gurtplatten verteilt. Eine Anbringung mit hoher Festigkeit der seitlichen Brückengeländer ist der Beschreibung ebenso zu entnehmen wie ein Verfahren zum Aufbau der Einzelmodule. Aus den beschriebenen Einzelmodulen können

9Θ9826/0781

auch kompliziertere Brückenbauwerke, wie beispielswexse Bogenbrücken errichtet werden.

909826/0761

Claims

Patentansprüche

f 1.J Brückenbauwerk zur Aufspannung zwischen voneinander mit Abstand versehenen Brückenabstützungen, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl nebeneinander angeordnete Fachwerk-Fahrbahnmodule vorgesehen sind, daß diese jeweils aus einer oberen Gurtplatte aus einer Wellplatte mit sich in Längsrichtung erstreckenden parallel zueinander verlaufenden Wellungen, einer davon einen Abstand aufweisenden unteren Gurtplatte und einer Vielzahl von in Reihe angeordneten, in Längsrichtung ausgerichteten und zwischen den Gurtplatten angeordneten Diagonalplatten besteht, daß die Diagonalplatten gegenüber den Gurtplatten geneigt sind und einen Mittelabschnitt aufweisen, der zwischen den Gurtplatten angeordnet ist und aus einer

809826/07S1

ORIGINAL INSPECTED

MANlTZ ■ FINSTERWALO ■ HEYN MORGAN 8000 MÜNCHEN 22 ■ ROBERT-KOCH-STRASSE I TEL (0159)22 4211 TELEX 05-29672 PATMF

28U074

Wellplatte mit einer Vielzahl von nebeneinander befindlichen Wellungen besteht, die sich in der Richtung der Wellungen der oberen Gurtplatte erstrecken, daß die Diagonalplatten eine Breite besitzen, die im wesentlichen gleich der Breite der oberen Gurtplatte ist und daß Einrichtungen zur Befestigung der Diagonalplatten an den Gurtplatten vorgesehen sind, so daß die Diagonalplatten die obere Gurtplatte über im wesentlichen ihre volle Breite abstützen, wodurch die Diagonalplatten eine durch die obere Gurtplatte aufgenommene Fahrzeuglast in Querrichtung zur Platte verteilen und dadurch eine gleichförmigere Belastung der oberen Gurtplatte erzeugen.

2. Brückenbauwerk nach An. ^ruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Gurtplatte zur Verteilung von Fahrzeuglasten quer zur Brückenlängsrichtung Lastverteilungseinrichtungen befestigt sind, daß diese zwischen den in Längsrichtung voneinander einen Abstand aufweisenden Befestigungspunkten der aufeinander folgenden Diagonalplatten an der oberen Gurtplatte angeordnet sind, wodurch an den Zwischenpunkten aufgebrachte Fahrzeugbelastungen über eine ausgedehnte Breite der oberen Gurtplatte verteilt werden, um die Belastungen derselben durch die Fahrzeuglasten zu reduzieren.

3. Brückenbauwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastverteilungseinrichtungen unterhalb der oberen Gurtplatte angeordnete und nur mit der oberen Gurtplatte in Berührung stehende Träger und Befestigungseinrichtungen für die Träger mit der oberen Gurtplatte umfaßt und daß die Träger sich über im wesentlichen die gesamte zusammengesetzte Breite der Module erstrecken.

9D9826/0761

ORIGI INSPECTED

_ O

4. Brückenbauwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Lastverteilungseinrichtung ein über der Gurtplatte angeordnetes starres Element und eine Einrichtung zur mechanischen Verbindung des starren Elements mit der Gurtplatte umfaßt.

5. Brückenbauwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger ein Profilelement umfaßt.

6. Brückenbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Gurtplatte jedes Moduls aus einer in Längsrichtung gewellten Platte besteht.

7. Brückenbauwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagonalplatten eine Welltiefe gleich der Welltiefe der oberen Gurtplatte aufweisen und einen Mittelabschnitt enthalten, der mit oberen und unteren Kronenabschnitten verbunden ist, daß die Berge und Täler des oberen Kronenabschnitts in den dazu ausgerichteten Wellenbergen und -tälern der oberen Gurtplatte sitzen und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die metallische Berührungsbereiche zwischen den ineinander sitzenden Wellenbergen und -tälern bilden und daß an den Berührungsbereichen Befestigungseinrichtungen angeordnet sind, die die oberen Kronenabschnitte an der oberen Gurtplatte befestigen und einen Reibschluß zwischen den Kronenabschnitten und der oberen Gurtplatte in den Berührungsbereichen erzeugen.

8. Brückenbauwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die metallische Berührung ermöglichende Einrichtung durch eine allgemein kreisförmige Senkstelle in der oberen Gurtplatte oder den oberen Kronenabschnitten gebildet ist.

909826/0761

ORlGlNAl INSPECTED

ο Brückenbauwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Senkstelle in den oberen Kronenabschnitten ausgebildet ist und daß die Befestigungseinrichtung Schrauben umfaßt, die sich durch miteinander ausgerichtete öffnungen in der Senkstelle und in der oberen Gurtplatte erstrecken.

10. Brückenbauwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen einen allgemein trapezförmigen Querschnitt aufweisen und allgemein parallel verlaufende horizontale Wellenberge und -täler bestimmen und daß die Befestigungseinrichtungen an den sich horizontal erstreckenden Wellenbergen und -tälern der oberen Gurtplatte und dem oberen Kronenabschnitt angeordnet sind und sich durch diese hindurch erstrecken.

11» Brückenbauwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den metallischen Kontakt ermöglichende Einrichtung durch unterschiede in der Grundbreite der ineinander sitzenden Wellenberge und -täler der oberen Gurtplatte und der Kronenabschnitte gebildet ist.

12. Brückenbauwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß ein gleichmäßiger Grundbreitenunterschied vorgesehen ist, der sich über die Gesamtlänge der Wellungen der oberen Gurtplatte und der Versteifung erstreckt.

13. Brückenbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mit Zwischenabständen voneinander versehene aufrecht stehende Pfosten an den Querseiten der Brücke befestigt sind, die durch die beiden äußersten Brückenmodule gebildet werden, daß die Gurtplatten dieser Module aus in Längsrichtung gewellten Platten aufgebaut

90982 6/0 76 1

sind, daß die Pfosten ein unteres starr an der unteren Gurtplatte befestigtes-Ende, einen starr an der oberen Gurtplatte befestigten Zwischenabschnitt und ein oberes, über die obere Gurtplatte genügend weit vorstehendes Ende besitzen, so daß ein Schutzgeländer für die Brücke daran angebracht werden kann.

14. Brückenbauwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß ein längliches, allgemein horizontal angeordnetes Element starr mit dem unteren Ende jedes Pfostens verbunden ist,, daß es sich in Querrichtung zur Brücke mindestens über zwei Wellungen der unteren Gurtplatte erstreckt, und daß eine Einrichtung zum starren Befestigen des Elements an den Wellungen zur Bildung der starren Verbindung vorgesehen ist.

15. Brückenbauwerk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß eine allgemein horizontal angeordnete Verbindungsplatte starr mit dem Zwischenpfostenabschnitt verbunden ist, daß sich die Verbindungsplatte quer zur Brücke über mindestens zwei Wellungen der oberen Gurtplatte erstreckt und daß eine Einrichtung zur starren Befestigung der Verbindungsplatte an den Wellungen zur Bildung der starren Verbindung vorgesehen ist=

16. Brückenbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens die obere Gurtplatte durch mehrere nebeneinander angeordnete gewellte Elemente bestimmt ist, daß jedes Element durch einen allgemein V-förmigen, nach oben offenen Profilabschnitt und ersten und zweiten, seitlich abstehenden und fortlaufend mit dem Profilabschnitt verlaufenden Flanschen bestimmt ist, daß die Flansche sich über die Gesamtlänge des Abschnitts erstrecken, daß der erste Flansch eine Querausdehnung besitzt, die geringer als die Querausdehnung des zweiten Flansches

9 0-9 826/0761

ist, daß die Querausdehnung des zweiten Flansches so groß ist, daß ein benachbarter V-förmiger Profilabschnitt vollständig überdeckt und ein überdecken des zweiten Flansches des benachbarten Abschnitts erreicht ist und daß eine Einrichtung zur Befestigung der überdeckenden Abschnitte der zweiten Flansche benachbarter Abschnitte miteinander vorgesehen ist, wodurch die verbundenen zweiten Flansche ein im wesentlichen ebenes Plattenelement bestimmen.

17. Brückenbauwerk nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betonschicht zur Bildung einer Straßendecke auf dem ebenen Plattenelement angeordnet ist und daß eine Einrichtung zur Verankerung der Betonschicht an dem Plattenelement vorgesehen ist, um einen mechanischen Formschluß zu bilden, wodurch das ebene Plattenelement und die Betonschicht als eine Einheit eine Verteilung von Fahrzeug-Punktbelastungen in Querrichtung bewirken.

18. Brückenbauwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen der Gurtplatte und des Kronenabschnitts geneigte Wellenseitenwände bestimmen und daß die Befestigungseinrichtung zueinander passende Flächen der Wellungsseitenwände sicher miteinander verbinden.

19. Brückenbauwerk nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung ein Befestigungselement wie eine Schraube oder eine Niete umfaßt, und daß das Element sich durch die Wellungsseitenwände erstreckt und in der Nähe einer neutralen Achse der Wellungen der Gurtplatte angeordnet ist.

