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Hängebrücke mit zum Teil in die Bodenscheibe und zum Teil in die Versteifungsträger
eingeleitetem Kabelzug und Verfahren zum Herstellen einer solchen Hängebrücke Die
Erfindung betrifft eine Hängebrücke, bei der der Kabelzug zu einem Teil in die Bodenscheibe
und zum anderen Teil in die Versteifungsträger eingeleitet ist, rund ein Verfahren
zum Herstellen .einer solchen Hängebrücke.
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Bei einer beksumten Brücke der genannten Art sind die Zugkabel an
einem Wvderlager in einem Stahlbetonkippkörper verankert und am anderen Brückenende
mit Umlienklagern um den Verankerungspfeiler herumgeführt. Die Brücke kaum bis zum
Schließen der 'Stahlkonstruktion für das Eigengewicht als bodenverankerte Hängebrücke
gerüstfrei aufgebaut werden. Der das Kippmoment des Betonkörpers überschreibende
Teil der Horizontalkraft aus dem Gewicht eines Teiles der Fahrbahnbefestigung und
der Verkehrslast wird unmittelbar in die Fahrbahn als Druck hineingeführt. Die Verbfindung
zwischen Fahrbahn und Versteifungsträger wird erst vor Aufbringen der Verkehrslast
hergestellt. Die Verteilung des Kabelzuges auf den Versteifungsträger und die Erdscheibe
erfolgt bei dieser bekannten Brücke durch ein Gegengewicht, das sich in waagerechter
Richtung sowohl auf den. Versteifungsträger wie auch auf das Fundament abstützt.
Diese Lösung hat im Hinsicht auf die Schwingungen der Brücke Nachteile, weil das
schwere
Gegengewicht bei jeder Anderung,der Verkehrslasten und auch
bei Temperaturschwankungen Drehungen um den unteren Gelenkpunkt ausführt und dadurch
in der Brücke Schw mgungen auslöst.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und hat zuggleich den Vorteil,
daß die durch den Versteifungsträger aufzunehmende Druckkraft mittels eines Kopplungsverfahrens
ganz ,oder zum größten Teil in die Betonfahrbahnplatteeingeleitet werden kann, womit
diese unter die erforderlichen hohen Druckvorspannungen gesetzt wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Hängebrücke, bei der der
Kabelzug zu einem Teil in die Bodenscheibe -und zum anderen Teil in die Versteifungsträger
eingeleitet wird, die Lasten der einzelnen öffnungendurch zwei Kabel getragen sind,
von denen das eine in den Verankerungsblöcken und das andere in den Verstefungsträgern
verankert ist.
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Diese teilweise Aufnahme des Kabehuges durch den Verstelfungsträger
bat den ,Podien Vorteil, daß der von der Erdscheibe aufzunehmende Schitb verringert
wird, wodurch die Verankerungsblöcke besonders bei Kies- und Sandböden, bei denen
das notwendige Verankerungsgewicht durch die Reibungszahl. gegeben ist, wesentlich
leichter gehalten werden können.
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Die Herstellung einer Hängebrücke nach der Erfindung mit einem ;aus
einer Stahlbetonplatte in Verbund mit einem Stahlträger bestehenden Versteifungsträger
ierfolgt zweckmäßig in der Weise, daß die als Fahrbahn dienende Stahlbetonplatte
des Versteifungsträgers zunächst mittels Rollen,oder gleichwertIger Mittel beweglich
auf der Stahlkonstruktion des Versteifungsträgers gelagert -und erst nach dem Erzeugen
einer Vorspanvnkraft, die zweckmäßig durch Vorsprünge an dem Enden der Stahlträger
in diese eingeleitet wird und in. diesen Zugkräfte erzeugt, mit den Stahlträgern
durch Vernieten., Verschrauben od. dgl. verbunden wird.
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Während der Zeit der Freimontage der StahlkonstruktIon des Versteifungsträgers
wird dieser an den beiden Enden,durch besondere Rundstähle oder Seile rückverankert,
und erst nach vollendeter Montage der Stahlkonstruktion wird die Kraft des einen
der beiden. Kabel in den Versteifungsträger eingeleitet.
