EP3673113A1 - Verfahren zur herstellung einer integralen brücke und integrale brücke - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer integralen brücke und integrale brücke

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EP3673113A1
EP3673113A1 EP18752087.9A EP18752087A EP3673113A1 EP 3673113 A1 EP3673113 A1 EP 3673113A1 EP 18752087 A EP18752087 A EP 18752087A EP 3673113 A1 EP3673113 A1 EP 3673113A1
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EP
European Patent Office
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sheet
tension band
bridge
drawstring
abutment
Prior art date
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EP18752087.9A
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English (en)
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EP3673113B1 (de
Inventor
Johann Kollegger
Georg Gassner
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Technische Universitaet Wien
Original Assignee
Technische Universitaet Wien
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Publication date
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Publication of EP3673113A1 publication Critical patent/EP3673113A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3673113B1 publication Critical patent/EP3673113B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/14—Towers; Anchors ; Connection of cables to bridge parts; Saddle supports
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/04—Bearings; Hinges
    • E01D19/042—Mechanical bearings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D21/00—Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D4/00—Arch-type bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/20—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members
    • E04C3/26—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members prestressed

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an integral bridge and bridges produced by this method.
  • Bridges without bearings and lane crossings are referred to as integral bridges.
  • the global trend in bridge construction clearly goes in the direction of integral construction, because bearings and road junctions are wear parts that need to be replaced at regular intervals.
  • the width of the pillars at Roman bridges is very large.
  • the large width of the pillar requires a high material consumption, but has the advantage that one sheet after the other could be produced.
  • the high weight of the pillars meant that the horizontal forces could be introduced from the dead weight of the last bow produced in the foundations.
  • the integral fore bridge of the Stadsbrug Nijmegen on the north side of the river Waal has 16 arches and a length of 680 m.
  • the first and the last bow are firmly connected to the almost immovable abutments, each with a foot point.
  • the other arch bases are stored on pillars.
  • In the bridge there are no bearings and no lane crossings.
  • the connections between the arches, the abutments and the pillars are rigid.
  • On the arches an aerated concrete is arranged, which forms the support of the roadway slab.
  • the deck slab has transverse joints at regular intervals.
  • Reinforced concrete arches have a span of 42.50 m, a stitch of 5.30 m and thus a ratio of arch span to arch engraving of 8.0.
  • a warming of the bridge in the summer or a cooling of the bridge in winter causes no bending moments in the pillars, because the bridge between two immovable abutments is arranged and the
  • Traffic load can be with horizontal drawstrings between the
  • Pillar bases are reduced.
  • the horizontal forces of the traffic-loaded bow are for the most part of the drawstring, which connects the two Bogenfuß.
  • a bridge with horizontal drawstrings is described, for example, in the book "Handbuch für Eisenbetonbau", edited by Friedrich Ignaz Edler von Emperger, sixth volume: Brückenbau, second edition, Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn Berlin, 1911 on pages 642 to 644.
  • Die Railway bridge "Hochbahn to the new Valby gas station near Copenhagen” is a reinforced concrete structure with a total length of 565.6 m.
  • transverse joints were arranged at a distance of about 55 m. Between two transverse joints a fixed point in the form of a stiffened by a truss structure double pier was made.
  • the arches arranged in the longitudinal direction of the bridge under the deck slab have lengths of approximately 9.7 m.
  • the bases of the arches are connected by drawstrings.
  • the double pillars acting as fixed points are rigidly connected to the foundations.
  • the remaining pillars were used as pendulum rods with joints to the
  • a major disadvantage of the construction described in DE 539 580 for the construction of an arched bridge are the high tensile forces which are introduced during pretensioning of the drawstrings and at a temperature drop in the drawstrings in the abutment. These tensile forces reach at a high altitude over the
  • the present invention solves this problem by providing a method for producing an integral bridge according to claim 1 and by bridges produced according to this method according to claim 18.
  • Advantageous developments of the invention are defined in the subclaims.
  • Abutment the at least one pillar and possibly a second abutment are built, is characterized in that
  • a first sheet with at least one drawstring, which connects the foot points of the sheet together, is produced, wherein a foot point of the sheet is slidably mounted;
  • At least one further sheet is produced with at least one drawstring which connects the foot points of the sheet to one another, wherein a foot point of the sheet is displaceably mounted;
  • the second abutment is erected before or during the at least one further construction phase
  • a first end point of the drawstring of a first sheet with the first abutment and a second end point of the drawstring of a last sheet are frictionally connected to the second abutment;
  • integral bridges of great length can be produced in sections, without having to take additional technically complex, time-consuming and / or costly measures to absorb the horizontal forces from the dead weight of the arches, as described above. Furthermore, it is excluded in bridges according to the invention that the failure of an arc causes the entire bridge collapses.
  • the drawstrings do not have to be technically complicated during manufacture, but can be inserted at the best time and adjusted with respect to the horizontal forces that occur.
  • at least one connection, preferably all connections, of one foot (s) with the at least one pillar takes place during a construction phase of the integral bridge.
  • At least one frictional connection preferably all frictional connections, of end points of the drawstrings during the section-wise production of the integral bridge takes place.
  • At least one tension band are tensioned to a tensile stress of 80 N / mm 2 to 500 N / mm 2 , preferably from 100 N / mm 2 to 200 N / mm 2 .
  • an end point of a tension band is designed as a fixed anchor and / or an end point of a tension band as a tension anchorage and / or an end point of a tension band as a coupling.
  • a tension band is designed as a tension member with a subsequent composite in a cladding tube, preferably made of plastic, and is pressed with cement mortar after the tension band has been tensioned.
  • At least one tension band is formed as an external tension member, wherein the tension band with a permanent corrosion protection, preferably during the
  • a non-corrosive material preferably made of glass fiber composite material or carbon fiber composite material.
  • supports are produced in the inventive method on at least one sheet and is on the supports the
  • the tension band is tensioned so high that the horizontal forces caused by the dead weight of the sheet, the supports and the deck plate at the foot points of the sheet are absorbed by the tension band.
  • Chassis sheet produced simultaneously in a component, and are in the component having substantially planar top slots, which lie in planes that are arranged normal to the axis of a tension band, made, and the slots have a depth extending from the top of the component extends to the top of the arch.
  • the arch, the supports and the part of the carriageway panel arranged above the arch are manufactured simultaneously in one component, and in the component with a substantially planar upper side and with a substantially planar underside, slots which are arranged in planes lying, which are arranged normal to the axis of a tension band, and the slots have a depth which extends either from the bottom of the component to the bottom of the sheet or from the top of the component to the top of the sheet.
  • a reinforcement made of fiber composite material and / or stainless steel is installed in the component.
  • End point is firmly connected to a foot point of the first arc and slidably connected at its second end point to a foot point of the last arc connected.
  • At least two sheets are produced in at least one construction section.
  • An integral bridge of reinforced concrete according to the invention and comprising at least two arches and at least one pillar, is characterized in that each arch has at least one drawstring interconnecting the bases of the arch, the ratio of the light arch span to the light arch engraving being a value of greater than 2, preferably greater than 4, more preferably greater than 6, most preferably greater than 8.
  • the ratio of clear arc span to the width of the at least one pillar in the longitudinal direction of the bridge has a value of greater than 5, preferably greater than 10, more preferably greater than 15, most preferably greater than 20.
  • FIG. 1 shows a section through an integral bridge during a first construction section of a method according to the invention in accordance with a first embodiment
  • FIG. 2 shows detail A of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows the detail B of FIG. 5;
  • FIG. 4 shows detail C of FIG. 5;
  • Fig. 5 is a section through a, according to the method according to the first
  • FIG. 6 shows the temperature-induced distortions in a carriageway slab of an integral bridge completed according to the method according to the first embodiment as a result of a temperature decrease
  • FIG. 7 shows the elastic distortions in the bars of an integral bridge completed according to the method according to the first embodiment, as a result of.
  • FIG. 8 shows the elastic distortions in the bars of an integral bridge completed according to the method according to a variant of the first embodiment, as a result of a decrease in temperature
  • FIG. 9 shows a section through an integral bridge during a first construction section of a method according to the invention in accordance with a second embodiment
  • FIG. 11 is a section through an integral bridge during a third.
  • FIG. 12 shows detail D of FIG. 11
  • FIG. 13 shows a section along the line XIII-XIII of FIG. 9;
  • FIG. 14 is a section along the line XIV-XIV of FIG. 9; FIG.
  • FIG. 15 shows a section through an integral bridge according to the invention in accordance with a third embodiment
  • FIG. 16 shows a section through an integral bridge during a first.
  • FIG. 17 shows a section through an integral bridge during a second.
  • Fig. 18 is a section through a, according to the method according to the fourth
  • FIG. 19 shows a view of an integral bridge according to the invention in accordance with a fifth embodiment
  • FIG. 20 shows a section along the line XX-XX of FIG. 19;
  • FIG. 21 is a view of an integral bridge according to the invention according to a sixth embodiment.
  • FIG. 22 shows a section along the line XXII-XXII of FIG. 21.
  • the "first arc” is produced in a first construction period, the "second arc” in a second construction period, etc., and the "last arc” in a final construction period following description always on the
  • FIGS. 1 to 8 To look at enumerations (for example, "first" endpoint, "second” endpoint, etc.) with respect to the figures as from left to right.
  • the terms “field”, “fields”, etc. refer to a bridge section (s) between two pillars or between a pillar and an abutment.
  • FIGS. 1 to 8 Reference will first be made below to FIGS. 1 to 8, in which the production of an exemplary integral bridge 1 with a method according to the invention according to a first embodiment is described.
  • a first abutment 2 For the production of a first sheet 5 in a first construction stage, the erection of a first abutment 2 and a pillar 4 is required in advance in a first step.
  • a second abutment 2 may be erected simultaneously with the manufacture of the first sheet 5 or also in advance in the first step.
  • An integral bridge 1 produced by a method according to the present invention may also have more than two abutments 2, for example when the bridge has a bifurcation of the roadway.
  • the first sheet 5 is erected on a formwork and a supporting framework, which are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • Supports 12 and then a carriageway plate 3 are made with transverse joints 17.
  • bars 19 intersecting the transverse joints 17 at an approximately right angle are installed.
  • a person skilled in the art knows alternative embodiments of the track plate 3, for example, multiple (road) levels for vehicles, people, track assignments, tracks or rails are used.
  • the arranged next to the first abutment 2 foot 6 of the first sheet 5 is rigidly connected in the production of the first sheet 5 with the first abutment 2.
  • the production of a rigid connection for example, in the reinforced concrete construction over a protruding from the abutment 2
  • a drawstring 10 is installed between the bases 6 of the first sheet 5.
  • the drawstring 10 is at its first end point (11) with the first abutment 2 with a fixed anchor 20 immovable, ie non-positively connected.
  • the tension band 10 is preferably equipped with a tension anchorage 21.
  • the tension band 10 can, for example, as an external tendon made of high-strength prestressing steel in one
  • FIG. 2 shows that the foot point 6 of the first arch 5 arranged above the pillar 4 can be mounted on a sliding bearing 23 in the construction state.
  • a cylindrical recess 24 may be arranged in the right foot 6 of the first sheet 5.
  • Spannverank für 21 mounted hydraulic press are still slightly increased, resulting in a further shift of the right foot 6 of the sheet 5, leads to a further elevation of the apex 7 and to a bending stress of the first sheet 5 with corresponding bending moments.
  • the right in Fig. 5, second base 6 of the second arc 5 is fixedly connected to the second abutment 2.
  • Fig. 3 it is shown that the left in Fig. 5, the first foot 6 of the second sheet 5 is slidably mounted on the pillar 4 by a sliding bearing 23. Subsequently, the supports 12 and the carriageway plate 3 can be produced with transverse joints 17 on the upper side 8 of the second arc 5.
  • a drawstring 10 is installed between the bases 6 of the second sheet 5.
  • the drawstring 10 With a
  • a tensioning anchorage 21 is preferably formed on the rear side 26 of the second abutment 2.
  • FIG. 4 shows a tension anchorage 21 which is arranged in a recess 25 on the rear side 26 of the abutment 2.
  • the arrangement of the clamping anchor 21 on the back 26 of the abutment 2 is advantageous because the for tensioning the tension band
  • Base points 6 are monolithically connected to the pillar 4.
  • the casting mortar causes corrosion protection for the tension anchor 21 and the fixed anchor 20, which are arranged above the pillar 4.
  • Grout also causes traffic loads are not passed through the sliding bearing 23, but on the hardened grout from the bases 6 of the sheets 5 in the pillar 4.
  • the niche 25 is preferably switched on the back 26 of the second abutment 2 and filled with grout in order to ensure the corrosion protection of the clamping anchorage 21 and the tension band 10.
  • Self-weight required force is greater than the loss of traction, which is possible at the maximum heating of the tension band 10. If for example in
  • Temperature coefficient of expansion of the tension band 10 10 "is equal to 5, the force should result in the tension band 10 after hooking to a strain in the tension band 10 of more than 0.0005.
