DE3207340C2

DE3207340C2 - Schrägkabelbrücke

Info

Publication number: DE3207340C2
Application number: DE3207340A
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: 1985-10-31
Also published as: CA1174403A; IT1156222B; DE3207340A1; GB2109040B; DK469982A; GB2109040A; IT8268278A0

Abstract

Bei einer Schrägkabelbrücke aus einem Endfeld (II), in dem der Fahrbahnträger (6) auf einem Widerlager (10) aufliegt und einem halben Mittelfeld (I) mit einem Pylon (3) aus Stahlbeton und einem ebenfalls aus Stahlbeton bestehenden, nach beiden Seiten aus dem Pylon auskragenden Fahrbahnträger (6) ist der Pylon (3) so ausgebildet, daß er etwa zwei Drittel des Biegemoments aus einseitiger Verkehrslast durch Verlagerung der Resultierenden aus den vertikalen Lasten innerhalb seines Kernquerschnitts aufnehmen kann. Die Schrägkabel (7Δ), welche die beiden Enden (8, 9) des Fahrbahnträgers (6) über die Spitze des Pylons (3) hinweg verbinden, sind zur Übernahme des restlichen Anteils der Verkehrslast gegenüber den übrigen Schrägkabeln (7) verstärkt ausgebildet. Der Fahrbahnträger (6) selbst ist als mehrzelliger Hohlkasten mit vergleichsweise niedriger Bauhöhe ohne Querträger nach dem Vierendeelsystem ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schrägkabelbrücke mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentan-Spruchs 1.

Das statische Prinzip der klassischen Schrägkabelbrficke besteht darin, Fahrbahntafel und Versteifungsträger, die meist eine Einheit bilden, mit Schrägkabeln am Pylon aufzuhängen. Dabei wird die horizontale Komponente der Kabelkraft als Druckkraft in den Versteifungsträger eingeleitet, während die vertikale Komponente der Kabelkraft das Eigengewicht des Versteifungsträgers samt Fahrbahntafel weitgehend aufhebt Die Dehnung der Kabel kann durch Vorspannung ausgeglichen werden.

Während die ständigen Lasten, wie Eigengewicht, symmetrisch angreifen, also verhältnismäßig leicht beherrscht werden können, erzeugen die Verkehrslasten Biegebeanspruchungen im Versteifungsträger und Schwingungsbeanspruchungen in den Schrägkabeln. Kritisch für die Bemessung des Versteifungsträgers ist vor allem der Lastfall einseitiger Verkehrslast in einem Randfeld, in dem der Versteifungsträger auf einem Widerlager aufliegt und bei einer Verbiegung des Pylons nicht ausweichen kann. Um eine Übersicht Ober die Wirkung dieser einseitigen Lasten zu erhallen, kann man sie in zwei Lastengruppen zerlegt denken, von denen die eine Lastengruppe über die beiden Mittelfelder und die beiden Randfelder gleichmäßig und symmetrisch verteilt, die andere Lastengruppe antimetrisch verteilt gedacht werden. Die erste Lastengruppe belastet den Pylon zentrisch, die zweite biegt den Pylon nach einer Seite.

Bei der klassischen Schrägkabelbrücke wird die erste symmetrische Lastengruppe vom Pylon getragen, während die zweite antimetrische 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 muß seine Höhe mindestens 'Λοο der Mittelspannweite betragen. Die Bauhöhe ist also vergleichsweise hoch, der Versteifungsträger demgemäß sehr steif und, vor allem wenn er aus Stahlbeton besteht, sehr schwer.

Dazu kommt, daß in diesem Lastfall, also bei einer Verbiegung des Pylons nach der Seite des Randfeldes, die die Spitze des Pylons mit dem auf drai Widerlager aufliegenden Ende dts Versteifungsträgers verbindenden Schrägkabel entlastet werden, während sie bei umgekehrter Laststellung, also Belastung des Mittelfeldes, die volle Last zu tragen haben.

Gegenüber einer Schrägkabelbrücke aus Stahl hat eine Schrägkabelbrücke, bei der die Pyione 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 Schrägkabelb; jrke 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 sind nur die Mittelfelder beschrieben; über die in den Randfeldern der Brücke auftretenden Probleme sind keine Aussagen gemacht Die Pyione sind in die Gründungskörper eingespannt und müssen das Kippmoment aus einseitiger Verkehrslast voll aufnehmen. Die Schrägkabel, die zu beiden Seiten der lotrechten Brückenlängsmitteiebene in geringem Abstand von dieser angeordnet sind, bestehen aus Stahlstäben, 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 gattungsgemäßen Schrägkabelbrücke eine statisch wie wirtschaftlich in gleicher Weise günstige Ausbildung, insbesondere für ein Randfeld, zu schaffen, in dem der

Fahrbahn träger auf dem Widerlager aufliegt und in seiner Verformung infolge einseitiger Verkehrslasten durch diese Auflagerung behindert ist

Nach der Erfindung wird diese Aufgabi durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentan-Spruchs 1 gelöst

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 Verkehrsiast 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 für diesen Lastfall nicht, wie bei der klassischen Schrägseilbrücke, mehr oder weniger auf den Versteifungsträger abstützt, sondern daß der überwiegende Teil, etwa zwei Drittel dieses Kragmoments aus dem Pylon ausklagt und daß nur ein kleiner Teil, etwa ein Drittel von der Basis Pvlon-Widerlager aus mit zusätzlichen bzw. entsprechend verstärkten Schrägkabeln getragen wird, die über die Spitze des Pylons zur Fuge im Mittelfeld geführt werden.