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Die Herstellung einer Hängebrücke nach der Erfindung mit einem aus
Stahlbeton bestehenden Versteifungsträger erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß zunächst
beide Kabel. 1n deal Verankerungsblöcken verankert werden, daß der Versteifungsträger
in einzelnen, getrennten Teilen an den beiden Kabeln angehängt wird und daß erst
Mach Schließen. der Fugen zwischen den einzelnen Teilen der Zug des einen der beidem
Kabel in den Versteifungsträger zur Erzielung von Druckvorspannungen eingeleitet
wird.
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Eine weitere Verringerung des Gewichts der Verankerungsblöcke lädt
sich erreichen, wenn die Verankerungsblöcke gegenüber den Pylonenpfeilern durch
vorgespannte Druckbalken. abgestützt sind, so daß ein. Teil des Kabelzuges deal
Pylornenpfeilern zugewiesen wird, die infolge -ihrer hohen Belastung diese Teilkraft
leicht übernehmen können. Je kleiner durch die geschilderten Maßnahmen die Verankerungsblöcke
werden, um so größer werden die Schwankungen der Pressungen infolge der Momente
aus den Verkehrslasten, bezogen auf die Bodenfuge. Je größer diese Schwankungen
im Verhältnis zu den mittigen Pressungen werden, um so mehr ist ein Einsacken -des
Fundamentes zu befürchten. Die Schwankungen lassen sich aber erfindungsgemäß einfach
und @oline zusätzliche Kosten weitgehend einschränken, wenn die Verankerungsblöcke
mit landwärts gerichteten, an den Enden fest gelagerten Kragarmen versehen sind.
Durch diese werden einerseits die Biegungsmomente des erdverankerten Kabels in bezug
auf die Fundamentmitte vermindert und andererseits die Schwankungen der Pressungen,
der Fundamentsohiie infolge der Verkehrslasten stark eingeschränkt.
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Die Kragarme können als Hohlkästen ausgebildet und .mit Kies oder
Sand gefüllt sein.
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Zur Ausschaltung der Biegezugspaannungen in der Querrichtung der Brücke,
die sich aus der übertragung -der Lasten nach den Hängestangen ergeben, ist es angebracht,
die Querträger an der Unterseite durch Rundstähle oder Seile so vorzuspannen, daß
die Biiegezugspannungen ganz beseitigt .oder wenigstens in einem solchen Maße verringert
werden, daß mit Sicherheit Haarrisse in den Betonträgern vermieden werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
:dargestellt.
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Abb. r stellt einen Längsschnitt durch eine Hängebrücke nach der Erfindung
dar; Abb. z stellt schematischeinen Längsschnitt durch einen Versteifungsträger
dar; Abb.3 ist eün: Querschnitt durch einten Versteifungsträger; Abb. 4. stellt
einen Längsschnitt einer Hängebrücke mit einem aus Stahlbeton bestehenden Versteifuingsträger
dar; Abb. 5 stellt leinen Längsschnitt durch eine an-Üere Ausführungsform einer
Hängebrücke mit Stahlbetonversteifuingsträgern. dar, und Abb. 6 zeigt einen Längsschnitt
durch einen Verankerungsblock mit landeinwärts gerichteten Kragarmen.
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Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
von Hängebrücken besteht das tragende Kabel aus zwei Teilen, von denen der
.eine Teil, a, in den Veran kenwngsblöcken c und der andere Teil, b, in; den Versteifungsträgern
d verankert ist. Die Brücke wird in der üblichen Weise wie alle echten Hängebrücken.
frei durch Anhängen der Lasten an die Kabel aufgebaut. Während des Aufbaues sind
die versteifungsträger d durch die Ankere in den Fundamentblöcken c rückverankert.
