DE3207340A1

DE3207340A1 - Schraegkabelbruecke

Info

Publication number: DE3207340A1
Application number: DE19823207340
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.-Ing.e.h. Dr.-Ing. 8000 München Finsterwalder
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1981-11-03
Filing date: 1982-03-02
Publication date: 1983-05-19
Also published as: CA1174403A; GB2109040B; DK469982A; IT1156222B; DE3207340C2; GB2109040A; IT8268278A0

Description

PATENTANWALT*;* "

DIPL.-ING. W. GOLLWITZEK · «IPL.-ING. F. YV. MOLL· 6740 LANDAU/PFALZ · L*N()BTKA8SK 5

POSTFACH 2080 · TKIiKFON Οβ3 41/B 7000, «OSS · TKLKX 04 S3 333 POSTSCHECK LUDWIGSHAFBN 27 6β2-β7β I)KUTHCHR BANK LANDAU O2 15«OO (BLZ 5*H 700 63)

- 3 - 1. März 1982

Mr.

Dyckerhoff & Widmann Aktiengesellschaft, 8000 München 81

Schrägkabelbrücke

Die Erfindung betrifft eine Schrägkabelbrücke mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Der Grundgedanke der klassischen Schrägkabelbrücke besteht darin, Fahrbahntafel und Versteifungsträger, die meist eine.Einheit bilden, mit Schrägkabeln am Pylon aufzuhängen. Die horizontale Komponente der Kabelkraft wird dabei als Druckkraft in den Versteifungsträger eingeleitet, während die vertikale Komponente der Kabelkraft das Eigengewicht des Versteifungsträgers samt Fahrbahntafel weitgehend aufhebt. Die Dehnung der Kabel wird durch Vorspannung ausgeglichen.

Biegemomente in Längsrichtung erhält der Versteifungsträger durch einseitige Verkehrslast, insbesondere dann, wenn die beiden Pylone durch Belastung des Randfeldes und des halben Mittelfeldes in die gleiche Richtung gebogen werden. Um eine Übersicht über die Wirkung dieser einseitigen Lasten zu erhalten, werden sie in zwei Lastengruppen zerlegt,

Dabei wird die erste Lastengruppe über die beiden Mittelfelder und die beiden Randfelder gleichmäßig und symmetrisch verteilt, die zweite Lastengruppe antimetrisch verteilt gedacht. Die erste Lastengruppe belastet die Pylone zentrisch, die zweite biegt die Pylone nach einer Seite.

Bei der klassischen Schrägkabelbrücke wird die erste Lastengruppe vom Pylon getragen, während die zweite Lastengruppe nur den Versteifungsträger belastet, der für diesen Lastfall als frei aufliegender Träger von der Länge des Randfeldes bzw. der halben Länge des Mittelfeldes für die halbe Verkehrslast dimensioniert werden muß. Mit Rücksicht auf die Begrenzung der Durchbiegung beträgt seine Höhe mindestens 1/100 der Mittelspannweite. Die Bauhöhe ist also vergleichsweise hoch, der Versteifungsträger demgemäß sehr steif und, vor allem wenn er aus Stahlbeton besteht, sehr schwer.

Gegenüber einer Schrägkabelbrücke aus Stahl hat eine Schrägkabelbrücke bei der die Pylone und der Versteifungsträger aus Stahlbeton bestehen, den Vorteil, daß diese Druckglieder trotz ihres größeren Gewichts nur geringere Kosten verursachen. Insbesondere können Kosten eingespart werden, wenn es gelingt, das Gewicht des Versteifungsträgers zu verringern.

In diesem Zusammenhang ist das nicht voll durchgearbeitete Projekt einer Schrägkabelbrücke bekannt, bei der als Versteifungsträger nur eine verhältnismäßig flache volle Stahlbetonplatte verwendet ist (Zeitschrift "Der Bauingenieur", 1967, Heft. 11, Seite 405,406) . Bei dieser sich über mehrere Felder erstreckenden Schrägkabelbrücke, von der nur die Mittelfelder beschrieben sind, sind die Pylone in die Gründungskörper eingespannt und müssen das Kippmoment aus einseitiger Verkehrslast voll aufnehmen. Die

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Schrägkabel, die zu beiden Seiten der lotrechten Brückenlängsmittelebene in geringem Abstand von dieser angeordnet sind, bestehen aus Stahl stäben, die innerhalb eines Stahlkastens angeordnet sind. Die Hohlräume des Kastens sind mit Zementmörtel ausgepreßt.