  • a modulus of elasticity of the tension band 10 of 200 000 N / mm 2 corresponds to an elongation of 0.0005 of a tension of 100 N / mm 2.
  • the tension in the tension band 10 should be 150 N / mm 2 after tensioning with known horizontal force to the Feet points 6 of a sheet 5 advantageously over the surface, so the cross section of the tension band 10 can be adjusted.
  • a cooling of the completed integral bridge 1 in winter leads to a lowering of the vertex 7 of the arches 5.
  • the foot points 6 of the sheets 5 and the end points 11 of the drawstrings 10 do not change their position at a temperature drop.
  • a decrease in temperature leads to a voltage increase in the
  • Drawstrings 10 With the values used in the example described above (Young's modulus is equal to 200,000 N / mm 2 , coefficient of thermal expansion is equal to 10 -5 ), a 50 ° decrease in temperature gives rise to a stress increase of 100 N / mm 2 in drawstrings 10. If this voltage increase is multiplied by the area, ie the cross-section, of a tension band 10, in each field only one tension band 10 is arranged, the force in the tension bands 10 increases when the temperature drops to take into account that this force must be taken up by the abutments 2 and guided into the foundations 13. A possible, in the area of the foot points 6 above the pillar 4 laid reinforcement, which is not shown in FIG 3 for the sake of clarity, must in the Able to forward this force from the end point 11 of the first tension band 10 to the end point 11 of the second tension band 10.
  • abutment 2 do not change their position at a temperature increase or at a temperature drop. Therefore, a arranged between the abutments 2 carriageway plate 3 their total length when a temperature difference occurs in comparison to
  • transverse joints 17 can be formed.
  • the carriageway plate 3 has seven transverse joints 17.
  • rods 19 of a non-corrosion-prone material such as fiber composite material, are embedded.
  • These rods 19 which are preferably laid at half the height of the carriageway plate 3, cross the transverse joints 17 at a right angle and are particularly preferably immovably connected to the abutments 2.
  • the rods 19 may be required to relay braking forces caused by vehicles or trains on the integral bridge 1, via the deck plate 3 into the abutments 2 and to a lesser extent into the vertices 7 of the sheets 5. Without the rods 19, the braking forces could be introduced by bending from the supports 12 in the sheets 5. The removal of
  • the rods 19 are preferably not connected to the carriageway plate in the transverse joints 17. Braking forces are then absorbed at the transverse joints 17 only by the rods 19. Between the transverse joints 17, the forces caused by the normal forces in the rods 19 are introduced by a compound action of the rods 19 in the carriageway plate 3.
  • FIGS. 6, 7 and 8 show a schematic representation of the distortions in the carriageway slab 3 or in the bars 19 in one case
  • Transverse joints 17 is dependent on the ambient temperature in the production of the carriageway plate 3 to be chosen so that it does not come to a complete closing of the transverse joints 17 at a maximum temperature increase in the carriageway panel 3. Closing the transverse joints 17 would cause the deck plate 3 to act as a pressure member in the longitudinal direction. A further increase in temperature after closing the transverse joints 17 would lead to high pressure normal forces in the
  • Fig. 7 shows a schematic representation that at the transverse joints 17 larger elastic
  • Fig. 8 shows a representation corresponding to Fig. 7 of the elastic distortions in the bars 19 along the integral bridge 1, for an alternative embodiment in which the bonding effect between the bars 19 and the deck plate 3 has been removed in large areas.
  • the rods 19 are in this alternative embodiment only at the two abutments 2 and at six points of the deck plate 3, which lie in the middle between two transverse joints 17, in direct contact with the concrete.
  • the width of the transverse joints 17 is chosen to be large enough so that no direct contact between the separated by a transverse joint 17 parts of the track plate 3 occurs at a temperature increase, the increase of the elastic Distortions in the bars 19 by the cancellation of the bond between the bars 19 and the deck plate 3, similar to the case of the temperature reduction, favorably influenced.
  • Traffic loads which act on an integral bridge 1 in a field are advantageously absorbed by forces in the drawstrings 10 and only to a lesser extent by bending moments in the pillars 4 in the case of an integral bridge 1 produced by the method according to the invention.
  • a burden of traffic on the right field, so the second arc 5, the bridge shown in Fig. 5 is forwarded by the supports 12 of the deck plate 3 in the second sheet 5.
  • the second sheet 5 mainly pressure forces arise.
  • the vertical components of the compressive forces in the pillar 4 and the abutment 2 are passed.
  • the horizontal components of the compressive forces produce an increase in the tensile force in the drawstring 10 of the right field and a
  • FIGS. 9 to 14 Embodiment of the method according to the invention is shown in FIGS. 9 to 14.
  • Fig. 9 shows the pre-erected abutment 2 and pillar 4 and the preparation of the first construction section of the integral bridge 1.
  • the bow 5, the supports 12 and the track plate 3 are simultaneously in a component 14 with a flat top 15 and flat bottom 16 a formwork and a supporting frame, which is not shown in FIG. 9 for the sake of clarity, erected.
  • the sheet 5 is a component of the component 14 and is formed by introduced into the component slots 18, wherein the dimensions of the arc 5 result from the depth of the slots 18 in the component.
  • the slots 18 may be realized by formwork elements or lost liners of a soft material, such as extruded polystyrene, in the manufacture of the component 14.
  • a soft material such as extruded polystyrene
  • the first construction phase does not end above the pillar 4, but ends only in the second field in a coupling joint 27. This has the advantage that the coupling joint 27 is not arranged above the pillar 4 above the statically highly stressed location.
  • the section shown in Fig. 13 shows that the carriageway plate 3, which is monolithically connected to the component 14 and forms part of the component 14, has lateral projections.
  • the width of the component 14 corresponds to the width of the pillar 4.
  • the underside 9 of the arc 5 is marked in FIG. 13 by a horizontal dashed line.
  • the material arranged below the underside 9 of the arch 5, in particular concrete does not contribute to the load transfer.
  • a production of the component 14 with a flat bottom 16 may have advantages in the construction.
  • the material arranged under the underside 9 of the sheet 5, in particular concrete protects the drawstrings 10 from environmental influences and vandalism.
  • transverse joints 17 are preferably arranged in the cantilevered areas of the carriageway panel to the constraining longitudinal extension of the cantilevered parts of the carriageway panel 3 at a temperature drop or at a
  • the drawstrings 10 are made in this example of tendons with subsequent composite.
  • the tension wire strands are arranged in sheaths 29, for example made of polyethylene, which are in conjunction with the concrete of the component 14.
  • FIGS. 13 and 14 show that four tensile straps 10 extending in the longitudinal direction of the integral bridge 1 are laid in the component 14. A reinforcement out
  • Fiber composite which is preferably to apply, is in the in Figs. 13 and 14 illustrated cross sections for the sake of clarity not shown.
  • Use of a reinforcement made of fiber composite material is advantageous because such a reinforcement is not susceptible to corrosion.
  • Fig. 9 shows that the drawstrings 10 can be installed on the back 26 of the abutment 2 with a fixed anchor 20.
  • the drawstrings may each have a coupling 22.
  • the couplings 22 allow the tensioning of the drawstrings 10 in the first phase and serve as
  • the support frame is lowered.
  • the lowering of the support frame causes the activation of the sheet 5 - drawstring 10 - supporting action and is associated with an increase in the force in the drawstrings 10 on the planned force and a slight deformation of the pillar 4 to the right.
  • the pillar 4 is lowered.
  • the drawstrings 10 can be filled with cement mortar to produce the bond between the tension wire strands 28 and the component 14.
  • the drawstrings 10 are immovably connected to the pillar 4 with the component 14 and a connection reinforcement with the pillar 4.
  • Traffic load is the static connection of the drawstrings 10 with the component 14 on the cured grout sufficient.
  • the production of a second construction section is shown in FIG.
  • the second construction section extends from the first coupling joint 27 to a second coupling joint 27.
  • the formwork for the component 14 is produced on a support frame.
  • the drawstrings 10 are anchored to the couplings 22 of the first coupling joint 27 and to the second coupling joint 27 with
  • Couplings 22 equipped. Slits 18 and transverse joints are made.
  • Tiebands 10 of the third construction section are at the first, in Fig. 11 left, end point 11 of the third construction section on the couplings 22 of the second
  • Coupled joint 27 attached and equipped at the second, in Fig. 11 right, end point 11 with a clamping anchorage 21.
  • FIG. 12 shows that under the second, in FIG. 11, right foot point 6 of the third arc 5, a slide bearing 23 should be installed in order to ensure that, when the support frame is lowered, the horizontal force occurring at the second foot point 6 of the third arc 5 is introduced into the drawstrings 10 and not in the immovable abutment 2.
  • a horizontal working joint 30 is preferably made in the height of the sliding bearing to allow a possible attachment of the hydraulic presses on the clamping anchors 21.
  • the concreting of the third construction phase takes place.
  • FIG. Fig. 15 shows a section of a Herfei-drigen integral bridge 1, which is made in construction sections of one field.
  • Coupling joints 27, in which the couplings 22 can be installed, are arranged above the pillars 4. Slits 18 are made in the coupling joints 27.
  • a component 14 has a planar upper side 15 in each field.
  • the curved bottom 16 of the component 14 is identical to the bottom 9 of a sheet 5.
  • the production of the curved bottom 16 of the component is complicated because a curved formwork must be made.
  • the increased labor costs allow the production of an integral bridge 1 with reduced material usage.
  • the drawstrings 10 are arranged partially outside of the component 14 in this embodiment.
  • the drawstrings 10 can be made as external tendons with monostrands in a cladding tube 29, for example made of plastic. A final backfilling of the ducts 29 with cement mortar is not required because the connection of the end points 1 1 of the drawstrings 10 is made with the bases 6 of the sheets 5 through the cast-in couplings 22.
  • FIGS. 16 to 18 The inventive method according to a fourth embodiment is shown in FIGS. 16 to 18.
  • Fig. 16 shows a pre-established abutment 2, a pillar 4 and the
  • Vertex 7 of the arc 5 penetrate the carriageway plate 3 and the arc 5. It will be advantageous to make this piece of the track plate 3 simultaneously with the sheet 5.
  • drawstrings 10 are installed, which are designed as external tendons.
  • the drawstrings 10 have a fixed anchor 20 in the abutment and a coupling 22 on the pillar 4.
  • components 14 with a planar upper side 15 and a flat lower side 16 are erected in these four sections on a formwork and a supporting frame.
  • Through slots 18 which extend from the top 15 of the components 14 to the top 8 of the sheets 5 and from the bottom 16 of the components 14 to the bottom 9 of the sheets 5, in the components 14 more sheets 5 with lesser
  • the tensioning of the drawstrings 10 of the sheet 5, which extends from the abutment 2 to the first pillar 4, and the drawstrings 10 in the components 14 is advantageously carried out gradually in parallel with the lowering of the support frame.
  • the pillar 4 and arranged under the coupling joint 27 support 12 will again be in the planurgien vertical position.
  • FIG. 17 shows the production of a second construction section which is similar to the production of the first construction section. The only difference is that the drawstrings 10 are anchored to the couplings 22 of the first construction section and not to fixed anchors 20.
  • FIG. 18 Construction sections is shown in FIG.
  • the last sheet 5 here is the same as in the preceding examples, in Fig. 18, the sheet 5 is shown with the larger arc span of the farthest right in Fig. 18.
  • FIGS. 19 and 20 A method according to a fifth embodiment of the invention is illustrated in FIGS. 19 and 20.
  • FIG. 19 shows a detail of a multi-field integral bridge 1 in a view.
  • supporting elements 31 are attached on the sheets 5 supporting elements 31 are attached.
  • the support elements 31 are separated by slots 18, so that the supporting effect of the sheets 5 is not affected by the support members 31.
  • FIG. 20 shows that the support elements 31 are fastened laterally on the sheets 5.
  • a Schüttmatenal 32 is applied to the top 8 of the sheets 5.
  • the bulk material 32 may consist, for example, of gravel grains or of the material of the subsoil removed for producing the foundations 13.
  • geogrids 33 can be arranged to form a steeper slope angle can.
  • the carriageway plate 3 is produced on the bulk material 32.
  • transverse joints 17 are made so that no forces in the longitudinal direction of the integral bridge 1 occur during temperature changes.
  • FIGS. 21 and 22 A method according to a sixth embodiment of the invention is illustrated in FIGS. 21 and 22.
  • FIG. 21 shows a detail of a multi-field integral bridge 1 in a view.
  • supporting elements 31 are attached.
  • the support elements 31 are separated by slots 18, so that the supporting effect of the sheets 5 is not affected by the support members 31.
  • FIG. 22 shows that the support elements 31 are fastened laterally on the sheets 5.
  • Supporting elements 31 on the upper side 8 of the sheets 5 blocks 34 are made.
