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Verfahren zur HerstelXung
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eines Brückenüberbaus aus Stahl- oder Spannbeton im Tagestaktverfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Brückenüberbaus aus Stahl-
oder Spannbeton gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Verfahren sind als Taktschiebeverfahren bekannt, wobei die
zu fertigenden Abschnittslängen etwa der halben Regelstützweite des Tragwerks entsprechen
und innerhalb einer Woche fertigzustellen sind. Hierbei wird entweder der gesamte
Abschnitt am Wochenende betoniert oder z.B.
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bei Hohlkastenquerschnitten in der ersten Wochenhälfte der Trog, d.h.
die Stege mit der Bodenplatte, und zwei Tage später die Fahrbahnplatte. Der betonierte
Abschnitt erreicht über das Wochenende eine ausreichende Festigkeit, so daß er am
Wochenanfang verschoben werden kann.
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Diesem bekannten Taktschiebeverfahren haften wesentliche Nachteile
an. So entspricht der erforderliche Platzbedarf für die Baustelle hinter dem Widerlager
ungefähr drei Abschnittslängen, worauf die Fertigungsanlage und ein Arbeitsraum
zu erstellen sind. Es fallen daher erhebliche Auffüll- oder Aushubmassen an, je
nachdem, ob sich die Gradiente des Tragwerks auf einem Damm oder in einem Einschnitt
befindet. Bei derart langen Fertigungsanlagen sind zudem umfangreiche Justierarbeiten
nötig, um die erforderlichen Herstellungstoleranzen einhalten zu können. Die Einrichtung
der Baustelle ist daher kostenaufwendig,
da die ohnehin material-
und kostenaufwendige Schalung und Rüstung sowie dafür vorgesehene Fundamente genauestens
ausgerichtet sein müssen.
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Wird der gesamte, neu herzustellende Abschnitt in einem Zuge gegen
Ende der Woche betoniert, so liegt er in der Tiegel 3 Tage ohne Schwindvorspannung
in der Schalung, so daß eine. crhebliche Gefahr der Schwindrißbildung besteht. Wird
bei Kastenquerschnitten der Trog vorausbetoniert und die obere Platte nachträglich
gefertigt, dann liegt der Trogbeton sogar 5 Tage ohne Schwindvorspannung in der
Schalung.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Taktschiebeverfahrens liegt darin,
daß an den einzelnen Wochentagen recht unterschiedliche Tätigkeiten ausgeführt werden
müssen, die Baustellenbelegschaft daher sehr unterschiedlich ausgelastet ist.
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Wird die für einen Tragwerkabschnitt zur Verfügung stehende Zeitspanne
durch Feiertage oder Schlechtwettertageeingcschränkt, muß durch Sonderschichten
oder Uberstunden die fristgerechte Arbeitsausführung sichergestellt werden, was
für den Unternehmer sehr kostenintensiv ist. Kann die Frist zur Fertigstellung eines
Arbeitsschrittes durch widrige Verhältnisse nicht eingehalten werden, so geht mitunter
eine gesamte Woche verloren.
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Um die Fertigstellung eines Abschnitts auch bei ungünstigen Wetterverhältnissen
sicherzustellen, sind zudem enorme Aufwendungen notwendig, um die Baustelle weitgehend
wetterfest auszulegen.
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Die große Abschnittslänge bei dem bekannten Taktschiebeverfahren hat
ferner zur Folge, daß beim Ausschalen des frisch betonierten Abschnitts, was durch
Absenken der Fertigunysanlage erfagt, das Tragwerk um etwa eine Abschnittslänge
nach hinten auskragt. Da in jeder Abschnittsfuge nur ca. 50 % der zentrischen Vorspannung
aufgebracht werden, ist
zur Abstützung des auskragenden Abschnitts
etwa in der Mitte der Fertigungsanlage ein Zwischenlager vorgesehen, um so die Auskragung
des Tragwerks wenigstens zu halbieren. Die sich hieraus ergebenden kurzen Stützweiten
haben jedoch zur Folge, daß die nicht zu vermeidenden Fertigungstoleranzen und Setzungsdifferenzen
sofort zu erheblichen Zwängungen und Beanspruchungen des noch jungen Betons führen,
was auch zur Rißbildung im frisch betonierten Abschnitt führt.