Erst mach vollendetem Aufbau der Versteifungsträger und Aufbringen aller Eigen;gewichtslasten
werden die Verankerungene gelöst und der anteilige Schub in die Versteifungsträger
eingeleitet.
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Zu diesem Zeitpunkt ist bei dem in Abb. i dargestellten. Ausführungsbeispiel
einer Hängebrücke, bei deren Herstellung die als Fahrbahn dienende Stahlbetonplatte
des als Verbundträger ausgebildete.
. Versteifungsträgers zunächst
mittels Rollen cd. dgl. beweglich auf der Stahlkonstruktion des Versteifungsträgers
gelagert ist und erst nach dem Erzeugen einer Vorspannkraft mit der Stahlkonstruktion
verbunden wird, die Stahlbetonfahrba.hnplatte noch beweglich auf der Stahlkonstruktion
des Versteifungsträgers ;gelagert, so daß wegen Fehlens einer Kopplung die gesamten
Druckkräfte, die durch das Kabel in den Versteifungsträger eingeleitet werden, durch
den Stahlquerschnitt allein aufgenommen werden müssen. Diese Kräfte werden nun (vgl.
Abb. 3, die sich auf eine Eisenbahnbrücke bezieht) von dem Stahlquerschnitt ganz
oder zum grölten Teil in die Stahlbetonplatte geleitet, und damit wird diese unter
hohe Druckvorspanuiung gesetzt. Hierzu wird in der Betonplatte f (Abb. 2) an beliebiger
Stelle eine Querfuge angeordnet, in der hydraulische Pressen g angesetzt werden,
mit deren Hilfe die Betonplatte unter Druck gesetzt wird. Um die Anspannung durchführen
zu können, wird die Betonplatte an den Trägerenden mittels der Vorsprünge
h an den Stahlträgern i abgestützt. Aus den Gleichgewichtsbedingungen
entsteht in den Stahlträgern eine der Druckkraft der Betonplatte entgegengesetzte
gleich große Zugkraft, wodurch die in den Stahlträgern durch das Kabel b eingeleitete
Druckkraft wieder ganz oder zum größtem Teil aufgehoben wird. Nach dem Anspannen
der Betonplatte wird diese dann mit den Stahlträgern gekoppelt, die Pressen herausgenommen
und die Fuge geschlossen. Die Druckkraft der Betonplatte kann, wenn es zweckmäßig
ist, auch größer als die Zugkraft des Kabels b gewählt werden. Die Kabelzüge der
Verkehrslasten verteilen sich ebenfalls proportional den Diehnungssteifigkeiten
der beiden Kabel auf den Verankerungsblock und den Versteifungsträger, der nunmehr
nach erfolgter Kopplung als Verbundträger diese Druckkräfte aufnimmt.
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Das geschilderte Verfahren läßt sich nicht nur bei Hängebrücken mit
lotrechten Hängern, sondern auch bei Hängebrücken mit Schrägseilen anwenden, bei
denen nach Abb. q. die Lasten des Versteifungsträgers ,nur in der mittleren Hälfte
durch lotrechte Hänger und ihn den beiden restlichen, den Pylonen benachbarten Vierteln
von Schrägseihen getragen werden. Durch diese Anordnung von Schrägseilen lä.ßt sich
die Steifigkeit der Brücke erheblich vergrößern. Hierbei ist es zweckmäßig und wirtschaftlich,
die Versteifungsträger der Seitenöffnungen in Stahlbeton auszuführen und die Versteifungsträger
der Mittelöffnung mit den Versteifungsträgern der Seitendfinungen durch Gelenke
k zu verbinden.