  • the blocks 34 may be made of lightweight concrete, aerated concrete or foam concrete, for example. In the places where slots 18 between the sheets 5 blocks 34 are made.
  • Support members 31 are present, the blocks 34 are separated by slots 18 from each other. Making a slot 18 between two
  • blocks 34 may be made by inserting a soft insert of extruded polystyrene. On the blocks 34 of the road surface 35 is applied.
  • the road surface 35 consists of an asphalt mixture, which is able, the joint openings, which at the slots 18 due to a
  • Temper lowering occur without taking up cracking.
  • the formation of the support elements 31 arranged laterally on the sheets 5 could be dispensed with. In this case will be supported the side surfaces of the blocks 34 in the manufacture by formwork elements.
  • Embodiment will be possible if the blocks 34 made of a material with very low tensile strength, for example, 0.5 N / mm 2 , and a low elastic modulus, for example, of 3000 N / mm 2 , exist.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer integralen Brücke (1), wobei in einem ersten Bauabschnitt ein erster Bogen (5) und in zumindest einem weiteren Bauabschnitt zumindest ein weiterer Bogen hergestellt wird, wobei jeder Bogen zumindest ein Zugband (10) aufweist, das die Fußpunkte (6) des Bogens miteinander verbindet, wobei ein Fußpunkt des Bogens verschieblich gelagert wird, wobei jedes Zugband so hoch angespannt wird, dass die, durch das Eigengewicht des Bogens (5) verursachten Horizontalkräfte an den Fußpunkten des entsprechenden Bogens von dem Zugband aufgenommen werden, und wobei ein erster Endpunkt (11) des Zugbands eines ersten Bogens mit dem ersten Widerlager (2) und ein zweiter Endpunkt (11) des Zugbands eines letzten Bogens mit dem zweiten Widerlager (2) kraftschlüssig verbunden werden, die übrigen, jeweils angrenzenden Endpunkte der Zugbänder kraftschlüssig miteinander verbunden werden und die entsprechenden Fußpunkte der Bögen mit den Widerlagern (2) und dem mindestens einen Pfeiler (4) kraftschlüssig verbunden werden.

Description

Verfahren zur Herstellung einer integralen Brücke und integrale Brücke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer integralen Brücke sowie nach diesem Verfahren hergestellte Brücken.
Brücken ohne Lager und Fahrbahnübergänge werden als integrale Brücken bezeichnet. Der weltweite Trend im Brückenbau geht eindeutig in Richtung der integralen Bauweise, weil Lager und Fahrbahnübergänge Verschleißteile sind, die in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden müssen.
Bei den derzeit ausgeführten integralen Brücken rufen die Längenänderungen des als Balken ausgeführten Brückenträgers infolge Temperaturabsenkung im Winter beziehungsweise Temperaturanstieg im Sommer Verschiebungen an den Widerlagern hervor, die kein großes Problem darstellen, wenn die Gesamtlänge der Brücke höchstens 70 m beträgt. Bei längeren Brücken sind bei den Widerlagern Lager und Fahrbahnübergänge erforderlich, um einen Ausgleich der Temperaturverformungen zu ermöglichen.
Bei Bogenbrücken können die bei Balkenbrücken auftretenden Probleme mit den temperaturbedingten Längsverschiebungen des Brückenträgers vermieden werden. Römische Brücken, wie zum Beispiel die Alc ntara Brücke über den Fluss Tajo in Spanien, weisen halbkreisförmige Bögen und breite Pfeiler auf. Das Verhältnis von der lichten Bogenspannweite zu dem lichten Bogenstich weist bei den römischen Brücken mit halbkreisförmigen Bögen den Wert 2,0 auf. Lasten aus Eigengewicht und Verkehr werden durch die Bögen aufgenommen und in die Fundamente geleitet. Auf den Bögen ist ein Füllmaterial und darüber die Fahrbahn angeordnet. Das Füllmaterial und die Fahrbahn sind nicht in der Lage in Längsrichtung der Brücke wirkende Zug- oder Druckkräfte aufzunehmen. Eine Erwärmung der Brücke im Sommer führt deshalb zu vertikalen Verschiebungen der Bögen, des Füllmaterials und der Fahrbahn nach oben. Eine Abkühlung der Brücke im Winter bewirkt vertikale Verformungen nach unten.
Zwischen den unverschieblichen Widerlagern treten bei einem Temperaturanstieg oder bei einer Temperaturabsenkung praktisch keine Verformungen in Längsrichtung der Brücke auf. Deshalb werden die Pfeiler durch Temperaturunterschiede in der Brücke nicht auf Biegung beansprucht. Römische Brücken sind integrale Brücken, die in beliebig großen Längen gebaut werden konnten.
Die Breite der Pfeiler bei römischen Brücken ist sehr groß. Die große Breite der Pfeiler bedingt einen hohen Materialverbrauch, birgt aber den Vorteil in sich, dass ein Bogen nach dem anderen hergestellt werden konnte. Das hohe Gewicht der Pfeiler bewirkte, dass die Horizontalkräfte aus dem Eigengewicht des zuletzt hergestellten Bogens in die Fundamente eingeleitet werden konnten.
Der Materialeinsatz bei Bogenbrücken wird reduziert, wenn das Verhältnis von Bogenspannweite zu Bogenstich ansteigt. Diese Materialeinsparung bewirkt aber höhere Horizontalkräfte an den Fußpunkten der Bögen. Die Horizontalkräfte infolge des Eigengewichts eines Bogens werden größer, wenn das Verhältnis von
Bogenspannweite zu Bogenstich ansteigt.
Eine weitere Reduktion des Materialeinsatzes bei Bogenbrücken ist möglich, wenn die Breite der Pfeiler verkleinert wird.
Eine derartige Brücke mit einem großen Verhältnis von Bogenspannweite zu Bogenstich und reduzierten Pfeilerabmessungen wird beschrieben von Aad van der Horst et al. in dem Beitrag„Stadsbrug Nijmegen" im IABSE Rotterdam Symposium Report, Volume 99, Number 21, 2013, Seiten 724-729.
Die integrale Vorlandbrücke der Stadsbrug Nijmegen auf der Nordseite des Flusses Waal weist 16 Bögen und eine Länge von 680 m auf. Der erste und der letzte Bogen sind mit jeweils einem Fußpunkt fest mit den nahezu unverschieblichen Widerlagern verbunden. Die anderen Bogenfußpunkte sind auf Pfeilern gelagert. In der Brücke gibt es keine Lager und keine Fahrbahnübergänge. Die Verbindungen zwischen den Bögen, den Widerlagern und den Pfeilern sind biegesteif ausgeführt. Auf den Bögen ist ein Porenbeton angeordnet, der die Unterstützung der Fahrbahnplatte bildet. Die Fahrbahnplatte weist in regelmäßigen Abständen Querfugen auf. Die
Stahlbetonbögen weisen eine Spannweite von 42,50 m, einen Stich von 5,30 m und somit ein Verhältnis von Bogenspannweite zu Bogenstich von 8,0 auf.
Die Horizontalkräfte an den Bogenfußpunkten infolge Eigengewicht heben sich im Endzustand über jedem Pfeiler auf. Im Endzustand werden die Pfeiler durch das Eigengewicht der Brücke nur durch Normalkräfte beansprucht. Die Horizontalkräfte der Bogenfußpunkte, die mit den Widerlagern verbunden sind, müssen von den Widerlagern aufgenommen werden.
Auch eine Erwärmung der Brücke im Sommer beziehungsweise eine Abkühlung der Brücke im Winter bewirkt keine Biegemomente in den Pfeilern, weil die Brücke zwischen zwei unverschiebbaren Widerlagern angeordnet ist und die
Temperaturunterschiede durch vertikale Verformungen und Biegebeanspruchungen in den Bögen aufgenommen werden. Bei einer Erwärmung mit einem
Temperaturunterschied zur Herstelltemperatur von 30° verformt sich ein Bogen um ungefähr 29 mm nach oben.
Gleichmäßig verteilte Verkehrslasten führen genauso wie die Eigengewichtsbelastung zu vertikalen Normalkraftbeanspruchungen in den Pfeilern.
Feldweise angeordnete Verkehrslasten bewirken Biegebeanspruchungen in den Bögen und in den Pfeilern. Die Pfeiler müssen so breit ausgeführt werden, damit feldweise angeordnete Verkehrslasten aufgenommen werden können.
Im Endzustand heben sich die Horizontalkräfte an den Fußpunkten der Bögen infolge des Eigengewichts der Bögen über den Pfeilern auf. Wenn die Brücke in einzelnen Bauabschnitten hergestellt wird, trifft dies während der Herstellung jedoch nicht zu. Während der abschnittsweisen Herstellung der Brücke Nijmegen mussten deshalb zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um die Horizontalkräfte aus dem
Eigengewicht der Bögen aufzunehmen. In einem Bauabschnitt wurden drei Bögen gleichzeitig hergestellt. Die Bögen wurden durch temporäre Zugbänder, die horizontal über den Bögen angeordnet wurden, stabilisiert. Es wurden auch temporäre, schräg angeordnete Abspannungen zwischen den Bogenfußpunkten und den Fundamenten eingesetzt.
Ein weiteres Problem mit der bei der Brücke Nijmegen angewandten Bauweise besteht darin, dass der Ausfall eines Bogens dazu führen kann, dass die gesamte Brücke einstürzt. Bei dem Ausfall eines Bogens müssen die Horizontalkräfte der
anschließenden Bögen von den zwei Pfeilern, die das Eigengewicht des ausgefallenen Bogens aufgenommen hatten, über Biegung abgetragen werden. Dies führt entweder dazu, dass massive Pfeiler gebaut werden müssen oder dass ein Total einsturz der Brücke beim Ausfall eines Bogens akzeptiert wird. Das Problem der Biegebeanspruchungen in den Pfeilern infolge feldweiser
Verkehrsbelastung kann mit horizontalen Zugbändern zwischen den
Pfeilerfußpunkten reduziert werden. Die Horizontalkräfte des mit Verkehr belasteten Bogens werden zum größten Teil von dem Zugband, das die beiden Bogenfußpunkte miteinander verbindet, aufgenommen.
Eine Brücke mit horizontalen Zugbändern wird beispielsweise beschrieben in dem Buch„Handbuch für Eisenbetonbau", herausgegeben von Friedrich Ignaz Edler von Emperger, sechster Band: Brückenbau, zweite Auflage, Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn Berlin, 1911 auf den Seiten 642 bis 644. Die Eisenbahnbrücke„Hochbahn zur neuen Valby-Gasanstalt bei Kopenhagen" ist eine Stahlbetonkonstruktion mit einer Gesamtlänge von 565,6 m. Um die temperaturbedingten Längenänderungen der Brücke ohne große Zwängungen aufnehmen zu können, wurden im Abstand von ungefähr 55 m Querfugen angeordnet. Zwischen zwei Querfugen wurde ein Festpunkt in Form eines durch eine Fachwerkkonstruktion ausgesteiften Doppelpfeilers hergestellt. Die in Längsrichtung der Brücke unter der Fahrbahnplatte angeordneten Bögen weisen Längen von ungefähr 9,7 m auf. Die Fußpunkte der Bögen sind durch Zugbänder miteinander verbunden.
Die als Festpunkte wirkenden Doppelpfeiler sind biegesteif mit den Fundamenten verbunden. Die übrigen Pfeiler wurden als Pendelstäbe mit Gelenken an den
Fußpunkten und an den oberen Anschlusspunkten an die Bögen ausgeführt.
Bei einer Erwärmung der Brücke dehnen sich die Fahrbahnplatte, die Bögen und die zwischen den Bogenfußpunkten angeordneten Zugbänder aus und führen zu einer Schiefstellung der Pendelpfeiler, die umso größer ist, je weiter ein Pendelpfeiler vom Festpunkt entfernt ist.
Brücken mit Lagern, Querfugen und in den Querfugen angeordneten
Fahrbahnübergängen verursachen hohe Kosten in der Erhaltung, weil die Lager und die Fahrbahnübergänge Verschleißteile sind, die regelmäßig ausgetauscht werden müssen. In der DE 539 580 wird in den Zeilen 32 bis 35 der Beschreibung angemerkt, dass ein erheblicher Nachteil einer, mit der Hochbahn zur neuen Valby- Gasanstalt vergleichbaren Bauweise darin besteht, dass die Zugbänder bei
Temperaturschwankungen ihre Länge ändern. In der DE 539 580 wird deshalb vorgeschlagen zwischen zwei unverschieblichen Widerlagern Zugbänder einzubauen und diese vor dem Bau der eigentlichen Brücke vorzuspannen. Die durch die Vorspannung verursachte Dehnung der Zugbänder ist so hoch zu wählen, dass„die Zugbänder auch bei stärkster Erwärmung nicht schlaff werden" (Zeilen 46 bis 48). Die Wirkungsweise einer derartigen Bogenbrücke mit vorab vorgespannten Zugbändern wird in den Zeilen 53 bis 62 beschrieben:„Schließt man nun die einzelnen Zwischenpfeiler an die so verlegten, verankerten und vorgespannten Zugbänder an, so erfahren die einzelnen Abschnitte zwischen den Pfeilern nur elastische Längenänderungen, wenn der Horizontal schub der Bögen in den einzelnen Öffnungen sich infolge wechselnder Belastung ändert, aber keine Längenänderungen infolge von Temperaturschwankungen."