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Die in jeder Abschnittsfuge vorgesehene 50%ige, zentrische Vorspannung
bewirkt ferner eine ungleichmäßige Verteilung der Normalspannungen in der Abschnittsfuge
und die hiermit verbundenen ungleichmäßigen Verformungen des Querschnittes verursachen
Schäden an den Koppelfugen.
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Weiterhin behindert der eine Woche ältere Beton des vorher betonierten
Abschnitts die Temperatur- undSchwindverkürzung des jungen Betons, was zu Zugspannungen
im jüngeren Beton und bei tiberschreiten der Zugfestigkeit des Betons zu Rissen
führt, so daß man durch Einlegen von zusätzlicher schlaffer Bewehrung für die Einhaitung
der zulässigen Rißbreite sorgen muß.
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Weiterhin muß das rückwärtige Trägerende des bereits fertiggestellten
Tragwerks absolut ortsfest festgehalten werden, um Verschiebungen des Brückenendes
infolge Temperaturänderungen des Tragwerks sowie Kriechen und Schwinden zu vermeiden,
da sich sonst während der Erhärtungszeit des jungen, noch nicht vorgespannten Betons
in diesem erhebliche Risse bilden. Die Aufnahme dieser Festhaltekräfte wirft insbesondere
bei groBen Brücken enorme Probleme auf, da die Festhaltekraft gleich der Summe sämtlicher
Lagerkräfte ist, zuzüglich des Beitrages eines etwa vorhandenen Längsg2fälles des
Tragwerks.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Taktschiebeverfahren
zu schaffen, das unter Beachtung des natürlichen Arbeitsrhythmus
der
Baustellenbelegschaft die Tragwerksherstellung vereinfacht, konstruktive Verbesserungen
wie insbesondere Verminderung der Zwangsbeanspruchung des jungen Betons vorsieht
und gleichzeitig die Herstellungskosten des Tragwerks senkt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die gleichmäßige Auslastung
einer Baustellenbelegschaft im Tagestakt erzielt.
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Jedes Belegschaftsmitglied weiß, welche Tätigkeiten zu welcher Uhrzeit
erledigt sein müssen, um den Tragwerksabschnitt bis zum Abend fertigstellen zu können.
Feiertage in einer Arbeitswoche haben hierbei keinen Einfluß auf den Tagestakt und
müssen nicht mehr durch kostspielige Überstunden hereingearbeitet werden, so daß
erhebliche Einsparungen an Personalkosten erzielt werden. Kann aufgrund widriger
Umstände ein Tagesziel nicht erreicht werden, so ist höchtens mit einer Bauzeitverlängerung
von einem Tag zu rechnen und nicht, wie bei dem bekannten Taktschiebeverfahren,
mit einer Verzögerung von sieben Tagen.
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Da die Abschnittslängen aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens
wesentlich kleiner sind, ist der Material- und Kostenaufwand zum Aufstellen einer
kompletten Fertigungsanlage erheblich geringer. Weiterhin wird durch die Verminderung
der Abschnittslängen auch die Länge der Baustelle erheblich geringer, so daß keine
wesentlichen Erdbewegungen mehr erforderlich sind. Die kurze Fertigungsanlage ist
einfach zu justieren, so daß eine große Herstellungsgenauigkeit gewährleistet ist.
Da keine Zwischenunterstützungen für überkragende Abstützungen erforderlich sind,
entstehen auch keine Zwängungen im Brückenüberbau infolge von Fertigungstoleranzen
und -setzungen; unzulässige
Beanspruchungen des jungen Betons sind
zuverlässig vermieden.