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In Abb. 5 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Hängebrücke veranschaulicht,
deren. Versteifungsträger ganz aus Stahlbeton bestehen und für deren Herstellung
in dem zu überbrückenden Raum keine Gerüste notwendig sind. Zunächst wird der Versteifungsträger
der Seitenöffnungen entsprechend Abb. ¢ in Stahlbeton hergestellt, und die Zwischenpfeiler
werden als Pendel ausgebildet. Während des gesamten. Aufbaues werden die Versteifungsträger
der Seitenöffnungen gemäß Abb. i mittels der provisorischen. Ankere in den Verankerungsblöcken
c rückverankert. Der Aufbau des Stahlbetenträgers der Mittelöffnung erfolgt gemäß
Abb.5 in der Weisse, daß einzelne, sich jeweils über zwei Hängestangen erstreckende
Teilstücke L an den Kabeln a und b aufgehängt werden. Nachdem sämtliche Teilstücke
aufgehängt sind, werden die schmalen Fugen m zwischen den einzelnen Teilen durch
Ausbetonieren geschlossen, und die Kräfte der Ankere (Abb. i) werden allmählich
entsprechend dem Fortschreiten der Erhärtung des Betons ermäßigt und die Druckkräfte
i. die Versteifungsträger eingeleitet. Bevor die Einleistung der Druckkräfte in
die Versteifungsträger erfolgt und bevor die Fugen geschlossen werden, müssen zwecks
Verhinderung von späteren Verbiegungen die gesamten Eigengewichtslasten aufgebracht
seiai, wie z. B. das Schotterbett bei Eisenbahnbrücken -oder der Fahrbahnbelag bei
Straßenbrücken. Das kann natürlich auch vorläufig in Form von Ballast erfolgen.
Bevor die Fugen zwischen dem eimzeknen Teilstücken geschlossen werden, müssen ferner
düe Teilstücke in ihrer Höhenlage durch Verkürzen oder Verlängeim der Hängestangen
mit Hilfe vom, hydraulischen Pressen genau eingerichtet werden.
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Die Stahlbetonversbeifwngsträger, die am bestem zwecks Erreichung
einher hohen Steifigkeit bei geringer Trägerhöhe und in Hinsicht auf eine hohe Torsion
ssteifigkeit als Höhlkäsbn, ausgebildet werden, besitzen eine wesentlich höhere
Steifigkeit als die Sta4lträger; sie ermöglichen bei hinreichender Steifigkezt der
Brücke eine geringe Trägerhöhe und sind deshalb für Eisenbahnhängebrücken sehr geeignet.
Die Ausführung des Versteifungsträgers in Stahlbeton bedingt ein. größeres Eigengewicht
als bei seiner Ausführung in Stahl' oder in Verbundkonstruktion und damit auch einen
größeren Kabelzug infolge Eigengewichts. Davon, werden aber die Verankerungsblöcke
kaum berührt, weil dn großer Teil des Kabelzuges von denn Versteifungsträger aufgenommen
wird, se daß diese Blöcke wesentlich entlastet werden.
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Andererseits ist das hohe Eigengewicht bei Ellsenbahnbrücken sehir
erwünscht, weil ,dadurch die Durchbiegunlgem unter Verkehr vermindert werden.
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Die Steifigkeit der 'Stahlbetonträger ist so groß, daß man sich bei
Straßenbrürk)an auf lotrechte Hänger beschränken kann. Bei Eisenbahnbrücken empfiehlt
sich zur weiteren Erhöhung der Stefgkeiit, besonders bei schlanken. Trägern, die
Anordnung von. Schrägseilen.
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Zur Verminderung der Schwankungen der Pressungen in den Fumdamentsohlen
der Verankerungsblöcke sind an, diese Blöcke c Kragarme n angeschlossen, die an
den Enden z. B. auf Pfählen o gelagert sind (Abb.6). Diese Kragarme werden zweckmäßig
als Hehlkästean ausgebildet und mit Kies oder Sand gefüllt und entlasten im wesentlichen
Maße das Eigengewichtsmomemx, das von dem Kabelzug auf die Fundamentmitte ausgeübt
wird, und vermindern die Reibungszahl. Infolge des großen Hebelarmes der Endlagerung
o in bezug auf die Mitte der Funvdamentsohle kämmen in dem eigentlichen Fundament
nur noch geringfügige
Schwankungen der Bodenpressungen infolge der
Verkehrslasten , auftreten.