Ein wesentlicher Nachteil, der in der DE 539 580 beschriebenen Bauweise zur Errichtung einer Bogenbrücke sind die hohen Zugkräfte, die beim Vorspannen der Zugbänder und bei einer Temperaturabsenkung in den Zugbändern in die Widerlager eingeleitet werden. Diese Zugkräfte greifen in einer großen Höhe über den
Fundamenten an und verursachen deshalb hohe Biegemomente, die vom Widerlager und den Fundamenten aufzunehmen sind. Die Widerlager und die Fundamente müssen deshalb sehr massiv ausgeführt werden. Ein weiterer Nachteil ist die aufwändige Herstellung. Bei längeren Brücken sind zusätzliche temporäre
Unterstützungen erforderlich, um die vorab hergestellten Zugbänder in einer horizontalen Lage zu halten, weil der Durchhang eines vorgespannten Zugbandes infolge des Eigengewichts bekanntermaßen von der Länge abhängt. Ein weiterer Nachteil ist, dass temporäre Zugbänder während der Herstellung der Bogenbrücke erforderlich sind, wenn diese abschnittsweise hergestellt wird. Eine Herstellung in einem Bauabschnitt wird nur bei Brücken mit geringer Länge wirtschaftlich sein.
Es ist die Aufgabe dieser Erfindung ein Verfahren für die Herstellung einer integralen Brücke und eine integrale Brücke bereitzustellen, bei denen die oben genannten Probleme und Nachteile vermindert sind und/ oder nicht auftreten.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch das Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellung einer integralen Brücke gemäß Anspruch 1 sowie durch nach diesem Verfahren hergestellte Brücken gemäß Anspruch 18. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer integralen Brücke aus bewehrtem Beton und mit mindestens zwei Bögen und mindestens einem Pfeiler, wobei die Brücke abschnittsweise hergestellt wird, wobei vorab ein erstes
Widerlager, der mindestens eine Pfeiler und gegebenenfalls ein zweites Widerlager errichtet werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass
- in einem ersten Bauabschnitt ein erster Bogen mit zumindest einem Zugband, das die Fußpunkte des Bogens miteinander verbindet, hergestellt wird, wobei ein Fußpunkt des Bogens verschieblich gelagert wird;
- das zumindest eine Zugband so hoch angespannt wird, dass die, durch das
Eigengewicht des Bogens verursachten Horizontalkräfte an den Fußpunkten des entsprechenden Bogens von dem Zugband aufgenommen werden;
- in zumindest einem weiteren Bauabschnitt zumindest ein weiterer Bogen mit zumindest einem Zugband, das die Fußpunkte des Bogens miteinander verbindet, hergestellt wird, wobei ein Fußpunkt des Bogens verschieblich gelagert wird;
- gegebenenfalls vor oder während dem zumindest einen weiteren Bauabschnitt das zweite Widerlager errichtet wird;
- das zumindest eine Zugband so hoch angespannt wird, dass die, durch das
Eigengewicht des Bogens verursachten Horizontalkräfte an den Fußpunkten des entsprechenden Bogens von dem Zugband aufgenommen werden;
- ein erster Endpunkt des Zugbands eines ersten Bogens mit dem ersten Widerlager und ein zweiter Endpunkt des Zugbands eines letzten Bogens mit dem zweiten Widerlager kraftschlüssig verbunden werden;
- die übrigen, jeweils angrenzenden Endpunkte der Zugbänder kraftschlüssig miteinander verbunden werden; und
- die entsprechenden Fußpunkte der Bögen mit den Widerlagern und dem mindestens einen Pfeiler kraftschlüssig verbunden werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können integrale Brücken großer Länge abschnittsweisen hergestellt werden, ohne zusätzliche technisch aufwändige, zeit- und/ oder kostspielige Maßnahmen ergreifen zu müssen, um die Horizontalkräfte aus dem Eigengewicht der Bögen aufzunehmen, wie zuvor beschrieben. Des Weiteren ist es bei erfindungsgemäßen Brücken ausgeschlossen, dass der Ausfall eines Bogens dazu führt, dass die gesamte Brücke einstürzt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren müssen während der Herstellung die Zugbänder nicht technisch aufwändig gestützt werden, sondern können zum besten Zeitpunkt eingebracht und in Bezug auf die auftretenden Horizontalkräfte angepasst werden. Vorteilhat erfolgt/ erfolgen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest eine Verbindung, vorzugsweise alle Verbindungen, eines/der Fußpunkte/s mit dem mindestens einem Pfeiler während eines Bauabschnitts der integralen Brücke.
Vorteilhat erfolgt/ erfolgen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest eine kraftschlüssige Verbindung, vorzugsweise alle kraftschlüssigen Verbindungen, von Endpunkten der Zugbänder während der abschnittsweisen Herstellung der integralen Brücke.
Vorteilhat wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens ein Zugband, vorzugsweise alle Zugbänder, auf eine Zugspannung von 80 N/mm2 bis 500 N/mm2, vorzugsweise von 100 N/mm2 bis 200 N/mm2 angespannt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Endpunkt eines Zugbandes als Festverankerung und/ oder ein Endpunkt eines Zugbandes als Spannverankerung und/ oder ein Endpunkt eines Zugbandes als Kopplung ausgebildet.
Vorteilhat wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Zugband als Spannglied mit nachträglichem Verbund in einem Hüllrohr, vorzugsweise aus Kunststoff, ausgebildet und wird nach dem Anspannen des Zugbands mit Zementmörtel verpresst.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Zugband als externes Spannglied ausgebildet, wobei das Zugband mit einem dauerhaften Korrosionsschutz, vorzugsweise während der
abschnittsweisen Herstellung der integralen Brücke ausgestattet oder aus einem nicht korrosionsgefährdeten Material, vorzugsweise aus Glasfaserverbundwerkstoff oder Kohlefaserverbundwerkstoff, hergestellt wird.
Zweckmäßig werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf zumindest einem Bogen Unterstützungen hergestellt und wird auf den Unterstützungen die
Fahrbahnplatte hergestellt.
Vorteilhaft wird das Zugband so hoch angespannt, dass die durch das Eigengewicht des Bogens, der Unterstützungen und der Fahrbahnplatte an den Fußpunkten des Bogens verursachten Horizontalkräfte von dem Zugband aufgenommen werden. Zweckmäßig werden Querfugen in der Fahrbahnplatte, insbesondere in seitlichen Auskragungen der Fahrbahnplatte, in einem Abstand von 1 m bis 10 m,
vorzugsweise von 2 m bis 4 m hergestellt.
Besonders zweckmäßig werden Stäbe aus Faserverbundwerkstoff und/ oder aus Edelstahl in der Fahrbahnplatte dort eingebaut, wo die Stäbe die Querfugen kreuzen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Bogen, die Unterstützungen und der über dem Bogen angeordnete Teil der
Fahrbahnplatte gleichzeitig in einem Bauteil hergestellt, und werden in dem Bauteil mit im Wesentlichen ebener Oberseite Schlitze, die in Ebenen liegen, die normal zur Achse eines Zugbands angeordnet sind, hergestellt, und weisen die Schlitze eine Tiefe auf, die sich von der Oberseite des Bauteils bis zur Oberseite des Bogens erstreckt.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Bogen, die Unterstützungen und der über dem Bogen angeordnete Teil der Fahrbahnplatte gleichzeitig in einem Bauteil hergestellt, und werden in dem Bauteil mit im Wesentlichen ebener Oberseite und mit im Wesentlichen ebener Unterseite Schlitze, die in Ebenen liegen, die normal zur Achse eines Zugbands angeordnet sind, hergestellt, und weisen die Schlitze eine Tiefe auf, die sich entweder von der Unterseite des Bauteils bis zur Unterseite des Bogens oder von der Oberseite des Bauteils bis zur Oberseite des Bogens erstreckt.
Zweckmäßig wird in dem Bauteil eine Bewehrung aus Faserverbundwerkstoff und/ oder aus Edelstahl eingebaut.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zwei oder mehrere Bögen mit einem gemeinsamen Zugband, das an seinem ersten
Endpunkt mit einem Fußpunkt des ersten Bogens fest verbunden und an seinem zweiten Endpunkt mit einem Fußpunkt des letzten Bogens verschieblich verbunden wird, verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in zumindest einem Bauabschnitt zumindest zwei Bögen hergestellt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auf den Unterstützungen eines Bogens wiederum Bögen mit geringerer
Bogenspannweite und mit Zugbändern und die Fahrbahnplatte hergestellt.
Eine erfindungsgemäße integrale Brücke aus bewehrtem Beton und mit mindestens zwei Bögen und mindestens einem Pfeiler, ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bogen zumindest ein Zugband, das die Fußpunkte des Bogens miteinander verbindet, aufweist, wobei das Verhältnis von lichter Bogenspannweite zu lichtem Bogenstich einen Wert von größer als 2, bevorzugt größer als 4, noch bevorzugter größer als 6, am meisten bevorzugt größer als 8, aufweist.
Vorteilhaft weist bei einer erfindungsgemäßen integralen Brücke das Verhältnis von lichter Bogenspannweite zur der Breite des zumindest einen Pfeilers in Längsrichtung der Brücke einen Wert von größer als 5, bevorzugt größer als 10, noch bevorzugter größer als 15, am meisten bevorzugt größer als 20, auf.
Im Folgenden wird nun die Erfindung anhand von, in den Zeichnungen dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:
- Fig. 1 einen Schnitt durch eine integrale Brücke während eines ersten Bauabschnitts eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform;
- Fig. 2 das Detail A der Fig. 1;
- Fig. 3 das Detail B der Fig. 5;
- Fig. 4 das Detail C der Fig. 5;
- Fig. 5 einen Schnitt durch eine, nach dem Verfahren gemäß der ersten
Ausführungsform fertiggestellte integrale Brücke;
- Fig. 6 die temperaturbedingten Verzerrungen in einer Fahrbahnplatte einer nach dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform fertiggestellten integralen Brücke, infolge einer Temperaturabsenkung;
- Fig. 7 die elastischen Verzerrungen in den Stäben einer nach dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform fertiggestellten integralen Brücke, infolge einer
Temperaturab Senkung;
- Fig. 8 die elastischen Verzerrungen in den Stäben einer nach dem Verfahren gemäß einer Variante der ersten Ausführungsform fertiggestellten integralen Brücke, infolge einer Temperaturabsenkung; - Fig. 9 einen Schnitt durch eine integrale Brücke während eines ersten Bauabschnitts eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- Fig. 10 einen Schnitt durch eine integrale Brücke während eines zweiten
Bauabschnitts des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform;
- Fig. 11 einen Schnitt durch eine integrale Brücke während eines dritten
Bauabschnitts des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform;
- Fig. 12 das Detail D der Fig. 1 1 ;
- Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII der Fig. 9;
- Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie XIV-XIV der Fig. 9;
- Fig. 15 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße integrale Brücke gemäß einer dritten Ausführungsform;
- Fig. 16 einen Schnitt durch eine integrale Brücke während eines ersten
Bauabschnitts eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer vierten
Ausführungsform;
- Fig. 17 einen Schnitt durch eine integrale Brücke während eines zweiten
Bauabschnitts des Verfahrens gemäß der vierten Ausführungsform;
- Fig. 18 einen Schnitt durch eine, nach dem Verfahren gemäß der vierten
Ausführungsform fertiggestellte integrale Brücke;
- Fig. 19 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen integralen Brücke gemäß einer fünften Ausführungsform;
- Fig. 20 einen Schnitt längs der Linie XX-XX der Fig. 19;
- Fig. 21 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen integralen Brücke gemäß einer sechsten Ausführungsform und
- Fig. 22 einen Schnitt längs der Linie XXII-XXII der Fig. 21.
In den folgenden Ausführungsbeispielen wird grundsätzlich der„erste Bogen" in einem ersten Bauabschnitt, der„zweite Bogen" in einem zweiten Bauabschnitt, usw., und der„letzte Bogen" in einem letzten Bauabschnitt hergestellt. Die Bezeichnung „Bauabschnitt" bezieht sich in der folgenden Beschreibung immer auf die
Herstellung von zumindest einem Bogen. Bezeichnungen wie„links" oder„rechts" beziehen sich auf die Darstellung in den Figuren. Grundsätzlich sind die
Aufzählungen (beispielsweise„erster" Endpunkt,„zweiter" Endpunkt, usw.) in Bezug auf die Figuren als von links nach rechts zu betrachten. Die Bezeichnungen „Feld",„Felder", etc. beziehen sich auf einen/ die Brückenabschnitt/e zwischen zwei Pfeilern oder zwischen einem Pfeiler und einem Widerlager. Im Folgenden wird zunächst auf die Fig. 1 bis Fig. 8 Bezug genommen, in denen die Herstellung einer beispielhaften integralen Brücke 1 mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben ist.