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Aufgrund des Tagestaktes und der somit vermehrt auftretenden Abschnittsfugen
muß in jeder Abschnittsfuge nur noch ein kleiner Teil der Spannglieder zur Aufbringung
der zentrischen Vorspannung gespannt werden. Die ungleichmäßige Verformung des Fugenquerschnitts
ist somit sehr gering. Der überwiegende Rest der zentrischen Vorspannung witkt gleichmäßig
auf den Gesamtquerschnitt und belastet die Koppelfugen nicht durch zusätzliche Verformungen.
Dieser kleine Anteil der zentrischen Vor spannung bewirkt gleichzeitig eine extrem
frühe Schwindvorspannung des neuen Abschnitts bereits am Morgen des folgenden Tages.
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Durch die kurze Abschnittslänge wird eine wesentlich feinere Abstufung
derkentrischen Vorspannung in Anpassung an die statischen Erfordernisse erzielt.
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Durch die rasche Taktfolge ist weiterhin die Schwindbehinderung des
jungen Betons eines Abschnitts praktisch aufgehoben.
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Während der Fertigung eines neuen Abschnitts hat im vorhergehenden
Abschnitt die Hydratationswrme ihren Höchstwert erreicht und auch der Schwindvorgang
gerade erst eingesetzt, so daß die Schwindverkürzung des jungen Betons fast zwanglos
möglich ist.
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Aufgrund des erfindungsgemäßen Tagestaktes kann der Brückenüberbau
praktisch zu jedem beliebigen Zeitpunkt verschoben werden. Ebenso ist'es möglich,
die für die kurzen Abschnitte erforderliche Riistung und Schalung auf den vorhandenen
Fundamatten zu verschieben und das Tragwerk nach der Fertigung von beispielsweise
fünf Abschnitten wie bisher zu Beginn jeder Woche zu verschieben. Fällt nunmehr
aufgrund widriger Verhältnisse oder wegen eines Feiertages in der Woche ein Arbeit$ag
aus,
so kann nach Fertigstellung der Wochenleistung von drei oder vier Abschnitten wie
gewohnt am Anfang der nächsten Woche verschoben werden, so daß das Taktverfahren
an die Woche angepaßt bleibt.
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Vorteilhafterweise kann jeweils nach Fertigstellung eines Abschnitts
das Tragwerk verschoben werden. Die gesamte Fertigungsanlage kann nun in das Brückenwiderlager
integriert werden, so daß eine seperat einzurichtende Baustelle mit darauf aufzustellender
Fertigungsanlage entfällt. So können Kosten für Schalung, Rüstung und Fundamente
eingespart werden und insbesondere bei widrigen Geländeverhältnissen erhebliche
Erdbewegungen zum Einrichten der Baustelle vermieden werden.
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Vorteilhafterweise wird das der Fertigungsanlage zugewandte Ende des
bereits betonierten Brückenüberbaus fest mit der Fertigungsanlage verbunden, die
ihrerseits in Brückenlängsrichtung verschieblich aufgelagert werden kann. Die Fertigungsanlage
folgt nun den Bewegungen des Tragwerkendes ohne Gefahr der Rißbildung im jungen,
noch nicht vorgespannten Beton.
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Es ist dann nicht mehr notwendig, die Festhaltekräfte am Widerlager
bzw. an der Fertigungsanlage mit großem Aufwand aufzunehmen. Dies kann vorteilhafterweise
in Brückenmitte geschehen, wo diese Kräfte wesentlich geringer sind, da sich die
Lagerreibungskräfte der vorderen und der hinteren Brückenhälfte gegenseitig aufheben,
Ist ein frühzeitiges Vorspannen des Brückenüherbasnicht crwünscht bzw.können die
hierzu erforderlichen Maßnahmen (wie Bedampfen, Heizen etc) nicht getroffen werden,
so wird vorteilhafterweise die Stirnschalung der Tragwerkabschnitte durch ein oder
mehrere Stahlbetonfertigteile gebidet, welche den gesamten Tragwerksquerschnitt
oder Teile desselben bilden und in welchen die Spannglieder der zentrischen Vor
spannung verankert werden. Die Druckausbreitung innerhalb dieser Fertigteile ermöglicht
eine frühzeitige Vorspannung eines Betons
geringer Festigkeit.
