DE3603390A1 - Verankerung eines ausserhalb des querschnitts eines bauwerks angeordneten gespannten zugglieds - Google Patents
Verankerung eines ausserhalb des querschnitts eines bauwerks angeordneten gespannten zuggliedsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verankerung, insbesondere eine
Zwischenverankerung eines außerhalb des Querschnitts eines
Bauwerks angeordneten Zugglieds gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Bei Zuggliedern dieser Art, insbesondere bei Schrägkabeln
für Schrägkabelbrücken ist es bekannt, neben den
Endverankerungen der Einzelelemente in einer Ankerplatte
oder in einzelnen Verankerungskörpern, über welche die
Dauerlasten, nämlich die Lasten aus Eigengewicht
übertragen werden, zusätzliche Verankerungen vorzusehen,
die erst im Endzustand des Zugglieds zur Wirkung kommen,
nämlich dann, wenn die Hohlräume zwischen den
Einzelelementen mit einem erhärtenden Material ausgepreßt
sind und so ein Verbund zwischen dem Zugglied und dem
Bauwerk hergestellt ist. Mittels dieser zusätzlichen
Verankerungen werden die im Gebrauchszustand des
Zuggliedes zusätzlich zu den Dauerlasten auftretenden
Wechsellasten, wie z.B. Verkehrslasten, unmittelbar in
das Bauwerk abgetragen, so daß die Endverankerungen der
Einzelelemente von Schwingungsbeanspruchungen
weitestgehend frei gehalten werden. Den verschiedenen
vorbekannten Lösungen ist der Gedanke gemeinsam, die im
Endzustand auf den Verbundquerschnitt aus den
Einzelelementen und dem erhärteten Material wirkenden
Lasten über eine gewisse Länge auf einen Metallmantel,
z.B. ein Stahlrohr zu übertragen und dieses in geeigneter
Weise gegenüber dem Bauwerk abzustützen (DE-PS 21 14 863,
DE-PS 27 53 112, DE-OS 31 38 807).
Voraussetzung dieses Prinzips, die Dauerlasten und die
Wechsellasten örtlich getrennt voneinander zu verankern,
ist die Mobilisierung eines Verbundes zwischen den
Einzelelementen und dem erhärtenden Material sowie
zwischen diesem und dem Metallmantel. Dies ist in Form
eines Scherverbundes dann möglich, wenn die Einzelelemente,
wie bekannt, aus Stahlstäben oder -drähten bestehen, die
mit Kraftübertragungsrippen ähnlich einem Betonrippenstahl
versehen sind. Bei Stahllitzen und -drähten aber, die
infolge der technischen Entwicklung und Anwendung
rationeller Herstellungsverfahren in zunehmendem Maße
als Zugglieder und Spannglieder verwendet werden, ist
wegen ihrer - herstellungsbedingt - glatten Oberfläche
nur ein Haftverbund möglich, der im Vergleich zu einem
Scherverbund nur die Übertragung von sehr geringen Kräften
erlaubt.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei
Zuggliedern aus Einzelelementen, deren Oberflächengestalt
die Herbeiführung eines Scherverbundes nicht oder nur
unzureichend erlaubt, eine Möglichkeit zu finden, um
dennoch über die Oberfläche der Einzelelemente Kräfte
auf das Bauwerk übertragen zu können.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale
des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Nach der Erfindung wird der bei Einzelelementen mit
glatter Oberfläche unzureichende oder fehlende
Scherverbund durch einen Druckverbund ersetzt, der durch
einen zweiachsigen Querdruckspannungszustand an der
Verankerungsstelle erzeugt wird. Dies erfolgt durch eine
den Verbundkörper aus Einzelelementen und erhärtendem
Material umschließende Druckmanschette, die sich gegen
den das Zugglied umgebenden Metallmantel abstützt, der
die als Reaktion des Druckspannungszustandes entstehenden
Ringzugkräfte aufnimmt. Durch die Größe der
Querdruckspannung kann die Festigkeit des Druckverbundes
in weiten Grenzen variiert und die Qualität des Verbundes
sogar noch über die eines Scherverbundes angehoben werden.
Die Verankerung nach der Erfindung kann sowohl in der
eingangs beschriebenen Weise eingesetzt werden, also für
die von der Verankerung der Dauerlasten örtlich getrennte
Verankerung der Wechsellasten bei einem Schrägkabel für
eine Schrägkabelbrücke, wie auch als Zwischenverankerung
für über größere Längen durchlaufende Zugglieder, z.B.