Zur Herstellung eines ersten Bogens 5 in einem ersten Bauabschnitt ist vorab in einem ersten Schritt die Errichtung eines ersten Widerlagers 2 und eines Pfeilers 4 erforderlich. Ein zweites Widerlager 2 kann gleichzeitig mit der Herstellung des ersten Bogens 5 oder ebenfalls vorab in dem ersten Schritt errichtet werden. Eine mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte integrale Brücke 1 kann auch mehr als zwei Widerlager 2 aufweisen, beispielsweise wenn die Brücke eine Gabelung der Fahrbahn aufweist.
Im dem ersten Bauabschnitt wird der erste Bogen 5 auf einer Schalung und einem Traggerüst, die in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind, errichtet.
Im nächsten Schritt können auf einer Oberseite 8 des ersten Bogens 5
Unterstützungen 12 und anschließend eine Fahrbahnplatte 3 mit Querfugen 17 hergestellt werden. In der Fahrbahnplatte 3 werden Stäbe 19, die die Querfugen 17 unter einem annähernd rechten Winkel kreuzen, eingebaut.
Die dargestellten Unterstützungen 12 sowie die Fahrbahnplatte 3 sind als beispielhaft zu betrachten. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Technik kennt alternative
Ausgestaltungen der Unterstützungen 12, beispielsweise können unterschiedlichste Tragwerke, Pfeiler oder eine vollflächige Ausfüllung mit Material, beispielsweise Beton, zum Einsatz kommen. Ebenso kennt ein Fachmann auf dem Gebiet der Technik alternative Ausgestaltungen der Fahrbahnplatte 3, beispielsweise können mehrere (Fahrbahn-)Ebenen für Fahrzeuge, Personen, Gleistrassierungen, Gleise oder Schienen zum Einsatz kommen.
Der neben dem ersten Widerlager 2 angeordnete Fußpunkt 6 des ersten Bogens 5 wird bei der Herstellung des ersten Bogens 5 mit dem ersten Widerlager 2 biegesteif verbunden. Die Herstellung einer biegesteifen Verbindung ist beispielsweise bei der Stahlbetonbauweise über eine aus dem Widerlager 2 herausragende
Anschlussbewehrung problemlos möglich.
In einem nächsten Schritt wird zwischen den Fußpunkten 6 des ersten Bogens 5 ein Zugband 10 eingebaut. Das Zugband 10 wird an seinem ersten Endpunkt (11) mit dem ersten Widerlager 2 mit einer Festverankerung 20 unverschieblich, also kraftschlüssig, verbunden. Über dem Pfeiler 4 wird das Zugband 10 hierzu vorzugsweise mit einer Spannverankerung 21 ausgestattet. Das Zugband 10 kann zum Beispiel als externes Spannglied aus hochfestem Spannstahl in einem
Kunststoffhüllrohr ausgebildet werden. Externe Spannglieder sind bewährte
Konstruktionselemente, die mit Festverankerungen 20, Spannverankerungen 21 und Kopplungen 22 ausgeführt werden können.
Die Fig. 2 zeigt, dass der über dem Pfeiler 4 angeordnete Fußpunkt 6 des ersten Bogens 5 im Bauzustand auf einem Gleitlager 23 gelagert werden kann. Zur einfacheren Installation des Zugbandes 10 kann im rechten Fußpunkt 6 des ersten Bogens 5 eine zylinderförmige Aussparung 24 angeordnet sein.
Wenn das in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Zugband 10 an der Spannverankerung 21 angespannt wird, verschiebt sich der auf dem Pfeiler 4 aufgelagerte Fußpunkt 6 des Bogens 5 um einige Millimeter nach links und der Scheitel 7 des Bogens 5 hebt sich ein wenig. Dadurch hebt sich der Bogen 5 vom Traggerüst ab. Beim Bau des Bogens 5, der Unterstützungen 12 und der Fahrbahnplatte 3 wird das Traggerüst gestaucht. Beim Anheben des Bogens 5 durch das Anspannen des Zugbands 10 wird das Traggerüst entlastet und verformt sich nach oben. Diese elastische Rückfederung des Traggerüsts ist bei der Berechnung der erforderlichen horizontalen Verschiebung des Fußpunktes 6 des ersten Bogens 5 über dem Gleitlager 23 zu berücksichtigen.
Bei der Umlagerung des Eigengewichts des ersten Bogens 5, der Unterstützungen 12 und der Fahrbahnplatte 3 des ersten Bauabschnitts entstehen Normalkräfte im ersten Bogen 5. An jedem der Fußpunkte 6 des ersten Bogens 5 kann diese Normalkraft in eine vertikale und eine horizontale Komponente zerlegt werden. Die
Vertikalkomponente für den in Fig. 1 linken, ersten Fußpunkt 6 des ersten Bogens 5 wird vom ersten Widerlager 2 und für den in Fig. 1 rechten, zweiten Fußpunkt 6 des ersten Bogens 5 vom Pfeiler 4 übernommen. Die Horizontalkomponenten der Zugkräfte am ersten und am zweiten Fußpunkt 6 sind gleich groß. Durch das Anspannen des Zugbands 10 werden die beiden Horizontalkomponenten zur Gänze von dem Zugband 10 übernommen und bewirken eine Zugkraft in dem Zugband 10. Die Zugkraft in dem Zugband 10 kann beispielsweise über eine, an der
Spannverankerung 21 montierte hydraulische Presse noch geringfügig vergrößert werden, was zu einer weiteren Verschiebung des rechten Fußpunkts 6 des Bogens 5, zu einer weiteren Hebung des Scheitels 7 und zu einer Biegebeanspruchung des ersten Bogens 5 mit entsprechenden Biegemomenten führt.
In einem zweiten Bauabschnitt wird ein zweiter Bogen 5, der im vorliegenden Beispiel der letzte Bogen 5 ist, zwischen dem Pfeiler 4 und einem in Fig. 5 rechten, zweiten Widerlager 2 errichtet. Der in Fig. 5 rechte, zweite Fußpunkt 6 des zweiten Bogens 5 wird mit dem zweiten Widerlager 2 fest verbunden. In Fig. 3 ist dargestellt, dass der in Fig. 5 linke, erste Fußpunkt 6 des zweiten Bogens 5 auf dem Pfeiler 4 durch ein Gleitlager 23 verschieblich gelagert wird. Anschließend können auf der Oberseite 8 des zweiten Bogens 5 die Unterstützungen 12 und die Fahrbahnplatte 3 mit Querfugen 17 hergestellt werden.
In einem nächsten Schritt wird zwischen den Fußpunkten 6 des zweiten Bogens 5 ein Zugband 10 eingebaut. Über dem Pfeiler 4 wird das Zugband 10 mit einer
Festverankerung 20 mit dem ersten Fußpunkt 6 des zweiten Bogens 5 unverschieblich, also kraftschlüssig, verbunden. Zum Anspannen des Zugbands 10 wird vorzugsweise auf der Rückseite 26 des zweiten Widerlagers 2 eine Spannverankerung 21 ausgebildet.
Die Fig. 4 zeigt eine Spannverankerung 21, die in einer Nische 25 auf der Rückseite 26 des Widerlagers 2 angeordnet ist. Die Anordnung der Spannverankerung 21 auf der Rückseite 26 des Widerlagers 2 ist vorteilhaft, weil die zum Anspannen des Zugbandes
10 erforderliche Spannpresse, die zum Beispiel eine Länge von 1,0m aufweist, dort problemlos hinter der Spannverankerung 21 montiert werden kann. Bei der Herstellung des Widerlagers 2 kann hierfür eine zylinderförmige Aussparung 24 vorgesehen werden, damit das Zugband 10, durch das Widerlager 2 bis zur Rückseite 26 des Widerlagers 2 geführt werden kann. Wenn das in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellte Zugband 10 an der Spannverankerung 21 angespannt wird, verschiebt sich der auf dem Pfeiler 4 aufgelagerte erste Fußpunkt 6 des zweiten Bogens 5 um einige Millimeter nach rechts und die Unterseite 9 des zweiten Bogens 5 wird sich von der Schalung abheben.
Anschließend wird im Bereich der über dem Pfeiler 4 angeordneten Fußpunkte 6 der Bögen 5 eine Bewehrung verlegt, eine Schalung montiert und ein Vergussmörtel eingebracht. Dies führt dazu, dass die entsprechenden Fußpunkte 6 des ersten und zweiten Bogens 5 miteinander kraftschlüssig verbunden werden und die beiden
Fußpunkte 6 monolithisch mit dem Pfeiler 4 verbunden werden. Der zweite Endpunkt
11 des ersten Zugbands 10 und der erste Endpunkt 11 des zweiten Zugbands 10 werden somit ebenfalls kraftschlüssig miteinander verbunden. Gleichzeitig bewirkt der Vergussmörtel einen Korrosionsschutz für die Spannverankerung 21 und die Festverankerung 20, die über dem Pfeiler 4 angeordnet sind. Der ausgehärtete
Vergussmörtel bewirkt auch, dass Verkehrslasten nicht über die Gleitlager 23, sondern über den ausgehärteten Vergussmörtel von den Fußpunkten 6 der Bögen 5 in den Pfeiler 4 geleitet werden.
Anschließend wird vorzugsweise die Nische 25 an der Rückseite 26 des zweiten Widerlagers 2 eingeschalt und mit Vergussmörtel verfüllt, um den Korrosionsschutz der Spannverankerung 21 und des Zugbands 10 zu gewährleisten. Der zweite, in Fig. 5 rechte, Endpunkt 11 des Zugbands 10 des zweiten, also im vorliegenden Beispiel letzten, Bogens 5 ist somit mit dem zweiten Widerlager 2 kraftschlüssig verbunden.
Eine Erwärmung einer fertiggestellten integralen Brücke 1 im Sommer führt zu einer Anhebung der Scheitel 7 der Bögen 5. Die Fußpunkte 6 der Bögen 5 und die Endpunkte 11 der Zugbänder 10, die mit Spannverankerungen 21 und
Festverankerungen 20 ausgestattet sind, ändern ihre Lage nicht, weil die Widerlager 2 auch bei einem Temperaturanstieg als unverschiebliche Tragstrukturen betrachtet werden können. Durch den Temperaturanstieg in den Zugbändern 10 wird die beim Anspannen auf die Zugbänder 10 aufgebrachte Kraft reduziert. Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es wichtig, dass die Zugbänder 10 bei einem Temperaturanstieg nicht schlaff werden.
Im Zuge der Planung einer integralen Brücke 1, die gemäß einem
erfindungsgemäßen Verfahren gebaut wird, ist zu gewährleisten, dass die zum Anspannen der Zugbänder 10 zur Aufnahme der Horizontalkräfte aus dem
Eigengewicht erforderliche Kraft größer ist als der Verlust an Zugkraft, der bei der maximalen Erwärmung des Zugbands 10 möglich ist. Wenn zum Beispiel im
Zugband 10 der maximale Temperaturanstieg 50 Grad beträgt und der
Temperaturausdehnungskoeffizient des Zugbands 10 gleich 10"5 ist, sollte die Kraft im Zugband 10 nach dem Anspannen zu einer Dehnung im Zugband 10 von mehr als 0,0005 führen. Bei einem Elastizitätsmodul des Zugbands 10 von 200 000 N/mm2 entspricht eine Dehnung von 0,0005 einer Spannung von 100 N/mm2. Um gewisse Sicherheitsreserven gegen das "Schlaffwerden" des Zugbands 10 einzuplanen, sollte bei diesem Beispiel die Spannung im Zugband 10 nach dem Anspannen 150 N/mm2 betragen. Die Spannung im Zugband 10 kann bei bekannter Horizontalkraft an den Fußpunkten 6 eines Bogens 5 vorteilhaft über die Fläche, also den Querschnitt, des Zugbands 10 eingestellt werden.
