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Hängebrücke mit biegungssteifem Anschluß der Versteifungsträger an
die Pylone Die Erfindung bezieht sich auf eine Hängebrücke mit biegungssteifem Anschluß
der Versteifungsträger an die Pylone.
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Hängebrücken werden in der Regel mit Gurten aus Stahl und mit Versteifungsträgern
konstruiert, die innerhalb der Fahrbahn angeordnet sind. Die Versteifungsträger
haben die Aufgabe, die Verkehrslasten in der Längsrichtung der Brücke zu verteilen,
damit die Deformationen der Hängegurte verringert werden. Ferner dienen sie dazu,
im Verein mit der Fahrbahnkonstruktion als horizontale Träger die Windkräfte auf
die Pylone zu übertragen. Die genannten Versteifungsträger nehmen einen erheblichen
Anteil der Gesamtkosten für eine Hängebrücke in Anspruch.
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Bei der Auflagerung der Versteifungsträger an den Pylonen entstehen
dadurch konstruktive Schwierigkeiten, daß sich die neben den Pylonen befindlichen
Hängestangen der Brücke durch die auftretende Zugbeanspruchung dehnen, während sich
die Pylonen unter der Druckbeanspruchung verkürzen. Infolgedessen legt sich der
Versteifungsträger auf den Unterteil des Pylonen auf, und die entlastende Wirkung
der Hängestangen tritt nur unvollkommen ein. Es liegt sogar ein gewisser Widersinn
darin, daß die Lasten
des Versteifungsträgers durch die dem jeweiligen
Pylon benachbarten Hängestangen und den Hängegurt auf den Kopf des Pylonen hinauf
und dann durch den Pylon auf die Höhe der Fahrbahn hinuntergetragen werden. Offensichtlich
wäre es zweckmäßiger, diese in der Nähe des Pylonen auftretenden Lasten in der gleichen
Höhe, etwa durch Auskragung, in den unteren Teil des Pylonen einzutragen.
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Zur Erhöhung der Steifigkeit von Hängebrücken ist es bereits bekannt,
die Versteifungsträger biegungsfest an die Pylone anzuschließen. Abgesehen davon;
daß, wie bei den anderen vorbekannten Hängebrücken, das Gewicht des Versteifungsträgers
über Hängestangen und Kabel erst auf die Pylone abgetragen werden muß, ergeben sich
hierbei wesentlich kompliziertere statische Verhältnisse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hängebrücke mit biegesteifem
Anschluß der Versteifungsträger an die Pylone zu schaffen, bei welcher die Nachteile
der vorbeschriebenen Konstruktionen nicht auftreten.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß bei einer
Hängebrücke mit biegungssteifem Anschluß der Versteifungsträger an die Pylone die
als Versteifungsträger ausgebildete Fahrbahnplatte von den Pylonen aus beiderseits
konsolartig frei auskragt und daß nur der zwischen den Kragarmen befindliche Mittelteil
der Fahrbahnplatte am Hängegurt aufgehängt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
daß sowohl der jeweils aus den Pylonen auskragende Teil als auch der Hängegurt der
Brücke aus Spannbeton hergestellt sind.
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Der zwischen den Kragarmen befindliche, an dem Hängegurt aufgehängte
Teil der Fahrbahnkonstruktion kann als torsionssteife, aus Spannbeton bestehende
Konstruktion ohne wesentliche Biegesteifigkeit zweckmäßig unter gänzlichem Verzicht
auf den Versteifungsträger ausgeführt werden.
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Bei der Herstellung der sich an die Kragarme anschließenden, gleichfalls
aus Spannbeton bestehenden Fahrbahnplatte des Mittelteiles wird zweckmäßigerweise
so vorgegangen, daß diese Fahrbahnplatte abschnittsweise mit Hilfe eines am Hängegurt
angehängten verfahrbaren Teilgerüstes hergestellt und jeder Abschnitt durch Spannstäbe
an den vorhergehenden angedrückt wird.
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Wegen der beiderseitigen Auskragung der Fahrbahnkonstruktion erhält
der Pylon vom Eigengewicht der auskragenden Brückenteile nur zentrische Lasten.
Da er außerdem durch das Gewicht der gesamten Hängebrücke belastet ist, ist er ohne
weiteres in der Lage, die aus einseitig auftretenden Verkehrslasten herrührende
Biegebeanspruchung ohne zusätzlichen Aufwand zu übernehmen.
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Durch die geschilderte Anordnung wird die Spannweite der Fahrbahnkonstruktion
für die Windlasten auf die Länge zwischen den Enden der Kragarme verringert. Dies
ist für Hängebrücken, besonders wenn sie weit gespannt und schmal sind, von besonderer
Bedeutung. Es hat sich nämlich gezeigt, daß solche Hängebrücken durch die Windkräfte
Drehschwingungen erhalten, und zwar sowohl Drehschwingungen, die zwischen den Auflagern
des horizontalen Windträgers in einer Halbwelle, als auch solche, welche in zwei
Halbwellen mit einem Momenten-Nullpunkt in der Brückenmitte verlaufen. Die letzteren
sind besonders gefährlich, da die in der Flußrichtung rechte und linke Seite der
Brücke gegenläufige Drehbewegungen erhalten, die die beiden Hängegurte, ohne sich
zu dehnen, mitmachen können.