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Werden vorteilhafterweise zwischen den Stahlbetonfertigteilen der
Stirnschalung Druckglieder angeordnet, so können die zu spannenden Spannglieder
der zentrischen Vorspannung bereits während der Herstellung des betreffenden Abschnittes
gespannt werden, wobei die Verspannkräfte über die Druckglieder auf den jeweils
schon betonierten Tragwerksteil übertragen werden.
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Die Spannarbeiten können so parallel zu den restlichen Arbeiten ausgeführt
werden, was die Fertigungszeit eines Abschnittes wesentlich verkürzt.
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Anstelle der Druckglieder wird vorteilhafterweise eine selbsttragende
Schalung vorgesehen, die dieNorspannkräfte jeweils auf das Brückenende überträgt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Ein Ausffihrungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1a einen Längsschnitt durch eine Anordnung zur Durchführung
des bekannten Taktschiebeverfahrens, Fig. 1b eine Anordnung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Tagestaktverfahrens, Fig. 1c eine Anordnung gemäß Fig. ib in geänderter
Ausführung, Fig. 2 den Schnitt durch einen Brückenüberbau mit Hohlkastenquerschnitt.
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In Fig. 1a ist im Längsschnitt die bekannte Anordnung zum Taktschiebeverfahren
gezeigt. Das auf einem Widerlager 2 und auf Pfeilern 3 aufgelagerte Tragwerk 1,
das einen Brückenüberbau bildet, ist im Verschiebezustand dargestellt.
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Die Kragmomente am vorderen Brückenüberbauende 12 bzw.
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Tragwerk sende werden durch einen stählernen Vorbauschnabel 4 reduziert.
Etwa eine Abschnittslänge 19a hinter dem Widerlager 2 befindet sich eine Fertigungsanlage
17a, in welcher die einzelnen Tragwerksabschnitte 30a hergestellt werden.
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Anhand des vorgesehenen Maßstabs 20 ist der Zeichnung zu entnehmen,
daß die Abschnittslänge 19a eines im Taktschiebeverfahren hergestellten Abschnitts
30a der Hälfte der Regelstützweite 18 entspricht.
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Die Fertigungsanlage 17a besteht im wesentlichen aus Schalung und
Rüstung 5, sowie deren Fundament 8. Das vor der Schalung und Rüstung 5 liegende
hintere Tragwerksende 13 ist auf einer Hilfsunterstützung 7 aufgelegt. Der frisch
betonierte Abschnitt wird beim Absenken von Schalung und Rüstung 5 auf ein Zwischenlager
9 abgesetzt.
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Hinter der Fertigungsanlage 17a befindet sich zum Vorflechten der
schaffen Bewehrung eines folgenden Abschnitts 30a sowie zum Auslegen der Spannglieder
für die zentrische Vor spannung ein rückwärtiger Arbeitsraum 6a. Der Arbeitsraum
6a selbst muß in seiner Länge etwa der Abschnittslänge 19a entsprechen.
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Je nach Geländeverlauf 14 sind zur Erstellung der Fertigungsanlage
17a mit Arbeitsraum 6a erhebliche Erdbewegungen nötig.