Eine Abkühlung der fertiggestellten integralen Brücke 1 im Winter führt zu einer Absenkung der Scheitel 7 der Bögen 5. Die Fußpunkte 6 der Bögen 5 und die Endpunkte 11 der Zugbänder 10 ändern ihre Lage bei einer Temperaturabsenkung nicht. Eine Temperaturabsenkung führt zu einem Spannungsanstieg in den
Zugbändern 10. Mit den, bei dem oben beschriebenen Beispiel verwendeten Werten (Elastizitätsmodul ist gleich 200 000 N/mm2, Temperaturausdehnungskoeffizient ist gleich 10"5) ergibt eine Temperaturabsenkung von 50° einen Spannungsanstieg von 100 N/mm2 in den Zugbändern 10. Wenn dieser Spannungsanstieg mit der Fläche, also dem Querschnitt, eines Zugbands 10, in jedem Feld ist nur ein Zugband 10 angeordnet, multipliziert wird, ergibt sich der Anstieg der Kraft in den Zugbändern 10 bei einer Temperaturabsenkung. Bei der Planung der integralen Brücke 1 ist zu berücksichtigen, dass diese Kraft von den Widerlagern 2 aufgenommen und in die Fundamente 13 geleitet werden muss. Eine mögliche, im Bereich der Fußpunkte 6 über dem Pfeiler 4 verlegte Bewehrung, die der Übersichtlichkeit halber in Fig. 3 nicht dargestellt ist, muss in der Lage sein, diese Kraft vom Endpunkt 11 des ersten Zugbands 10 zum Endpunkt 11 des zweiten Zugbands 10 weiterzuleiten.
Die, beispielsweise mit einem Damm verbundenen, Widerlager 2 ändern ihre Lage bei einem Temperaturanstieg oder bei einer Temperaturabsenkung nicht. Deshalb kann auch eine zwischen den Widerlagern 2 angeordnete Fahrbahnplatte 3 ihre Gesamtlänge bei Auftreten eines Temperaturunterschieds im Vergleich zur
Temperatur bei der Herstellung nicht ändern. Zur Aufnahme der
Temperaturverformungen in der Fahrbahnplatte 3 können beispielsweise Querfugen 17 ausgebildet werden. In der gemäß Fig. 5 dargestellten beispielhaften integralen Brücke weist die Fahrbahnplatte 3 sieben Querfugen 17 auf.
In der Fahrbahnplatte 3 können, vorzugsweise in Längsrichtung der integralen Brücke 1 angeordnete, Stäbe 19 aus einem nicht korrosionsgefährdetem Material, beispielsweise aus Faserverbundwerkstoff, eingebettet werden. Diese Stäbe 19, die bevorzugt in der halben Höhe der Fahrbahnplatte 3 verlegt werden, kreuzen die Querfugen 17 unter einem rechten Winkel und sind besonders bevorzugt mit den Widerlagern 2 unverschieblich verbunden. Die Stäbe 19 sind gegebenenfalls erforderlich, um Bremskräfte, die von Fahrzeugen oder Zügen auf der integralen Brücke 1 verursacht werden, über die Fahrbahnplatte 3 in die Widerlager 2 und zu einem kleineren Teil in die Scheitel 7 der Bögen 5 weiterzuleiten. Ohne die Stäbe 19 könnten die Bremskräfte über Biegung von den Unterstützungen 12 in die Bögen 5 eingeleitet werden. Das Abtragen von
Bremskräften über Biegung ist jedoch ungünstig, weil es die Ausbildung von hohen Querschnitten in den Unterstützungen 12 und den Bögen 5 erfordern würde. Die Ausbildung von hohen Querschnitten wiederum bedingt einen großen
Materialverbrauch und verursacht deshalb hohe Kosten. Eine Abtragung der
Bremskräfte über Zug- und Druckkräfte in den Stäben 19 ist wesentlich günstiger als die Abtragung über Biegung in den Unterstützungen 12 und den Bögen 5.
Die Stäbe 19 sind bevorzugt in den Querfugen 17 nicht mit der Fahrbahnplatte verbunden. Bremskräfte werden dann an den Querfugen 17 nur von den Stäben 19 aufgenommen. Zwischen den Querfugen 17 werden die durch die Bremskräfte verursachten Normalkräfte in den Stäben 19 über Verbundwirkung von den Stäben 19 in die Fahrbahnplatte 3 eingeleitet.
Die Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine schematische Darstellung der Verzerrungen in der Fahrbahnplatte 3 beziehungsweise in den Stäben 19 bei einer
Temperaturabsenkung in der integralen Brücke 1. Die temperaturbedingten
Verzerrungen in der Fahrbahnplatte 3 sind in Fig. 6 dargestellt. Eine
Temperaturabsenkung führt zu einer gleichmäßigen negativen Verzerrung in der Fahrbahnplatte 3, die gleich dem Produkt aus dem
Temperaturausdehnungskoeffizienten der Fahrbahnplatte 3 und der
Temperaturdifferenz ist. Die negativen Verzerrungen in der Fahrbahnplatte 3 führen zu einer Vergrößerung der Breite der Querfugen 17. Die Ausgangsbreite der
Querfugen 17 ist abhängig von der Umgebungstemperatur bei der Herstellung der Fahrbahnplatte 3 so zu wählen, dass es bei einem maximalen Temperaturanstieg in der Fahrbahnplatte 3 nicht zu einem kompletten Schließen der Querfugen 17 kommt. Ein Schließen der Querfugen 17 würde bewirken, dass die Fahrbahnplatte 3 in Längsrichtung als Druckglied wirkt. Ein weiterer Temperaturanstieg nach dem Schließen der Querfugen 17 würde zu hohen Drucknormalkräften in der
Fahrbahnplatte 3 führen.
Wenn angenommen wird, dass die Widerlager 2 unverschieblich sind, stellen diese genauso wie die Scheitel 7 der Bögen 5 Festpunkte dar. Die temperaturbedingten Verzerrungen in der Fahrbahnplatte 3 müssen durch elastische Verzerrungen in den Stäben 19 an den Querfugen 17 kompensiert werden. Fig. 7 zeigt in einer schematischen Darstellung, dass an den Querfugen 17 größere elastische
Verzerrungen als in den übrigen Bereichen der Stäbe 19, die im Verbund mit der Fahrbahnplatte 3 sind, auftreten. Das Integral der temperaturbedingten Verzerrungen und der elastischen Verzerrungen über eine Länge x muss sowohl zwischen den Festpunkten als auch über die gesamte Brückenlänge gleich Null sein.
Eine Multiplikation der in Fig. 7 dargestellten Verzerrungen der Stäbe 19 in den Querfugen mit dem Elastizitätsmodul und der Gesamtfläche der Stäbe 19 ergibt die in den Stäben 19 auftretende Kraft bei einer Temperaturabsenkung der integralen Brücke 1. Diese Kraft muss von dem Widerlager 2 aufgenommen und in die Fundamente 13 weitergeleitet werden. Ähnliche Berechnungen sind für die
Beanspruchungen infolge eines Temperaturanstiegs und infolge des Schwindens des Materials, insbesondere des Betons, anzustellen.
Die in den Stäben 19 bei einer Temperaturabsenkung auftretende Zugkraft kann reduziert werden, wenn die Verbundwirkung zwischen den Stäben 19 und der Fahrbahnplatte 3 teilweise aufgehoben wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass vor dem Einbringen des Betons für die Herstellung der Fahrbahnplatte 3 über die Stäbe in bestimmten Bereichen Kunststoffrohre geschoben werden. Die Fig. 8 zeigt eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung der elastischen Verzerrungen in den Stäben 19 entlang der integralen Brücke 1, für eine alternative Ausführungsform bei der die Verbundwirkung zwischen den Stäben 19 und der Fahrbahnplatte 3 in großen Bereichen aufgehoben wurde. Die Stäbe 19 sind bei dieser alternativen Ausführungsform nur an den beiden Widerlagern 2 und an sechs Stellen der Fahrbahnplatte 3, die in der Mitte zwischen zwei Querfugen 17 liegen, in direktem Kontakt mit dem Beton. In allen übrigen Bereichen ist der Verbund beispielsweise durch das Aufschieben von Kunststoffrohren auf die Stäbe 19 vor dem Einbringen des Betons zur Herstellung der Fahrbahnplatte 3 unterbrochen. Durch diese alternative Ausführungsform wird erreicht, dass die Zugkräfte in den Stäben 19 bei einer Temperaturabsenkung wesentlich reduziert werden, wie aus einem Vergleich von Fig. 7 und Fig. 8 zu erkennen ist.
Wenn die Breite der Querfugen 17 groß genug gewählt wird, so dass bei einem Temperaturanstieg kein direkter Kontakt zwischen den durch eine Querfuge 17 getrennten Teilen der Fahrbahnplatte 3 auftritt, wird der Anstieg der elastischen Verzerrungen in den Stäben 19 durch die Aufhebung des Verbunds zwischen den Stäben 19 und der Fahrbahnplatte 3, ähnlich wie im Fall der Temperaturabsenkung, günstig beeinflusst.
Verkehrslasten, die auf eine integrale Brücke 1 in einem Feld einwirken, werden bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten integralen Brücke 1 vorteilhaft durch Kräfte in den Zugbändern 10 und nur zu einem geringeren Teil über Biegemomente in den Pfeilern 4 aufgenommen. Eine Belastung durch Verkehr auf das rechte Feld, also den zweiten Bogen 5, der in Fig. 5 dargestellten Brücke wird durch die Unterstützungen 12 von der Fahrbahnplatte 3 in den zweiten Bogen 5 weitergeleitet. Im zweiten Bogen 5 entstehen vorwiegend Druckkräfte. An den Fußpunkten 6 werden die Vertikalkomponenten der Druckkräfte in den Pfeiler 4 und das Widerlager 2 geleitet. Die Horizontalkomponenten der Druckkräfte erzeugen eine Erhöhung der Zugkraft in dem Zugband 10 des rechten Feldes und eine
Reduktion der Zugkraft in dem Zugband 10 des linken, unbelasteten Feldes. Die Biegebeanspruchung des Pfeilers 4 ist gering.
Die Herstellung einer beispielhaften integralen Brücke 1, vorzugsweise aus Beton mit einer Bewehrung aus Faserverbundwerkstoff, gemäß einer zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Fig. 9 bis Fig. 14 dargestellt.
Die Fig. 9 zeigt die vorab errichteten Widerlager 2 und Pfeiler 4 und die Herstellung des ersten Bauabschnitts der integralen Brücke 1. Der Bogen 5, die Unterstützungen 12 und die Fahrbahnplatte 3 werden gleichzeitig in einem Bauteil 14 mit ebener Oberseite 15 und ebener Unterseite 16 auf einer Schalung und einem Traggerüst, das der Übersichtlichkeit halber in Fig. 9 nicht dargestellt ist, errichtet. Der Bogen 5 ist ein Bestandteil des Bauteils 14 und wird durch in das Bauteil eingebrachte Schlitze 18 gebildet, wobei sich die Abmessungen des Bogens 5 durch die Tiefe der Schlitze 18 im Bauteil ergeben.
Die Schlitze 18 können durch Schalungselemente oder verlorene Einlagen aus einem weichen Material, wie zum Beispiel extrudiertem Polystyrol, bei der Herstellung des Bauteils 14 realisiert werden. Im ersten Bogen 5, der in Fig. 9 strichliert dargestellt ist, werden vier Schlitze 18, die von der Unterseite 16 des Bauteils 14 bis zur Unterseite 9 des Bogens 5 reichen, angeordnet. Vier weitere Schlitze 18, die von der Oberseite 15 des Bauteils 14 bis zur Oberseite 8 des Bogens 5 reichen, werden im ersten Bogen 5 angeordnet.
Der erste Bauabschnitt endet nicht über dem Pfeiler 4, sondern endet erst im zweiten Feld bei einer Koppelfuge 27. Das hat den Vorteil, dass die Koppelfuge 27 nicht über der statisch hoch beanspruchten Stelle über dem Pfeiler 4 angeordnet wird.
Der in Fig. 13 dargestellte Schnitt zeigt, dass die Fahrbahnplatte 3, die monolithisch mit dem Bauteil 14 verbunden ist und einen Bestandteil des Bauteils 14 bildet, seitliche Auskragungen aufweist. Die Breite des Bauteils 14 entspricht der Breite des Pfeilers 4. Die Unterseite 9 des Bogens 5 ist in Fig. 13 durch eine horizontale strichlierte Linie gekennzeichnet. Statisch wirksam zur Abtragung von Lasten aus Eigengewicht und Verkehr sind in dem in Fig. 13 dargestellten Querschnitt nur die Querschnittsfläche des Bogens 5 und die Zugbänder 10. Das unter der Unterseite 9 des Bogens 5 angeordnete Material, insbesondere Beton, leistet keinen Beitrag zur Lastabtragung. Eine Herstellung des Bauteils 14 mit ebener Unterseite 16 kann aber Vorteile in der Bauausführung aufweisen. Außerdem schützt das unter der Unterseite 9 des Bogens 5 angeordnete Material, insbesondere Beton, die Zugbänder 10 vor Umwelteinwirkungen und Vandalismus.