9Θ9826/0781

ORIGINAL INSPECTED

NACHGEREIOHT

20, Brückenbauwerk mit geringem Gewicht und hoher Wirksamkeit aus einer Vielzahl von vorgefertigten Brückenmodulen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden, nebeneinander angeordneten Modulen vorgesehen ist, daß jeder Modul voneinander einen Abstand aufweisende obere und untere Gurtplatten aufweist, wobei mindestens die obere Gurtplatte aus einer gewellten Platte aufgebaut ist, daß eine Vielzahl von die Gurtplatten verbindenden diagonalen Versteifungselementen in Längsrichtung der Gurtplatten angeordnet ist, daß die Versteifungselemente aus gewellter Platte aufgebaut sind, daß Einrichtungen zur Befestigung der Versteifungselemente an den Gurtplatten vorgesehen sind, daß die Befestigungseinrichtungen die Versteifungselemente mit den Gurtplatten in im wesentlichen der vollen Breite der Gurtplatten so verbinden, daß mit Abständen die Versteifungselemente die obere Gurtplatte über ihre im wesentlichen gesamte Breite abstützen und daß Einrichtungen zur Verteilung der Last in seitlicher Richtung an einer Unterseite der oberen Gurtplatte an Stellen angebracht sind, die etwa in der Mitte zwischen benachbarten Befestigungseinrichtungen der Versteifungselemente liegen, um die Fahrzeugbelastungen an solchen in der Mitte gelegenen Stellen über eine ausgedehnte Querbreite der oberen Gurtplatte zu verteilen, daß die Lastverteilungseinrichtungen eine Lastverteilungsrippe umfassen mit einem Trägheitsmoment, das bestimmt ist durch:

S⁴ 4

I = k . I₁ . ^--. (in 41,62 cm ) , wobei

k = eine Konstante im Bereich zwischen etwa 2 und 120 ist

I₁ = das durchschnittliche Trägheitsmoment (in

4
41,62 cm ) der gewellten oberen Gurtplatte

pro 2,54 cm Breite ist,

909826/0761

S₁ = der Abstand zwischen benachbarten Versteifungselement-Befestigungseinrichtungen (in 2,54 cm) ist, und

S = die Verteilung einer Fahrzeugbelastung über

eine gegebene Breite der oberen Gurtplatte in 2,54 cm) infolge der effektiven Höhe der oberen Gurtplatte und der Breite der Fahrzeugräder ist

und daß Einrichtungen zur Befestigung der Rippen an der Unterseite der oberen Gurtplatte vorgesehen sind.

21. Brückenbauwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Rippe einen U-förmigen Querschnitt besitzt.

22. Brückenbauwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Gurtplatte eine Vielzahl aneinander stoßender Wellungen mit allgemein trapezförmigem Querschnitt besitzt und daß die Rippe einen dem Querschnitt der oberen Gurtplatte komplementären Querschnitt besitzt.

23. Brückenbauwerk nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement zu den Wellungen der oberen Gurtplatte komplementäre Wellungen besitzt.

24. Brückenbauwerk nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite des Versteifungselements im wesentlichen gleich der Breite der oberen Gurtplatte ist.

25. Brückenbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die untere Gurtplatte nicht parallel zur oberen Gurtplatte verläuft.

909826/0761

26. Brückenbauwerk nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der oberen und unteren Gurtplatten jeweils aus einer weiteren Reihe von oberen und unteren Gurtplatten und einer Vielzahl von mit den jeweiligen Enden aneinander angeordneten, die weitere Reihe von Gurtplatten verbindenden Diagonalversteifungen mit der Breite der weiteren Gurtplattenreihe aufgebaut ist.

27. Hochfestes Brückenbauwerk mit geringem Gewicht, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von länglichen, schmalen, nebeneinander angeordneten Brückenmodulen zwischen voneinander mit Abstand versehenen Brückenabstützungen vorgesehen sind, daß jeder Modul einen unabhängigen Längs-Fachwerkträger für die Brücke bestimmt und folgende Elemente umfaßt: eine obere Fachwerk-Gurtplatte, deren Breite und Länge gleich der Breite und Länge des Moduls ist und die gleichzeitig eine Fahrbahn für die Brücke bildet, eine davon mit Abstand angeordnete untere Gurtplatte, die eine der Breite der oberen Gurtplatte im wesentlichen gleiche Breite besitzt und eine Vielzahl von allgemein kreisförmigen Abstandselementen, deren obere Scheitelpunkte in Berührung mit der oberen Gurtplatte und deren untere Scheitelpunkte in Berührung mit der unteren Gurtplatte sind, wobei die Abstandselemente einen allgemein trogförmigen Querschnitt aufweisen und allgemein nebeneinander über die Breite des Moduls angeordnet sind und so über die Länge des Moduls verteilt sind, daß der Fachwerkträger in Verbindung mit den Gurtplatten gebildet ist, während gleichzeitig die obere Gurtplatte in im wesentlichen ihrer gesamten Breite abgestützt ist, damit seitliche Verteilung der auf die obere Gurtplatte aufgebrachten Fahrzeugpunktbelastungen ermöglicht ist.

9Θ9826/0761

— 1Π —

28. Brückenbauv/erk nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die kreisförmigen Elemente unabhängig voneinander sind und unabhängig voneinander an den oberen und unteren Gurtplatten befestigt sind.

909826/0761