Um die Schwingungsfestigkeit der Verankerung eines gespannten Zugglieds für große Belastungen in einem Betonbauteil, z.B. eines Schrägseils einer Schrägseilbrücke zu verbessern, ist es auch bekannt, die Zugelemente gemeinsam in einer Umhüllung anzuordnen, die sich bis in das Betonbauteil erstreckt und zumindest im Eintrittsbereich in das Betonbauteil aus einem Metallmantel besteht, der außer mit den Zugelementen durch nach dem Spannen eingebrachten Zementmörtel oder dergleichen auch mit dem Betonbauteil im Verbund steht (DE-PS 21 14 863) .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schrägkabelbrücke der eingangs angegebenen Art eine statisch wie wirtschaftlich in gleicher Weise günstige Ausbildung für ein Randfeld zu schaffen, bei dem der Fahrbahnträger auf dem Widerlager aufliegt und in seiner Verformung infolge einseitiger'Verkehrslasten durch diese Auflagerung behindert ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben·sich aus den Unteransprüchen .

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß bei einer im Gründungskörper eingespannten, biegesteifen Ausbildung eines Stahlbetonpylons die einseitige Verkehrslast zum größten Teil durch Auskragung getragen werden kann und nur

ein geringer Teil dieser Last von der Basis Pylon-Widerlager aus mit den an den Enden des Fahrbahnträgers angeordneten Schrägkabeln über die Spitze des Pylons getragen werden muß. Dadurch wird erreicht, daß sich das System nicht wie bei der klassischen Schrägseilbrücke mehr oder weniger vollständig auf den Versteifungsträger abstützt, sondern daß der überwiegende Teil, etwa zwei Drittel dieses Kragmoments aus dem Pylon auskragt und daß nur ein kleiner Teil, etwa ein Drittel von der Basis Pylon-Widerlager aus mit zusätzlichen bzw. entsprechend verstärkten Schrägkabeln getragen wird, die über die Spitze des Pylons zur Fuge im Mittelfeld geführt werden.

Die besondere Ausbildung der Schrägkabel aus Stahlstäben und einem mit diesen in Verbund stehenden Stahlrohr hat neben dem Vorteil der besseren Schwingungsfestigkeit der Verankerung, die bei freihängenden Kabeln wegen des unter wechselnden Belastungen der Brücke wechselnden Durchhangs problematisch ist den Vorteil, die Umlagerung des Kragmoments aus einseitiger Verkehrslast vom Fahrbahnträger auf den Pylon zu begünstigen.

Ein nach dem Vierendeelsystem ausgebildeter Fahrbahnträger ist in besonderer Weise geeignet, die aus der Verbiegung des Pylons und der Dehnung der Kabel resultierenden Senkungen und Hebungen am Ende eines Kragarms durch elastische Biegung auszugleichen. Seine Höhe ist an den Rändern durch die Verankerung der Kabel festgelegt, die ein Mindestmaß nicht unterschreiten kann. Eine Oberseite ist durch die Querneigung der Fahrbahntafel bestimmt und seine Unterseite vorzugsweise eben ausgebildet, um ein im Verhältnis zur Biegesteifigkeit möglichst großes Widerstandsmoment zu erhalten.

Der Hohlkasten selbst ist in Zellen aufgeteilt, deren

vertikale Rippen zwischen den auf der Ober-· und der Unterseite des Hohlkastens durchlaufenden Platten sehr niedrig sind. Dadurch können die als Rahmen wirkenden Stiele des Vierendeelsystems so breit ausgebildet werden, wie es die Aufnahme des Schubs des Rahmens verlangt, ohne daß· ein zu großes Gewicht entsteht. Die Vorspannung der Zugglieder des Systems dient der Reduktion von vermeidbaren Nebenspannungen.

