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Hängebrücke Bei Hängebrücken, deren Brückentafel im Verhältnis zur
Stützweite der Brücke schmal ist, sind in vielen Fällen Zerstörungen aufgetreten,
die durch Schwingungen der Brückentafel herbeigeführt wurden.
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Hierbei war, wie fachwissenschaftliche Untersuchungen nach zahlreichen
Fehlschlägen ergeben haben, der Windangriff von ausschlaggebender Bedeutung.
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Der Fehler in der bisher allgemein üblichen Bauweise liegt in der
Formgebung der Brückentafel samt deren Randträger. Man hat nämlich bei den Hängebrücken
zumeist der Brückentafel eine Überhöhung nach der Brückenmitte hin gegeben, wie
das bei Bogenbrücken in Stahl, Beton und Stahlbeton üblich ist, so daB also die
Oberfläche der Brückentafel in einem flachen Bogen oder sattelartig verlief.
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Das so entstandene Längsgefälle der Brückentafel von Brückenmitte
nach den Widerlagern diente der Abführung des Regenwassers. Die Formgebung geschah
aber vermutlich auch oft aus ästhetischen Gründen. Die schädlichen Folgen wurden
nicht erkannt.
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Man baute auch die Brückentafel manchmal, besonders bei Brücken mit
Längsgefälle, vollkommen eben. Eine ebene, besonders eine in der Längsrichtung geneigte,
oder eine nach oben leicht gewölbte Brückentafel ist dem Windangriff in mehrfacher
Weise ausgesetzt. Zunächst ist der in der Grundrißprojektion schräge WindeinfluB
auf die Unterseite der Brückentafel als Fangwind von Bedeutung. Der Wind greift
auch nicht nur, wie vielfach angenommen wird, waagerecht oder mit einer geringen
Neigung nach unten, sondern auch manchmal in schräg aufwärts gerichtetem Sinn mit
verstärkter Wirkung an.
Außerdem wirkt in jedem Fall auf die Oberseite
der Brückentafel ein Windsog ein. Dieser kann, wie wissenschaftliche Versuche im
Windkanal an Bauwerksmodellen eindeutig gezeigt haben, besonders stark an den Schnittkanten
werden.
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Die Brückentafel setzt durch ihr Eigengewicht und durch die Verkehrslast
die lotrechten Hängestäbe in Zugspannung. Man kann hier von einer federnden Aufhängung
sprechen, soweit abwechselnd Verkehrslast und deren Fehlen in Betracht kommen.
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Bei einer nach oben gerichteten Windkraft, zusammengesetzt aus Fangwind
auf die Unterseite und Sogwind auf die Oberseite, entwickelt sich unter der Einwirkung
der Windstöße ein Aufschaukeln der Brückentafel. Die Hängestäbe werden abwechselnd
schlaff und wieder gespannt, d. h. es tritt in diesen eine im Vorzeichen wechselnde
und daher schädliche Beanspruchung ein.
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Hinzu kommt als besonders starker Einfluß die Einwirkung radialer
Kräfte oder radialer Seitenkräfte auf die federnd aufgehängten, nach oben gewölbten
Brückentafeln, die als flache Bogen zwischen den Brückenpfeilern aufzufassen sind.
Je flacher ein solcher Bogen ist, d. h. je größer der wirkliche Halbmesser, bei
kreisförmigen Bogen, oder der ideelle Halbmesser, bei anderer, z. B. parabolischer
oder hyperbolischer Bogenform, ist, desto gewaltiger ist die ausgelöste Zugkraft
in der Längsrichtung der Brückentafel.
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Die Brückentafel verformt sich unter dem Einfluß der Windstöße im
jeweils getroffenen Bereich durch zunehmende Ausbuchtung nach oben und durch gleichzeitiges
seitliches Ausschwenken quer zur Längsachse. In dem von Windstoß nicht oder weniger
stark getroffenen Bereich streckt sich der Bogen. Die Brückentafel wird durch die
wechselnde Verformung regelrecht durchgewalkt. Die Hängestäbe erleiden unter den
rhythmischen Entlastungen und schlagartig wirkenden, dynamischen Wiederbelastungen
so hohe Beanspruchungen, daß schließlich Brüche auftreten, die dann einen Einsturz
der Brückentafel zur Folge haben.
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Die in einzelnen Fällen angewandten Gegenmaßnahmen durch eine seitliche
oder durch eine untere Verspannung können nur als Behelf gelten. Durch die Erfindung
werden die bisherigen Mängel in einfachster Weise behoben.