Spannglieder ohne Verbund, um bei eventueller Überlastung
eines Feldes die Einflußlänge der Verformung der
Spannglieder zu begrenzen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Schrägkabelbrücke
als Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Verankerung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Verankerung und
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in
Fig. 2,
Fig. 4 in schematischer, überhöhter Darstellung einen
Längsschnitt durch ein mehrfeldriges
Brückentragwerk als Ausführungsbeispiel für eine
Zwischenverankerung nach der Erfindung,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine solche
Zwischenverankerung und
Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in
Fig. 5.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung kann anhand der in
den Fig. 1 bis 3 dargestellten Verankerung eines
Schrägkabels für eine Schrägkabelbrücke erläutert werden.
Dabei zeigt Fig. 1 schematisch die Seitenansicht einer
Schrägkabelbrücke mit einem Versteifungsträger 1, einem
Pylon 2 und einer Anzahl von zwischen dem Versteifungsträger
1 und dem Pylon 2 ausgespannten Schrägkabeln 3. Die
Schrägkabel 3 durchsetzen sowohl den Versteifungsträger 1,
wie auch den Pylon 2 längsbeweglich; sie sind jeweils an
der Unterseite des Versteifungsträgers 1 bzw. an der
Außenseite des Pylons 2 mittels Verankerungsvorrichtungen
4 verankert. Eine dieser Verankerungsvorrichtungen 4 ist
in Fig. 2 im Längsschnitt und in größerem Maßstab
dargestellt. Das Schrägkabel 3 besteht aus einer seiner
Beanspruchung entsprechenden Anzahl von Einzelelementen 5,
z.B. Stahlstäben, -drähten oder -litzen, die im freien
Bereich des Schrägkabels 3 in einem Hüllrohr 6, z.B. aus
Kunststoff, verlaufen. Die Einzelelemente 5 besitzen eine
glatte Oberfläche; sie sind an ihren Enden mittels an sich
bekannter Keilverankerungen 7 in einer Ankerscheibe 8
verankert.
Die Ankerscheibe 8 stützt sich gegen das äußere Ende eines
Ankerrohrs 9 ab. Das Ankerrohr 9 setzt im Bereich der
Verankerung das Hüllrohr 6 fort. Es besteht aus einem
inneren Teil 10 und einem äußeren Teil 11 mit größerer
Wanddicke. Am Übergang zwischen dem inneren Teil 10 und
dem äußeren Teil 11 befindet sich eine flanschartige
Verdickung 12, die eine Abstützfläche 13 bildet, mit der
sich das Ankerrohr 9 gegen eine Widerlagerplatte 14
abstützt, die am betreffenden Bauwerksteil, also z.B.
dem Versteifungsträger 1 oder dem Pylon 2 anliegt. An die
Widerlagerplatte 14 schließt sich ein Schalungsrohr 15 an,
das innerhalb des Bauwerksteils einen Kanal bildet, in dem
das Schrägkabel 3 längsbeweglich ist.
Nach der Erfindung sind sowohl im Bereich des inneren Teils
10, wie auch im Bereich des äußeren Teils 11 des Ankerrohrs
jeweils eine Druckmanschette 16 bzw. 16′angeordnet. Jede
Druckmanschette 16 bzw. 16′ besteht im einfachsten Fall
aus zwei ebenen Blechen, einem äußeren Blech 17 und einem
inneren Blech 18, die an den Rändern 19 bzw. 20 z.B. durch
Rollnähte miteinander verbunden sind. Die Druckmanschetten
16 bzw. 16′ umschließen so einen verhältnismäßig geringen
Hohlraum, in dem durch Einpressen eines hydraulischen
Mediums durch eine Einpreßleitung 21 bzw. 22 ein sehr
hoher Druck erzeugt werden kann.