Der in Fig. 14 dargestellte Schnitt verläuft durch einen Schlitz 18, der sich von der Unterseite 16 des Bauteils 14 bis zur Unterseite 9 des Bogens 5 erstreckt. In diesem Schnitt werden vorzugsweise in den auskragenden Bereichen der Fahrbahnplatte 3 Querfugen 17 angeordnet, um die zwängungsfreie Längsausdehnung der auskragenden Teile der Fahrbahnplatte 3 bei einer Temperaturabsenkung oder bei einem
Temperaturanstieg zu ermöglichen. Die Längsbewehrung der Fahrbahnplatte 3 ist im vorliegenden Beispiel nicht durch die Schlitze 18 und die Querfugen 17 geführt. Durch die Bewehrung werden deshalb keine Normalkräfte infolge eines Temperaturanstiegs oder einer Temperaturabsenkung in der integralen Brücke 1 in die Widerlager 2 eingeleitet.
Die Zugbänder 10 werden bei diesem Beispiel aus Spanngliedern mit nachträglichem Verbund hergestellt. Die Spanndrahtlitzen werden in Hüllrohren 29, beispielsweise aus Polyethylen, die im Verbund mit dem Beton des Bauteils 14 sind, angeordnet. Die Fig. 13 und 14 zeigen, dass im Bauteil 14 vier in Längsrichtung der integralen Brücke 1 verlaufende Zugbänder 10 verlegt sind. Eine Bewehrung aus
Faserverbundwerkstoff, die vorzugsweise anzuwenden ist, ist in den in Fig. 13 und 14 dargestellten Querschnitten der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die
Verwendung einer Bewehrung aus Faserverbundwerkstoff ist vorteilhaft, weil eine derartige Bewehrung nicht korrosionsgefährdet ist.
Die Fig. 9 zeigt, dass die Zugbänder 10 an der Rückseite 26 der Widerlager 2 mit einer Festverankerung 20 eingebaut werden können. An der Koppelfuge 27 können die Zugbänder jeweils eine Kopplung 22 aufweisen. Die Kopplungen 22 ermöglichen das Anspannen der Zugbänder 10 im ersten Bauabschnitt und dienen als
Festverankerungen 20 für die Zugbänder 10 des zweiten Bauabschnitts.
Vor dem Absenken des Traggerüsts werden die Zugbänder 10 des ersten
Bauabschnitts auf 75 % der plangemäßen Kraft angespannt. Anschließend wird das Traggerüst abgesenkt. Das Absenken des Traggerüsts bewirkt die Aktivierung der Bogen 5 - Zugband 10 - Tragwirkung und ist verbunden mit einer Erhöhung der Kraft in den Zugbändern 10 auf die plangemäße Kraft und einer geringfügigen Verformung des Pfeilers 4 nach rechts. Anschließend wird der Pfeiler 4,
beispielsweise mit Hilfe der an den Kopplungen 22 montierten hydraulischen Pressen, wieder in die lotrechte Stellung gebracht. Anschließend können die Hüllrohre 29 der Zugbänder 10 mit Zementmörtel verfüllt werden, um den Verbund zwischen den Spanndrahtlitzen 28 und dem Bauteil 14 herzustellen. Nach dem Aushärten des Verpressmörtels sind die Zugbänder 10 über dem Pfeiler 4 mit dem Bauteil 14 und über eine Anschlussbewehrung auch mit dem Pfeiler 4 unverschieblich verbunden. Zur Aktivierung der Bogen 5 - Zugband 10 - Tragwirkung bei feldweiser
Verkehrsbelastung ist die statische Verbindung der Zugbänder 10 mit dem Bauteil 14 über den ausgehärteten Vergussmörtel ausreichend.
Die Herstellung eines zweiten Bauabschnitts ist in Fig. 10 dargestellt. Der zweite Bauabschnitt reicht von der ersten Koppelfuge 27 bis zu einer zweiten Koppelfuge 27. Die Schalung für den Bauteil 14 wird auf einem Traggerüst hergestellt.
Anschließend wird die Bewehrung aus Faserverbundwerkstoff eingebaut und die Zugbänder 10 werden hergestellt. Die Zugbänder 10 werden an den Kopplungen 22 der ersten Koppelfuge 27 verankert und an der zweiten Koppelfuge 27 mit
Kopplungen 22 ausgestattet. Schlitze 18 und Querfugen werden hergestellt.
Anschließend wird der Beton eingebracht. Nach dem Erhärten des Betons des zweiten Bauabschnitts werden die Zugbänder 10 angespannt und die weiteren Arbeitsschritte wie im ersten Bauabschnitt ausgeführt. Die Herstellung eines dritten Bauabschnitts ist in Fig. 11 dargestellt. Die
Zugbänder 10 des dritten Bauabschnitts werden am ersten, in Fig. 11 linken, Endpunkt 11 des dritten Bauabschnitts an den Kopplungen 22 der zweiten
Koppelfuge 27 befestigt und am zweiten, in Fig. 11 rechten, Endpunkt 11 mit einer Spannverankerung 21 ausgestattet.
Die Fig. 12 zeigt, dass unter dem zweiten, in Fig. 11 rechten, Fußpunkt 6 des dritten Bogens 5 ein Gleitlager 23 eingebaut werden sollte, um zu gewährleisten, dass beim Absenken des Traggerüsts die am zweiten Fußpunkt 6 des dritten Bogens 5 auftretende Horizontalkraft in die Zugbänder 10 und nicht in das unverschiebliche Widerlager 2 eingeleitet wird. Im Widerlager 2 wird vorzugsweise in der Höhe des Gleitlagers eine horizontale Arbeitsfuge 30 hergestellt, um ein mögliches Ansetzen der hydraulischen Pressen an den Spannverankerungen 21 zu ermöglichen. Im nächsten Arbeitsschritt erfolgt das Betonieren des dritten Bauabschnitts.
Anschließend muss gewartet werden, bis der Beton des dritten Bauabschnitts die erforderliche Festigkeit zum Absenken des Traggerüsts aufweist. Nach dem
Absenken des Traggerüsts und dem Anspannen des Zugbands 10 wird vorzugsweise der obere Abschnitt des Widerlagers 2 bewehrt und betoniert.
Eine Rückverankerung des zweiten Fußpunkts 6 des dritten Bogens 5 mit
Anschlussbewehrung in das Widerlager 2 sollte durchgeführt werden, um
sicherzustellen, dass Zugkräfte aus einer Temperaturabsenkung von den Zugbändern 10 in das rechte Widerlager 2 eingeleitet werden können. Das Gleitlager 23 unter dem zweiten Fußpunkt 6 des dritten Bogens 5 wird im Zuge des Fertigstellens des Widerlagers 2 in seiner Funktion unwirksam, weil es von Beton umhüllt wird.
Die Herstellung einer beispielhaften integralen Brücke 1 mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer dritten Ausführungsform ist in Fig. 15 dargestellt. Die Fig. 15 zeigt einen Ausschnitt einer mehrfei drigen integralen Brücke 1, die in Bauabschnitten von jeweils einem Feld hergestellt wird.
Koppelfugen 27, in denen die Kopplungen 22 eingebaut werden können, sind über den Pfeilern 4 angeordnet. In den Koppelfugen 27 werden Schlitze 18 hergestellt.
Ein Bauteil 14 weist in jedem Feld eine ebene Oberseite 15 auf. Die gekrümmte Unterseite 16 des Bauteils 14 ist ident mit der Unterseite 9 eines Bogens 5. Die Herstellung der gekrümmten Unterseite 16 des Bauteils ist aufwändig, weil eine gekrümmte Schalung hergestellt werden muss. Die erhöhten Arbeitsaufwendungen ermöglichen jedoch die Herstellung einer integralen Brücke 1 mit reduziertem Materialeinsatz.
Die Zugbänder 10 sind bei dieser Ausführungsvariante teilweise außerhalb des Bauteils 14 angeordnet. Die Zugbänder 10 können als externe Spannglieder mit Monolitzen in einem Hüllrohr 29, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt werden. Eine abschließende Verfüllung der Hüllrohre 29 mit Zementmörtel ist nicht erforderlich, weil die Verbindung der Endpunkte 1 1 der Zugbänder 10 mit den Fußpunkten 6 der Bögen 5 durch die einbetonierten Kopplungen 22 hergestellt wird.
Die Herstellung einer beispielhaften integralen Brücke 1 mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer vierten Ausführungsform ist in Fig. 16 bis Fig. 18 dargestellt.
Die Fig. 16 zeigt ein vorab errichtetes Widerlager 2, einen Pfeiler 4 und die
Herstellung des ersten Bauabschnitts der integralen Brücke 1.
Auf einer Schalung und einem Traggerüst wird ein Bogen 5, der das erste Feld vom Widerlager 2 bis zum ersten Pfeiler 4 überspannt, hergestellt. Im Bereich des
Scheitels 7 des Bogens 5 durchdringen sich die Fahrbahnplatte 3 und der Bogen 5. Es wird vorteilhaft sein, dieses Stück der Fahrbahnplatte 3 gleichzeitig mit dem Bogen 5 herzustellen. Zwischen den Fußpunkten 6 des Bogens 5 werden Zugbänder 10 eingebaut, die als externe Spannglieder ausgeführt werden. Die Zugbänder 10 weisen eine Festverankerung 20 im Widerlager und eine Kopplung 22 über dem Pfeiler 4 auf.
Auf dem Bogen 5 werden anschließend vertikale Unterstützungen 12 gebaut. Durch die Unterstützungen 12 wird die Fahrbahnplatte 3 in diesem ersten Feld in vier Abschnitte geteilt.
Im nächsten Schritt werden in diesen vier Abschnitten auf einer Schalung und einem Traggerüst Bauteile 14 mit ebener Oberseite 15 und ebener Unterseite 16 errichtet. Durch Schlitze 18, die von der Oberseite 15 der Bauteile 14 bis zur Oberseite 8 der Bögen 5 und von der Unterseite 16 der Bauteile 14 bis zur Unterseite 9 der Bögen 5 reichen, werden in den Bauteilen 14 weitere Bögen 5 mit geringerer
Bogenspannweite geformt. Folglich werden in dieser vierten Ausführungsform in einem Bauabschnitt jeweils fünf Bögen 5 hergestellt. Der erste Bogen 5 ist hierbei derselbe wie in den vorangegangenen Beispielen, in Fig. 16 der Bogen 5 mit der größten Bogenspannweite. Die Tragwirkung in diesen Bauteilen 14 ist gleich wie bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel. Es wird vorteilhaft sein, die vier Bögen 5 in der Fahrbahnplatte 3 mit Zugbändern 10 auszustatten, die eine
Festverankerung 20 über dem Widerlager 2 und eine Kopplung 22 an der
Koppelfuge 27 über dem Pfeiler 4 zwischen erstem und zweitem Bauabschnitt aufweisen. Unter der Festverankerung 20 ist die Anordnung eines Gleitlagers 23 zwischen dem Bauteil 14 und dem Widerlager 2 vorteilhaft, um die
Verformungsmöglichkeit der beiden ersten, in Fig. 16 linken, Bauteile 14 beim Absenken des Traggerüsts und beim Anspannen der Zugbänder 10 zu gewährleisten. Die Verformungsmöglichkeit am zweiten, in Fig. 16 rechten, Ende des ersten Bauabschnitts wird durch die Nachgiebigkeit der Unterstützungen 12 und des Pfeilers 4 gewährleistet.
Das Anspannen der Zugbänder 10 des Bogens 5, der vom Widerlager 2 bis zum ersten Pfeiler 4 reicht, und den Zugbändern 10 in den Bauteilen 14 wird vorteilhaft stufenweise gleichzeitig mit dem Absenken des Traggerüsts erfolgen. Nach dem Absenken des Traggerüsts und dem Anspannen der Zugbänder 10 werden der Pfeiler 4 und die unter der Koppelfuge 27 angeordnete Unterstützung 12 wieder in der plangemäßen lotrechten Position sein. Während des Absenkens des Traggerüsts und des Anspannens der Zugbänder 10 kann es zu geringfügigen horizontalen Verschiebungen des Pfeilers 4 und der Unterstützung 12 unter der Koppelfuge 27 kommen, die aber von diesen biegeweichen Tragelementen problemlos
aufgenommen werden können.
Die Fig. 17 zeigt die Herstellung eines zweiten Bauabschnitts, die ähnlich wie die Herstellung des ersten Bauabschnitts erfolgt. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Zugbänder 10 an den Kopplungen 22 des ersten Bauabschnitts und nicht an Festverankerungen 20 verankert werden.
Die fertiggestellte integrale Brücke 1 mit sechs Feldern, beziehungsweise
Bauabschnitten ist in Fig. 18 dargestellt. Der letzte Bogen 5 ist hierbei derselbe wie in den vorangegangenen Beispielen, in Fig. 18 der Bogen 5 mit der größeren Bogenspannweite der in Fig. 18 am weitesten rechts dargestellt ist.