Ein als mehrzelliger Hohlkasten mit niedriger Bauhöhe 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. Seine Oberseite ist durch die Querneigung der Fahrbahntafe) bestimmt und seine Unterseite vorzugsweise eben ausgebildet um ein im Verhältnis zur Biegesteifigkeit möglichst großes Widerstandsmoment zu erhalten. Dadurch, daß die vertikalen Rippen zwischen den auf der Ober- und der Unterseite des Hohlkastens durchlaufenden Planen sehr niedrig sind, können die wie in einem Vierendeelsystern als Rahmen wirkenden Stiele 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 wesentliche Vorteil dieses Systems aber ist die Eliminierung der bei Versteifungsträgern dieser Art sonst üblichen Querträger, deren Gewicht die Gesamtkonstruktion 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.

Die Ausbildung des Versteifungsträgers nach dem Vierendeelsystem ermöglicht auch eine Vereinfachung und Beschleunigung der Herstellung desselben im ab schnittsweisen freien Vorbau. Ein für den freien Vorbau verwendeter Vorbauwagen kann gewissermaßen aus dem Versteifungsträger auskragen, da dieser als rückwärtige Fortsetzung des Vorbauwagens die Übertragung der Lasten des betreffenden Vorbauabschnitts auf die Schrägkabel übernimmt Diese können deshalb in einem Arbeitsgang hergestellt werden, wodurch der Vorbau beschleunigt wird und die Kosten gesenkt 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 dec Vorteil, die Umlagerung des Kragmomenis aus einseitiger Verkehrslast vom Fahrbahnträger auf den Pylon zu begünstigen.

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

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Schrägkabelbrücke nach der Erfindung,

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

F i g. 3 ein Detail der Verankerung eines Schrägkabels im Fahrbahnträger,

F i g. 4 einen Querschnitt durch den Fahrbahnträger und

F i g. 5 einen Teilquerschnitt durch den Fahrbahnträger in größerem Maßstab.

Der Gmr-daufbau einer Schrägkabelbrücke ist in F i g. 1 in einer Seitenansicht dargeste'.. Aus einer Wasserfläche 1 ragen die Pylone 2 und 3 herau', die in Gründungskörpern 4 bzw. 5 eingespannt sind. Ein Fahrbahnträger 6 ist an Schrägkabeln 7 bzw. T aufgehängt, die in zwei seitlichen Tragebenen 80 (F i g. 4) angeordnet sind. Die Schr«gkabel 7 bzw. T sind einerseits in den Pylonen 2 bzw. 3 sowie andererseits im Fahrbahnträger 6 verankert

Die Schrägkabelbrücke nach F i g. 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 ventilen sind, auf das entsprechend ausgebildete Verankerungsoder 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 mittlerer Bereich 8 in Brückenmitte verbinden, sind entsprechend verstärkt ausgebildet.

Eine Verankerung eines Schrägkabels 7 im Fahrbahnträger 6 ist in F i g. 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, dit. gioß genug ist, um die von dem Stahlrohr übernommenen Verkehrslasten durch Verbund auf den Beton des Fahrbahnträgers6 zu übertragen. In de" Verdikkung 15 an der Unterseite des Fahrbahnträgers ist die Verankerung 16 der Stahlstäbe 11 angeordnet

F i g. 4 zeigt einsn Querschnitt durch den Fahrbahnträger 6. Er ist als geschlossener, mehrstieliger Rahmen ausgebildet, in dem die Fahrbahnplatte 17 den oberen Rahmenriege! und die Bodenplatte 18 den unteren Rahmenriegel 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 F i g. 5 ist in einem im größeren Maßstab gehaltenen Ausschnitt aus der Darstellung der F i g. 4 angedeutet, wie die Bodenplatte 18 des Fahrbahnträgers 6, die das Zugglied des Vierendeeisystems darstellt, durch Spanngliedstränge 20 und 21 vorgespannt ist Entspre- 5 chend 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 80 vorgesehen, während die Verankerung 23 des Stranges 21 10 im Bereich des äußeren Rahmenstieles 19' vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schrägkabelbrücke mit mindestens einem im Gründungskörper eingespannten Pylon aus Stahlbe- s ton 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 Schrägkabeln getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aus einem Endfeld (U), in dem der Fahrbahnträger (6) mit seinem einen Ende (9) auf einem Widerlager (10) horizontal verschieblich aufliegt und einem halben Mittelfeld (I) bzw. einem weiteren Endfeld (II) bestehenden Schrägkabelbrücke der Pylon (3) so biegesteif 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, usd daß die Schrägkabsl (7'), welche die beiden Enden (8 bzw. 9) des Fahrbahnträgers (6) über die Spitze des Pylons (3) hinweg verbinden, zur Übertragung des restlichen Anteils des Biegemoments aus der Verkehrslast gegenüber den übrigen Schrägkabeln (7) verstärkt ausgebildet sind, wobei der Fahrbahnträger (6) als mehrzelliger Hohlkasten mit vergleichsweise niedriger Bauhöhe ohne Querträger ausgebildet ist.

Z Schrägkabelbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägkabel (7, T), jeweils aus einer Mehrzahl von Stahlstäben (11) mit vorzugsweise mittlerer Stteckgre.ize bestehen, die in einem Stahlrohr (12) angeordnet und nach dem Spannen durch Injizieren von erh.j-tendem 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) nach dem Vierendeelsystem ausgebildet ist

4. Schrägkabelbrücke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugglieder (20,21) des Vierendeelsystems vorgespannt sind.

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