Die in Fig. 2 dargestellte Verankerungsvorrichtung dient
mit der besonderen Ausgestaltung des Ankerrohrs 9 der vor
allem bei dynamisch belasteten Bauwerken wichtigen Trennung
der Aufnahme von Dauerlasten, z.B. aus Eigengewicht, und
Wechsellasten, z.B. aus Verkehr. Bei der Herstellung der
Schrägkabel 3 werden zugleich mit dem Einbau der
Einzelelemente 5, des Ankerrohrs 9 und der Ankerscheibe 8
die beiden Druckmanschetten 16 und 16′ in das Ankerrohr 9
eingeführt und darin in der gebotenen Weise fixiert. Im
Zuge des Fortschreitens des Bauwerks werden die
Einzelelemente 5 gespannt und auf diese Weise darin die
Lasten aus Eigengewicht aktiviert. Nach Fertigstellung
des gesamten Brückenbauwerks und endgültiger Einstellung
der Spannung der einzelnen Schrägkabel, wozu diese gegenüber
der zunächst eingestellten Spannung gegebenenfalls
nachgespannt oder entlastet werden müssen, wird der
innerhalb des Hüllrohrs 6 und des Ankerrohrs 9
verbliebene Hohlraum mit einem erhärtenden Material, z.B.
Zementmörtel, ausgepreßt. Die Funktion der dargestellten
Verankerungsvorrichtung setzt voraus, daß im Endzustand
des Schrägseils 3 ein Verbund zwischen den Einzelelementen
5 und dem erhärtenden Material 23 einerseits sowie zwischen
dem erhärtenden Material 23 und dem Ankerrohr 9 andererseits
besteht. Um diesen Verbund, der bei mit Oberflächenprofilie
rungen versehenen Einzelelementen in Form eines
Scherverbundes gegeben ist, auch bei Einzelelementen mit
glatter Oberfläche, wie z.B. Stahldrähten oder -litzen
sicherzustellen, dient nach der Erfindung ein
Druckspannungszustand, der durch hydraulische
Beaufschlagung der Druckmanschetten 16 und 16′ zwischen
dem aus den Einzelelementen 5 und dem erhärteten Material
23 bestehenden Verbundkörper und dem Ankerrohr 9 erzeugt
wird; der aus diesem Druckspannungszustand resultierende
Verbund wird nach der Erfindung als "Druckverbund"
bezeichnet.
Dieser Druckverbund hat zur Folge, daß eine im
endgültigen Zustand des Schrägkabels 3 auftretende
Belastung im Schrägkabel Kräfte entstehen läßt, die im
Bereich der Verankerungsvorrichtung grundsätzlich von
den Einzelelementen 5 und dem Ankerrohr 9 gemeinsam im
Verhältnis von deren wirksamer Querschnittsfläche getragen
werden. Aus den auf diesen Verbundquerschnitt wirkenden
Kräften erhält der innere Teil 10 des Ankerrohres immer
Spannungen bzw. Dehnungen, die denjenigen der
Einzelelemente 5 gleichgerichtet und im Grenzfall (gleiche
Elastizitätsmoduli vorausgesetzt) auch gleich groß sind.
Diese Grenzspannung errechnet sich aus der Verkehrslast
dividiert durch die gemeinsame Querschnittsfläche der
Einzelelemente und des Ankerrohrs in diesem Bereich. In
dem äußeren Bereich 11 des Ankerrohres 9 dagegen haben
die Verformungen und die Spannungen in den Einzelelementen
5 und im Ankerrohr 9 entgegengesetzte Vorzeichen, weil
alle Kräfte aus dem Schrägkabel 3, ganz gleich zu welchem
Zeitpunkt sie auftreten, in diesem Bereich des Ankerrohres
Druck und damit Stauchungen erzeugen, während die
Einzelelemente 5 Zugkräfte und damit Dehnungen erhalten.
Da durch die Druckmanschette 16′ auch in diesem Bereich
ein Druckverbund zwischen dem Verbundkörper aus den
Einzelelementen 5 und dem erhärteten Material 23 und dem
Ankerrohr 9 besteht, werden durch die Zugkräfte in den
Einzelelementen 5 Scherkräfte geweckt, welche die Zugkräfte
in den Einzelelementen 5 vermindern und die Druckkräfte im
Ankerrohr 9 vergrößern. Wird die Länge des äußeren Teils
11 des Ankerrohrs 9 zwischen der Verdickung 12 und der
Ankerscheibe 8 groß genug gewählt, dann können die aus
Verkehrslasten in den Einzelelementen 5 hervorgerufenen
Zugkräfte vollständig abgebaut werden, so daß die
Ankerscheibe 8 und die Endverankerungen 7 der Einzelelemente
5 aus diesem Lastzustand keine Zusatzbeanspruchungen
erhalten. Dadurch gelingt es, diese Endverankerungen von
den aus den Wechsellasten herrührenden Schwingungsbean
spruchungen frei zu halten.