Der Hauptzweck des Vierendeelsystems ist die Eliminierung der bei solchen Fahrbahnträgern üblichen Querträger, deren Gewicht die Gesamtkönstruktion in ähnlicher Höhe belasten würde wie der Verkehr. Dadurch steht die gesamte Betonmasse des Fahrbahnträgers zur übertragung der Längskraft zur Verfügung, was zu einer großen Ersparnis an Kosten führt. Weitere Vorteile entstehen mit der Verringerung der Höhe des Fahrbahnträgers durch Verminderung der angreifenden Windkräfte sowie durch die Möglichkeit, die Nivelette der Fahrbahntafel niedriger zu legen und dadurch etn Kosten für die Vorlandbrücken zu sparen. Die Ausbildung des Fahrbahnträgers nach dem Vierendeelsystem ermöglicht auch eine Vereinfachung und Beschleunigung der Herstellung desselben im abschnittsweisen freien Vorbau, wodurch ein sehr günstiges Taktverfahren anwendbar "wird, welches die Kosten weiterhin verringert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schrägkabelbrücke nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Schrägkabel in größerem Maßstab,

Fig. 3 ein Detail der Verankerung eines Schrägkabels im Fahrbahnträger,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Fahrbahnträger und

Fig. 5 einen Teilquerschnitt durch den Fahrbahnträger in größerem Maßstab.

Der Grundaufbau einer Schrägkabelbrücke ist in Fig. in einer Seitenansicht dargestellt. Aus einer Wasserfläche 1 ragen die Pylone 2 und 3 heraus, die in Gründungskörpern 4 bzw. 5 eingespannt sind. Ein Fahrbahnträger 6 ist an Schrägkabeln 7 bzw. 7' aufgehängt, die in zwei seitlichen Tragebenen 8 (Fig. 4) angeordnet sind. Die Schrägkabel 7 bzw. 7' sind einerseits in den Pylonen 2 bzw. 3 sowie andererseits im Fahrbahnträger 6 verankert.

Die Schrägkabelbrücke nach Fig. 1 weist ein großes Mittelfeld I und zwei entsprechend kürzere Randfelder II auf. Die Fahrbahnträger 6 der beiden Brückenteile sind in Brückenmitte 8 mittels eines Querkraftgelenkes miteinander verbunden und an den äußeren Enden 9 längsverschieblich auf den Widerlagern 10 aufgelagert.

Die Schrägkabel 7 bestehen aus einer Anzahl von Stahlstäben 11 mit vorzugsweise mittlerer Streckgrenze, die in einem Stahlrohr 12 angeordnet sind. Die Stahlstäbe 11 sind vorzugsweise solche, die mit warmgewalzten und ein Schraubgewinde bildenden Rippen versehen sind, auf das entsprechend ausgebildete Verankerungs- oder Verbindungskörper aufgeschraubt werden können. Der von den Stahlstäben 11 nicht ausgefüllte Hohlraum innerhalb des Stahlrohrs 12 ist mit Zementmörtel 13 ausgefüllt. Die Schrägkabel 7', welche die Enden 9 der Fahrbahnträger 6 mit dem mittleren Bereich 8

in Rückenmitte verbinden, sind entsprechend" verstärkt ausgebildet.

Eine Verankerung eines Schrägkabels 7 im Fahrbahnträger 6 ist in Fig. 3 angedeutet. Der Fahrbahnträger 6 ist im Bereich dieser Verankerung sowohl auf der Oberseite mit einer Verdickung 14, als auch auf der Unterseite mit einer Verdickung 15 versehen. In die Verdickung 14 reicht das Stahlrohr 12 um eine gewisse Strecke .hinein, die groß genug ist, um die von dem Stahlrohr übernommenen Verkehrslasteri durch Verbund auf den Beton des Fahrbahnträgers 6 zu übertragen. In der Verdickung 15 an der Unterseite des Fahrbahnträgers ist die Verankerung 16 der Stahl stäbe 11 angeordnet.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Fahrbahnträger 6. Er ist als geschlossener mehrstieliger Rahmen ausgebildet, in dem die Fahrbahnplatte 17 den oberen Rahmenriegel und die Bodenplatte 18 den unteren Rahmenrieg"! sowie die Längsstege 19 die Rahmenstiele bilden. Dieses statische System wird auch als Vierendeelträger bezeichnet. Die angenähert dachförmige Ausgestaltung des Querschnitts ist auf die Querneigung der Fahrbahndecke zur seitlichen Abfuhr von Oberflächenwasser zurückzuführen.