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im vorliegenden Beispiel liegt der dem als Brückenüberbau ausgebildeten
Tragwerk 1 zugewandte Teil der Fertigungsanlage 17a sowie die Hilfsunterstützung
7 und das Zwischenlager 9 auf einer Auffüllung 10, während der Arbeitsraum 6 einen
Erdaushub 11 erfordert. Es ist demnach am Ende des Brückenüberbaus
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eine Baustelle einzurichten, deren in Längsrichtung des Tragwerks 1 liegende Länge
erheblich ist. Da die auf der Baustelle zu errichtende Fertigungsanlage 17a über
ihre gesamte Längserstreckung mit dem Tragwerk 1 fluchten muß, sind schwierige,
arbeitsaufwendige Verfahren zurAustierung erforderlich.
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In den Fig. 1b und 1c ist ein Brückenüberbau 1 gezeigt, der im erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt ist. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, sind die zu fertigenden
Abschnittslängen 19 erfindungsgemäß erheblich kleiner ausgebildet als bei dem bkannten
Verfahren in Fig. 1, so daß eine Fertigstellung eines Abschnitts 30 im Tagestakt
erfolgen kann.
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Aufgrund der geringeren Abschnittslänge 19 sind auch die Aufwendungen
für die Fertigungsanlage 17 und den Arbeitsraum 6 erheblich vermindert, so daß die
zur Erstellung des Tragwerks 1 in dessen Längsrichtung erforderliche Länge der Baustelle
beträchtlich vermindert werden kann, wodurch insbesondere z.B. bei dem gezeigten
Geländeverlauf 14 die erforderlichen Erdbewegungen vermindert sind.
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Bei der in Fig. 1b gezeigten Tragwerkherstellung ist die Fertigungsanlage
17 auf einem Fundament 8 längsverschieblich angeordnet, so daß ohne Verschieben
des gesamten Tragwerks 1 eine aus mehreren, entsprechend der Länge der Fertigungsanlage
ausgebildeten Abschnitten 30 bestehende Gesamtabschnittslänge erstellt wird, nach
deren Fertigstellung das Tragwerk schließlich verschoben wird. Der bei Fertigung
des letzten Abschnittes erforderliche rückwärtige Arbeitsraum 6 ist ebenfalls in
seiner Länge entsprechend der Reduzierung der Abschnittslänge 19 ausgebildet, so
daß ein übermäßiger Erdaushub 11 entfällt.
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Die Fertigungsanlage 17 ist vorteilhafterweise mit dem Tragwerk 1
des Brückenüberbaus fest verbunden, so daß die Fertigungsanlage 17 die auftretenden
Längenänderungen der Brücke folgen kann, ohne daß im jungen Beton des neuen Abschnitts
unzulässige Zugspannungen auftreten. Das Zwischenlager 9 dient zur Abstützung des
jeweils überkragenden Abschnitts, wenn erst nach Fertigstellung eines aus mehreren
Abschnitten 30 bestehenden Gesamtabschnitts verschoben werden soll.
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Wie anhand des Maßstabs zu entnehmen, ist die Fertigungsanlage 17a
aus Fig. 1a ca. 20 m lang. Aufgrund des erfindüngsgemäßen Verfahrens-ist die Fertigungsanlage
aus Fig. ib erheblich reduziert; ihre Länge beträgt beispielsweise nur ca.
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1/4 der Länge aus Fig. 1a, nämlich ca. 5 m. Die Erstellungskosten
sowie die zur Erstellung benötigte Zeit sind daher erheblich vermindert. Selbst
wenn der Brückenüberbau 1 erst nach Herstellung mehrerer Abschnitte 30 verschoben
wird und daher eine entsprechende Baustellenlänge vorgesehen werden muß, wird aufgrund
der geringen erforderlichen Länge des Arbeitsraums 6 die Baustelle um ca. 20 % kürzer
sein als bei bekannten Taktschiebeverfahren. Die Fertigungslänge eines Abschnitts
30 kann aber auch geringer ausgebildet sein, so daß die Abschnittslänge. 19 der
Baustellenlänge beliebig anpaßbar ist.