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Diese Drehbewegungen kommen dadurch zustande, daß die Windkräfte,
sofern sie unter einem Winkel zur Horizontalen angreifen, auf die Fahrbahntafel
einen Auftrieb ausüben, der nicht in der Mitte der Fahrbahntafel wirkt und dadurch
eine Drehbewegung einleitet. Es ist sehr schwer, eine Fahrbahntafel genügend torsionssteif
auszubilden, um diese Drehbewegung in Grenzen zu halten. Bei einem großen Teil der
bekannten Hängebrücken ist diese Aufgabe nicht befriedigend gelöst worden. Aus diesem
Grunde sind auch schon eine Reihe von Hängebrücken eingestürzt.
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Unter solchen Umständen ist es natürlich von Bedeutung, wenn es gelingt,
die Länge der einer Drehbeanspruchung unterliegenden Fahrbahnkonstruktion zu verringern,
wozu die Erfindung beiträgt. Die Verringerung der Länge des am Hängegurt aufgehängten
Teiles der Fahrbahn wirkt sich auch auf die Beanspruchung aus Verkehrslast dahin
aus, daß man mit einer leichteren Konstruktion des Versteifungsträgers auskommen
kann. Ferner kann ein beträchtlicher Teil der Hängestangen fortfallen. Schließlich
wird die äußerste, am Mittelteil angreifende Hängestange bei der Hängebrücke nach
der Erfindung stärker beansprucht als die übrigen Hängestangen, was zur Folge hat,
daß ihr Aufhängepunkt am Seil geringere vertikale Bewegungen durchführt als bei
einer üblichen Hängebrücke. Als Folge davon werden die Gesamtdurchbiegungen der
Hängebrücke verkleinert.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Hängebrücke nach
der Erfindung dargestellt.
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Fig. i a und z b sind ein Längsschnitt, und Fig. 2 ist ein Querschnitt
in vergrößertem Maßstab durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Hängebrücke.
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Die als Versteifungsträger ausgebildete Fahrbahnkonstruktion 2 ist
mittels Hängestangen 5 an dem Hängegurt i aufgehängt, der seine Last in vertikaler
Richtung auf den Pylon 3 abgibt. Im Bereich der aus dem Pylon auskragenden Fahrbahnkonstruktion
q. sind keine Hängestangen erforderlich.
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Fig. 2 läßt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die Hängebrücke
im Bereich der Kragarme, und zwar im wesentlichen nach der Linie II-II der Fig.
i, erkennen.
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Die im Schnitt dargestellte kastenförmige Konstruktion besteht aus
Spannbeton. Sie wird zweckmäßig jeweils von den Pylonen 3 aus nach beiden Seiten
frei vorgebaut. Die Hängegurte i sind in Schnitt und Ansicht, die Hängestangen 5
in der Ansicht dargestellt.
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Besonders vorteilhaft ist es im Hinblick auf die Verkleinerung der
Durchbiegungen und die Erhöhung der Steifigkeit gegenüber Schwingungen, auch die
Hängegurte in Spannbeton auszuführen. Man erhält hierdurch eine etwa fünffach höhere
Dehnungssteifigkeit
der Hängegurte gegenüber solchen aus Stahl
und ein höheres Gewicht derselben. Durch das höhere Gewicht und die höhere Dehnungssteifigkeit
werden die Deformationen der Fahrbahnkonstruktion auch ohne Ausbildung eines Versteifungsträgers
wesentlich kleiner als bei einer aus Stahl bestehenden Hängebrücke. Infolgedessen
kann man die Konstruktion der Fahrbahn mit einem Querschnitt nach Art eines Fischbauches
ausführen, der eine hohe Torsionssteifigkeit mit einem geringen Luftwiderstand vereinigt.
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Eine Hängebrücke aus Spannbeton nach der Erfindung kann ohne Benutzung
von ortsfesten Gerüsten hergestellt werden. Zu diesem Zweck wird zunächst der Pylon
mit den beiderseitig auskragenden Trägern hergestellt. Anschließend wird von einem
dem Hängegurt folgenden Steg aus in mehreren übereinanderliegenden Lagen der Hängegurt
aus Spannbeton hergestellt. Die aus der Mittelöffnung und der Seitenöffnung kommenden
Spannstäbe kreuzen sich im Kopf des Pylonen und werden dort verankert. Bei der lagenweisen
Herstellung des Hängegurtes werden sie jeweils so angespannt, daß der Beton jeder
Lage etwa die Spannung Null erhält, so daß letzten Endes die Betonummantelung während
der Herstellung des Hängegurtes möglichst spannungsfrei bleibt. Erst anschließend
wird die für den endgültigen Zustand gewünschte Vorspannung durch Spannen der Spannstäbe
an ihren Verankerungen eingebracht.
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Bei der Herstellung der Fahrbahn des an den Hängestangen 5 aufgehängten
Mittelteiles wird das hierzu notwendige Gerüst an einen Wagen angehängt, der auf
den Hängegurten i läuft. Die einzelnen Bauabschnitte werden, wie dies bei der Herstellung
von Konstruktionen aus Spannbeton im Wege des sogenannten Freivorbaues üblich ist,
durch das Spannen der Stahlstäbe nach dem Erhärten des Betons aneinandergedrückt.
Erst anschließend wird das zur Herstellung eines Abschnittes benötigte Teilgerüst
entlastet und weitergefahren.