In Fig. 5 ist in einem im größeren Maßstab gehaltenen Ausschnitt aus der Darstellung der Fig. 4 angedeutet, wie die Bodenplatte 18 des Fahrbahnträgers 6, die das Zugglied des Vierendeelsystems darstellt, durch Spanngliedstränge 20 und 21 vorgespannt ist. Entsprechend der Größe der Biegemomente sind die Verankerungen dieser Spanngliedstränge

20 bzw. 21 gestaffelt angeordnet; so ist der Strang 20 in einer Verankerung 22 im äußeren Bereich nahe der Aufhängeebene 8 vorgesehen, während die Verankerung 23 des Stranges

21 im Bereich des äußeren Rahmenstieles 19' vorgesehen ist.

10 Lgerseite

Claims

PATENTANWÄLTE DIPi,.-ing. w-GOLLwiTZEK- ihpl.-ing. f. w. möll 6740 I,ANI)ATT/PFA1,Z · LANGSTRASgIC B POSTFACH 2080 - TEIiEFON 003 41 /8 7000, 6035 · TKLEX 04 63 833 POSTSCHECK I.1IDWIGSHAFKN 27 6βΖ-β7β · DEUTSCHK BANK LANDAU 0215400 (BLZ 548 700 08)

1. März 1982

Mr.

Dyckerhoff & Widmann Aktiengesellschaft, 8000 München 81

Schrägkabelbrücke

Patentansprüche

1. Schrägkabelbrücke mit mindestens einem im Gründungskörper eingespannten Pylon aus Stahlbeton und einem ebenfalls aus Stahlbeton bestehenden, nach beiden Seiten aus dem Pylon auskragenden und mit diesem biegesteif verbundenen im übrigen aber verhältnismäßig biegeweichen Fahrbahnträger, der von in parallelen, lotrechten Ebenen verlaufenden Schrägkabeln getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aus einem Endfeld (II), in dem der Fahrbahnträger (6) auf einem Widerlager (10) horizontal verschieblich aufliegt und einem halben Mittelfeld (I) bzw. einem weiteren Endfeld (II) bestehenden Schrägkabelbrücke der Pylon (3) so ausgebildet ist, daß er etwa zwei Drittel des Biegemoments aus einseitiger Verkehrslast durch Verlagerung der Resultierenden aus den vertikalen Lasten innerhalb seines Kernquerschnitts aufnehmen kann und daß die Schrägkabel (7¹), welche die beiden Enden (8 bzw. 9) des

Fahrbahnträgers (6) über die Spitze des Pylons (3) hinweg verbinden, zur Übernahme des restlichen Anteils der Verkehrslast gegenüber den übrigen Schrägkabeln (7) verstärkt ausgebildet sind.

2. Schrägkabelbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägkabel (7, 7¹) jeweils aus einer Mehrzahl von Stahlstäben (11) mit vorzugsweise mittlerer Streckgrenze bestehen, die in einem Stahlrohr (12) angeordnet und nach dem Spannen durch Injizieren von erhärtendem Material, z.B. Zementmörtel (13) in den von den Stahlstäben (11) nicht ausgefüllten Raum des Stahlrohres (12) in Verbund mit diesem gebracht sind.

3. Schrägkabelbrücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrbahnträger (6) als mehrzelliger Hohlkasten mit vergleichsweise niedriger Bauhöhe ohne Querträger nach dem Vierendeelsystem ausgebildet ist.

4. Schrägkabelbrücke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugglieder des Vierendeelsystems vorgespannt sind.