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Wird die Fertigungsanlage 17 in das Brückenwiderlager 2 integriert,
werden die Kosten zur Erstellung einer Baustelle minimiert.
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In Fig. 1c wird das Tragwerk 1 jeweils nach Fertigstellung.
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eines Abschnittes 30 verschoben. Die kurze Fertigungsanlage 17 ist
über eine schematisch dargestellte Unterkonstruktion 15 in das Brückenwiderlager
2 integriert; für den rückwärtigen Arbeitsraum 6 ist bei dem in der Zeichnung vorgesehenen
Geländeverlauf 14 nur ein leichtes Hilfsgerüst 16 erforderlich. Fundamente 8, Hilfsunterstützungen
7 und Zwischenlager 9 sowie die Auffüllung 10 und ggf. Erdaushübe 11 können entfallen.
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Bei einerßerartigen Anordnung ist als Montagehilfe für den Aufbau
des stählernen Vorbauschnabels 4 sowie ggf. aus statischen Gründen vor dem Widerlager
2 eine Hilfsunterstützung 26 vorgesehen.
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Der Brückenüberbau in Fig. 2 zeigt einen HohLkastenquerschnitt, der
im erfindungsgemäßen Tagestaktverfahren hergestellt ist.
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Dargestellt sind die zuletzt hergestellten vier Abschnitte 30. Die
Abschnitte 30 sind in Ortbeton erstellt, wobei die Stirnschalung zu einem Teil durch
ein Fertigteil 21, vorzugsweise aus Stahlbeton gebildet wird. In den Fertigteilen
21 sind Verankerungsmöglichkeiten 22 für nicht näher dargestellte Spannglieder einer
zentrischen Vorspannung für den Brückenüberbau sowie Verankerungsmöglichkeiten 23
für die nach Beendigung des Einschiebevorganges zu spannenden, nicht näher dargestellten
Spannglieder zum Aufbringen einer exzentrischen Vorspannung vorgesehen. Die Begriffe
zentrische und exzentrische Vorspannung beziehen sich jeweils auf den Schwerpunkt
des Brückenüberbauquerschnittes.
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Vorzugsweise sind die exzentrischen Spannglieder außerhalb des Hohlkastenquerschnittes
in hierzu vorgesehenen Querschnittsverstärkungen 24 angeordnet, so daß ein Einbau
der Hüllrohre für die exzentrischen Spannglieder im Tagestakt entfällt.
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Die Querschnittsverstärkungen 24 werden vorzugsweise zur Auflagerung
von Druckglieder 25 verwendet, so daß die Verspannkräfte eines neuen herzustellenden
Abschnittes direkt auf das Fertigteil 21 des zuletzt fertiggestellten Abschnitts
übertragen werden-und daher der neu herzustellende Abschnitt weitgehend frei von
Verspannkräften ist. So kann die zentrische Vor spannung für den. neuen Abschnitt
bereits vollständig aufgebracht
werden, obwohl dieser noch nicht
betoniert,bzw.
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der eingefüllte junge Beton noch nicht seine Endfestigkeit erreicht
hat.
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Anstelle der Druckglieder 25 kann in vorteilhafterweise auch eine
selbsttragende Innenschalung vorgesehen werden, die sich mittels Neoprenstreifen
auf den entsprechend verbreiterten Fertigteilen bzw. deren Querschnittsverstärkungen
abstützt. Durch die Neoprenstreifen werden Spannungsspitzen ausgeglichen und eine
gute Abdichtung der Schalung zu den Fertigteilen erzielt.
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Bei Einsatz von Fertigbauteilen 21 ist es vorteilhaft, sämtliche störenden
Einzelbauteile, wie z.B. Stützquerträger oder Halbrähmen, Einläufe der Fahrbahnentwässerung
usw.
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in den Fertigteilen der Stirnschalung anzuordnen, so daß hierdurch
der Tagestakt nicht belastet wird und Zeitersparnisse zu erzielen sind.