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Nach dem Erfindungsgedanken wird die Brückentafel in der Längsachse
so geformt, daß schädliche Einflüsse nicht auftreten können. Dies geschieht dadurch,
daß die Brückentafel eine nach unten gehende Bogenform mit geringem Stich erhält.
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Die in der Längsachse der so geformten Brückentafel durch Windangriff
erzeugten Kräfte werden von den einzelnen jeweils betroffenen Hängestäben als zusätzlicher,
rechnerisch erfaßbarer Zug aufgenommen. Es tritt also keine schädliche Entlastung
der Hängestäbe ein und somit können dynamische Kräfte diesen nicht nachteilig werden.
Es tritt vielmehr in der Hauptsache lediglich eine zu- und abnehmende Zugspannung
in den Hängestäben ein.
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Die Brückentafel nach der Erfindung wirkt in der Längsachse nicht
als ein durchgehender Bogen. Vielmehr wirkt jeder Brückentafelteil, d. h. deren
Randträger zwischen den einzelnen Hängestäben als Teil eines Durchlaufträgers, so
daß auch schädliche große Bogenkräfte nicht auftreten können.
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Die Bogenform der Brückentafel nach der Erfindung wirkt außerdem versteifend
in der Längsachse.
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Die örtlich wechselnde, zusätzliche Anspannung der Hängestäbe wirkt
sich in erwünschter Weise als schwingungsdämpfend aus.
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Hinzu kommt die ebenfalls erwünschte gleichgerichtete Bewegung der
Brückentafel und der Hauptgurte, zumeist Kabel, lotrecht gemessen, unter Wärmezu-
und abnahme, im Gegensatz zu der verschiedenartigen Bewegung bei einer nach oben
gewölbten Brückentafel nach bisheriger Bauweise. Bei einer Dehnung einer solchen
Brückentafel und der Traggurte bei Wärmezunahme wurden die sich gleichfalls dehnenden
Hängestäbe entlastet, was bei gleichzeitig auftretendem Windangriff eine Komplikation
von schädlichen Einflüssen bedeutete.
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Die Bogenform der Brückentafel nach der Erfindung wird zweckmäßig
auf die Bogenform der Haupttraggurte abgestimmt, weil dann an jeder Stelle die gleichgerichtete
Formveränderung der einzelnen Tragteile unter Wärmezu- und -abnahme herrscht. Die
Oberseite der Brückentafel erhält an den Auflagern bogenförmige Ausgleichungen für
einen knicklosen Übergang.
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Die Größenordnung des nach unten gehenden Bogens der Brückentafel
ist zweckmäßig nach Grundsätzen zu bestimmen, die allgemein beim Straßen-und Bahnbau
bzw. bei Bogenbrücken gelten.
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Die Abführung des Regenwassers bietet bei einer Ausbildung der Brückentafel
nach der Erfindung keine Schwierigkeiten besonderer Art. Keinesfalls ist der Wunsch,
das Regenwasser nach den beiderseitigen Brückenenden abzuleiten ein Anlaß, an der
bisherigen Form der Brückentafel festzuhalten.
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Die praktische Ausnutzung der vorliegenden Erfindung ist bei Brückenneubauten
ohne weiteres gegeben. Auch kommt der Umbau vorhandener, nach bisheriger übung gebauter
Brückentafeln in Betracht, um eine nachträgliche Sicherung gegen schädlichen Einfluß
der Windlasten zu schaffen. Auch bei solchen Hängebrücken, deren Brückentafel verhältnismäßig
breit und schwer ist, ist eine Anwendung der vorliegenden Erfindung deshalb geboten,
weil die erwähnten gleichgerichteten Bewegungen der Brückentafel und der Traggurte
in senkrechtem Sinn unter Wärmezu- und -a@bmahme bei gleichartiger Formveränderung
in allen Konstruktionsteilen (Brückentafel, Traggurte und Hängestäben) gewährleistet
wird.
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Eine Erläuterung der Erfindung durch Zeichnungen ist zu erübrigen.
Da bei einer richtigen Darstellung der flache Bogen als solcher kaum in Erscheinung
treten würde, müßte man zu einer verzerrten Darstellungsweise schreiten. Diese
aber
könnte Anlaß für eine irrtümliche Auffassung werden, d. h. es könnte
die Auffassung Platz greifen, als ob die Brückentafel in erheblicher Weise durchhängen
sollte, wie das z. B. der Fall ist bei
behelfsmäßigen Stegen, wobei
unter diesen die Traggurte angeordnet werden.