In den Fig. 4 bis 6 ist noch eine weitere Anwendungsmög
lichkeit der Erfindung dargestellt, und zwar am Beispiel
eines mehrfeldrigen Brückentragwerks aus Spannbeton, das
in Längsrichtung mittels Spanngliedern ohne Verbund
vorgespannt ist. Bei einem derartigen Brückentragwerk
ist es, um die Einflußlänge der Verformung bei Überlastung
eines Feldes für die Spannglieder zu begrenzen, notwendig,
Zwischenverankerungen vorzusehen.
In Fig. 4 ist als Beispiel in einem schematischen überhöhten
Längsschnitt ein Brückenbauwerk dargestellt, dessen Überbau
30 sich als Dreifeldträger mit geschlossenem Querschnitt
über vier Pfeiler 31 erstreckt. Neben den in Fig. 1 nicht
dargestellten Längsträgern besitzt der Überbau 30 an seinen
Enden Endquerträger 32 und über den beiden mittleren
Pfeilern Auflagerquerträger 33.
Die Längsspannglieder, von denen schematisch nur ein
Spanngliedstrang 34 dargestellt ist, erstrecken sich
ungestoßen über die gesamte Länge des Überbaus. Entsprechend
der Verteilung der Biegemomente verläuft der Spanngliedstrang
34 über den Unterstützungen im oberen Bereich und in den
Feldern zwischen den Unterstützungen im unteren Bereich
des Überbauquerschnitts. Während die Verankerungen 35 des
Spanngliedstranges 34 in den Endquerträgern 32 in an sich
bekannter Weise spannbar ausgebildet sind, sind sowohl im
Bereich der Brückenfelder, wie auch im Bereich der
Auflagerquerträger Zwischenverankerungen 36 vorgesehen.
Eine dieser Zwischenverankerungen im Bereich eines
Querträgers ist in Fig. 5 im Längsschnitt und in größerem
Maßstab dargestellt.
Das Spannglied 34, das in seinem freien Bereich zwischen
den Endverankerungen 35 und Zwischenverankerungen 36
beispielsweise in einem Hüllrohr aus Kunststoff geführt
werden kann, verläuft im Bereich einer Zwischenverankerung
in einem Ankerrohr 37 aus Stahl, das in geeigneter Weise
an das Hüllrohr im freien Bereich angeschlossen ist. Um
die freie Dehnbarkeit des Spannglieds 34 auch in dem
Bereich sicherzustellen, in dem es innerhalb eines Bauwerks
teils, z.B. innerhalb eines Querträgers 33 verläuft, ist
in dem Bauwerksteil durch ein einbetoniertes Schalungsrohr
38 ein Kanal gebildet, in dem das Ankerrohr 37 verläuft.
An der Stelle, an der die Zwischenverankerung des
Spannglieds 34 gegenüber dem Bauwerksteil gewünscht wird,
ist das Ankerrohr 37 mit einer flanschartigen Verdickung
39 versehen, die das Ankerrohr 37 ringförmig umgibt und
in beliebiger Weise gegenüber dem Bauwerksteil abgestützt,
z.B. in dieses einbetoniert ist. Die besondere Ausbildung
dieser Abstützung ist nicht Gegenstand der Erfindung.
Auch bei dieser Zwischenverankerung eines Spannglieds
besitzen die Einzelelemente 5 eine glatte Oberfläche,
bestehen also beispielsweise aus Stahldrähten oder -litzen.
Um sie vor Korrosion zu schützen, ist in den verbliebenen
Hohlraum innerhalb des Hüllrohrs im freien Bereich des
Spannglieds 34 und innerhalb des Ankerrohrs 37 ein
erhärtendes Material 23, z.B. Zementmörtel, eingepreßt.
Im Bereich der Abstützung des Spannglieds 34 gegenüber
dem Bauwerksteil mittels der flanschartigen Verdickung 39
ist innerhalb des Ankerrohrs 37 eine Druckmanschette 40
angeordnet, die in gleicher Weise ausgebildet sein kann
wie vorstehend im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3
beschrieben. Zu der Druckmanschette 40 führt eine
Verpreßleitung 41, mittels der der innerhalb der
Druckmanschette 40 gebildete Hohlraum mit einem
hydraulischen Medium unter hohem Druck beaufschlagt
werden kann.
Nach der Erfindung wird nach dem Erhärten des Verpreß
materials 23 die Druckmanschette 40 mit Druck
beaufschlagt. Dadurch wird im Bereich dieser
Zwischenverankerung ein radialer Druckspannungszustand
hervorgerufen, dessen Reaktionskräfte als Ringzugspannungen
von dem Ankerrohr 37 aufgenommen werden. Dieser
Druckspannungszustand bewirkt einen Druckverbund zwischen
den Einzelelementen 5 und dem Ankerrohr 37.
Zweckmäßigerweise wird zur Beaufschlagung der
Druckmanschetten 16 und 16′ bzw. 40 als hydraulisches
Medium ein erhärtendes Material verwendet, das es auf
einfache Weise erlaubt, den durch Beaufschlagung der
Druckmanschetten erzeugten Druckspannungszustand auf
Dauer zu fixieren. Dadurch gelingt es, die Flächen der
Druckmanschetten als Flächen zur Übertragung von
Schubkräften zu gewinnen.
Claims (4)
1. Verankerung, insbesondere Zwischenverankerung eines
außerhalb des Querschnitts eines Bauwerks angeordneten
gespannten Zugglieds aus einer Anzahl von Einzelelementen,
wie Stahlstäben, -drähten oder -litzen, die gemeinsam
in einer rohrförmigen, zumindest im Bereich der
Verankerung aus einem gegenüber dem Bauwerk
abgestützten Metallmantel bestehenden Umhüllung
angeordnet und von einem in die verbliebenen Hohlräume
eingebrachten erhärtenden Material umgeben sind,
gekennzeichnet durch die Erzeugung eines infolge eines
quer zur Längsrichtung des Zugglieds gerichteten
Druckspannungszustandes hervorgerufenen Druckverbundes
zur Übertragung von Kräften aus den Einzelelementen (5)
auf den Metallmantel (9, 37).
2. Verankerung eines Zugglieds nach Anspruch 1, bei dem
die Einzelelemente (5) radial geordnet sind,
gekennzeichnet durch die Anwendung eines radialen
Druckspannungszustandes.
3. Verankerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung des radialen Druckspannungszustandes
zwischen dem Metallmantel (9, 37) und dem aus den
Einzelelementen (5) und dem erhärteten Material (23)
gebildeten Körper eine diesen zumindest im wesentlichen
umschließende, mit einem hydraulischen Medium
beaufschlagbare Manschette (16, 40) angeordnet ist.
4. Verankerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckmedium ein erhärtendes Material ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863603390 DE3603390A1 (de) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | Verankerung eines ausserhalb des querschnitts eines bauwerks angeordneten gespannten zugglieds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863603390 DE3603390A1 (de) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | Verankerung eines ausserhalb des querschnitts eines bauwerks angeordneten gespannten zugglieds |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3603390A1 true DE3603390A1 (de) | 1987-08-06 |
DE3603390C2 DE3603390C2 (de) | 1989-12-28 |
Family
ID=6293338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863603390 Granted DE3603390A1 (de) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | Verankerung eines ausserhalb des querschnitts eines bauwerks angeordneten gespannten zugglieds |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3603390A1 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3559275A (en) * | 1967-10-12 | 1971-02-02 | William M Slater | Method of forming an anchorage for prestress reinforced structural members |
DE2114863B1 (de) * | 1971-03-27 | 1972-08-03 | Dyckerhoff & Widmann AG, 8000 München | Verankerung eines gespannten Zugglieds für große Belastungen in einem Betonbauteil, z.B. eines Schrägseils einer Schrägseilbrücke |
DE2407828A1 (de) * | 1974-02-19 | 1975-08-21 | Westfaelische Union Ag | Endverankerung fuer ein seil oder ein paralleldrahtbuendel |
DE2705483A1 (de) * | 1977-02-10 | 1978-08-17 | Bayer Ag | Vorrichtung zur verankerung von zuggliedern aus hochfesten werkstoffen |
-
1986
- 1986-02-05 DE DE19863603390 patent/DE3603390A1/de active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3603390C2 (de) | 1989-12-28 |
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Legal Events
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