Die Herstellung einer beispielhaften integralen Brücke 1 mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer fünften Ausführungsform ist in Fig. 19 und Fig. 20 dargestellt. Die Fig. 19 zeigt einen Ausschnitt einer mehrfeldrigen integralen Brücke 1 in einer Ansicht. Auf den Bögen 5 sind Stützelemente 31 befestigt. Die Stützelemente 31 sind durch Schlitze 18 voneinander getrennt, damit die Tragwirkung der Bögen 5 nicht durch die Stützelemente 31 beeinflusst wird. Die Fig. 20 zeigt, dass die Stützelemente 31 seitlich auf den Bögen 5 befestigt sind. Zwischen den
Stützelementen 31 wird auf der Oberseite 8 der Bögen 5 ein Schüttmatenal 32 aufgebracht. Das Schüttmaterial 32 kann beispielsweise aus Kieskömern oder aus dem zur Herstellung der Fundamente 13 entnommenen Material des Baugrunds bestehen. Im Schüttmaterial 32 können Geogitter 33 angeordnet werden, um einen steileren Böschungswinkel ausbilden zu können. Auf dem Schüttmaterial 32 wird die Fahrbahnplatte 3 hergestellt. In der Fahrbahnplatte 3 werden Querfugen 17 hergestellt, damit bei Temperaturänderungen keine Kräfte in Längsrichtung der integralen Brücke 1 auftreten.
Die Herstellung einer beispielhaften integralen Brücke 1 mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer sechsten Ausführungsform ist in Fig. 21 und Fig. 22 dargestellt.
Die Fig. 21 zeigt einen Ausschnitt einer mehrfeldrigen integralen Brücke 1 in einer Ansicht. Auf den Bögen 5 sind Stützelemente 31 befestigt. Die Stützelemente 31 sind durch Schlitze 18 voneinander getrennt, damit die Tragwirkung der Bögen 5 nicht durch die Stützelemente 31 beeinflusst wird. Die Fig. 22 zeigt, dass die Stützelemente 31 seitlich auf den Bögen 5 befestigt sind. Zwischen den
Stützelementen 31 auf der Oberseite 8 der Bögen 5 werden Blöcke 34 hergestellt. Die Blöcke 34 können beispielsweise aus Leichtbeton, Gasbeton oder Schaumbeton hergestellt werden. An den Stellen, an denen Schlitze 18 zwischen den
Stützelementen 31 vorhanden sind, werden auch die Blöcke 34 durch Schlitze 18 voneinander getrennt. Das Herstellen von einem Schlitz 18 zwischen zwei
Blöcken 34 kann beispielsweise durch das Einlegen einer Weicheinlage aus extrudiertem Polystyrol erfolgen. Auf den Blöcken 34 wird der Fahrbahnbelag 35 aufgebracht. Der Fahrbahnbelag 35 besteht aus einer Asphaltmischung, die in der Lage ist, die Fugenöffnungen, die an den Schlitzen 18 infolge einer
Temperabsenkung auftreten, ohne Rissbildung aufzunehmen.
In einer alternativen Ausführungsform könnte auf die Ausbildung der seitlich auf den Bögen 5 angeordneten Stützelemente 31 verzichtet werden. In diesem Fall werden die Seitenflächen der Blöcke 34 bei der Herstellung durch Schalungselemente gestützt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform könnte auf die Ausbildung der Schlitze 18 zwischen den Blöcken 34 verzichtet werden. Diese alternative
Ausführungsform wird möglich sein, wenn die Blöcke 34 aus einem Material mit sehr geringer Zugfestigkeit, beispielsweise von 0,5 N/mm2, und einem niedrigen Elastizitätsmodul, beispielsweise von 3000 N/mm2, bestehen. Die geringe
Zugfestigkeit würde dazu führen, dass in den Blöcken 34 bei einer
Temperaturabsenkung Risse auftreten werden. Der geringe Elastizitätsmodul würde dazu führen, dass bei einem Temperaturanstieg nur geringe Druckkräfte in
Längsrichtung der integralen Brücke 1, die von den Widerlagern 2 aufgenommen werden müssen, auftreten würden.
In den Beispielen wurde die Herstellung von integralen Brücken 1 in Ortbetonbauweise mit einer Schalung, die von einem Traggerüst gestützt wird, beschrieben. Sinngemäß kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung von integralen Brücken 1 unter der Verwendung von Fertigteilelementen eingesetzt werden. Auch kann alternativ jedes andere gießfähige Material, das die Anforderungen in Bezug auf Statik und Festigkeit erfüllt, verwendet werden, beispielsweise„grüner Beton" der mit Zusätzen von Kalk- oder Dolomitsteinkörnern versetzt ist.
Liste der Bezeichnungen
1 Integrale Brücke
2 Widerlager
3 Fahrbahnplatte
4 Pfeiler
5 Bogen
6 Fußpunkt eines Bogens
7 Scheitel eines Bogens
8 Oberseite eines Bogens
9 Unterseite eines Bogens
10 Zugband
11 Endpunkt eines Zugbands
12 Unterstützung
13 Fundament
14 Bauteil
15 Oberseite eines Bauteils
16 Unterseite eines Bauteils
17 Querfuge
18 Schlitz
19 Stab
20 Festverankerung
21 Spannverankerung
22 Kopplung
23 Gleitlager
24 Aussparung
25 Nische
26 Rückseite des Widerlagers
27 Koppelfuge
28 Spanndrahtlitze
29 Hüllrohr
30 Arbeitsfuge
31 Stützelement
32 Schüttmaterial
33 Geogitter
34 Block
35 Fahrbahnbelag

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer integralen Brücke (1) aus bewehrtem Beton und mit einer Fahrbahnplatte (3), mindestens zwei Bögen (5) und mindestens einem Pfeiler (4), wobei die Brücke (1) abschnittsweise hergestellt wird, wobei vorab ein erstes Widerlager (2), der mindestens eine Pfeiler (4) und gegebenenfalls ein zweites Widerlager (2) errichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- in einem ersten Bauabschnitt ein erster Bogen (5) mit zumindest einem Zugband (10), das die Fußpunkte (6) des Bogens (5) miteinander verbindet, hergestellt wird, wobei ein Fußpunkt (6) des Bogens (5) verschieblich gelagert wird;
- das zumindest eine Zugband (10) so hoch angespannt wird, dass die, durch das Eigengewicht des Bogens (5) verursachten Horizontalkräfte an den Fußpunkten (6) des entsprechenden Bogens (5) von dem Zugband (10) aufgenommen werden;
- in zumindest einem weiteren Bauabschnitt zumindest ein weiterer Bogen (5) mit zumindest einem Zugband (10), das die Fußpunkte (6) des Bogens (5) miteinander verbindet, hergestellt wird, wobei ein Fußpunkt (6) des Bogens (5) verschieblich gelagert wird;
- gegebenenfalls vor oder während dem zumindest einen weiteren Bauabschnitt das zweite Widerlager (2) errichtet wird;
- das zumindest eine Zugband (10) so hoch angespannt wird, dass die, durch das Eigengewicht des Bogens (5) verursachten Horizontalkräfte an den Fußpunkten (6) des entsprechenden Bogens (5) von dem Zugband (10) aufgenommen werden;
- ein erster Endpunkt (11) des Zugbands (10) eines ersten Bogens (5) mit dem ersten Widerlager (2) und ein zweiter Endpunkt (11) des Zugbands (10) eines letzten Bogens (5) mit dem zweiten Widerlager (2) kraftschlüssig verbunden werden;
- die übrigen, jeweils angrenzenden Endpunkte (11) der Zugbänder (10)
kraftschlüssig miteinander verbunden werden; und
- die entsprechenden Fußpunkte (6) der Bögen (5) mit den Widerlagern (2) und dem mindestens einen Pfeiler (4) kraftschlüssig verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verbindung, vorzugsweise alle Verbindungen, eines/der Fußpunkte/s (6) mit dem mindestens einem Pfeiler (4) während eines Bauabschnitts der integralen Brücke (1) erfolgt/en.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine kraftschlüssige Verbindung, vorzugsweise alle kraftschlüssigen Verbindungen, von Endpunkten (11) der Zugbänder (10) während der abschnittsweisen Herstellung der integralen Brücke (1) erfolgt/en.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zugband (10), vorzugsweise alle Zugbänder (10), auf eine
Zugspannung von 80 N/mm2 bis 500 N/mm2, vorzugsweise von 100 N/mm2 bis 200 N/mm2 angespannt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endpunkt (11) eines Zugbandes (10) als Festverankerung (20) und/ oder dass ein Endpunkt (11) eines Zugbandes (10) als Spannverankerung (21) und/ oder dass ein Endpunkt (11) eines Zugbandes (10) als Kopplung (22) ausgebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Zugband (10) als Spannglied mit nachträglichem Verbund mit einem Hüllrohr (29), vorzugsweise aus Kunststoff, ausgebildet wird und dass das Spannglied nach dem Anspannen des Zugbands (10) mit Zementmörtel verpresst wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zugband (10) als externes Spannglied ausgebildet wird, wobei das Zugband (10) mit einem dauerhaften Korrosionsschutz, vorzugsweise während der abschnittsweisen Herstellung der integralen Brücke (1), ausgestattet oder aus einem nicht korrosionsgefährdeten Material, vorzugsweise aus
Glasfaserverbundwerkstoff oder Kohlefaserverbundwerkstoff, hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einem Bogen (5) Unterstützungen (12) hergestellt werden und dass auf den Unterstützungen (12) die Fahrbahnplatte (3) hergestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugband (10) so hoch vorgespannt wird, dass die durch das Eigengewicht des Bogens (5), der Unterstützungen (12) und der Fahrbahnplatte (3) an den Fußpunkten (6) des Bogens (5) verursachten Horizontalkräfte von dem Zugband (10) aufgenommen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
Querfugen (17) in der Fahrbahnplatte (3), insbesondere in seitlichen Auskragungen der Fahrbahnplatte (3), in einem Abstand von 1 m bis 10 m, vorzugsweise von 2 m bis 4 m hergestellt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Stäbe (19) aus Faserverbundwerkstoff und/ oder aus Edelstahl in der Fahrbahnplatte (3) angeordnet werden, wobei die Stäbe (19) die Querfugen (17) in einem rechten Winkel kreuzen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogen (5), die Unterstützungen (12) und der über dem Bogen (5) angeordnete Teil der Fahrbahnplatte (3) gleichzeitig in einem Bauteil (14) hergestellt werden, und dass in dem Bauteil (14) mit im Wesentlichen ebener Oberseite (15) Schlitze (18), die in Ebenen liegen, die normal zur Achse eines Zugbands (10) angeordnet sind, hergestellt werden, und dass die Schlitze (18) eine Tiefe aufweisen, die sich von der Oberseite (15) des Bauteils (14) bis zur Oberseite des Bogens (8) erstreckt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogen (5), die Unterstützungen (12) und der über dem Bogen (5) angeordnete Teil der Fahrbahnplatte (3) gleichzeitig in einem Bauteil (14) hergestellt werden und dass in dem Bauteil (14) mit im Wesentlichen ebener Oberseite (15) und mit im Wesentlichen ebener Unterseite (16) Schlitze (18), die in Ebenen liegen, die normal zur Achse eines Zugbands (10) angeordnet sind, hergestellt werden und dass die Schlitze (18) eine Tiefe aufweisen, die sich entweder von der Unterseite (16) des Bauteils (14) bis zur Unterseite (9) des Bogens (5) oder von der Oberseite (15) des Bauteils (14) bis zur Oberseite (8) des Bogens (5) erstreckt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauteil (14) eine Bewehrung aus Faserverbundwerkstoff und/ oder aus Edelstahl eingebaut wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Bögen (5) mit einem gemeinsamen Zugband (10)h ergestellt werden, wobei das Zugband (10) an seinem ersten Endpunkt (11) mit einem
Fußpunkt (6) des ersten Bogens (5) fest verbunden und bis nach dem Anspannen des Zugbands (10) an den übrigen Fußpunkten (6) der Bögen (5) verschieblich verbunden wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Bauabschnitt zumindest zwei Bögen (5) hergestellt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf den
Unterstützungen (12) eines Bogens (5) wiederum Bögen (5) mit geringerer
Bogenspannweite und mit Zugbändern (10) und die Fahrbahnplatte (3) hergestellt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in
Bereichen, die an Querfugen (17) angrenzen, die Verbundwirkung zwischen den Stäben (19) und der Fahrbahnplatte (3) ausgespart wird.
19. Integrale Brücke (1) aus bewehrtem Beton und mit mindestens zwei Bögen (5) und mindestens einem Pfeiler (4), wobei die Brücke (1) mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bogen (5) zumindest ein Zugband (10), das die Fußpunkte (6) des Bogens (5) miteinander verbindet, aufweist, wobei das Verhältnis von lichter Bogenspannweite zu lichtem Bogenstich einen Wert von größer als 2, bevorzugt größer als 4, noch bevorzugter größer als 6, am meisten bevorzugt größer als 8, aufweist.
20. Integrale Brücke (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verhältnis von lichter Bogenspannweite zu der Breite des zumindest einen Pfeilers (4) in Längsrichtung der Brücke (1) einen Wert von größer als 5, bevorzugt größer als 10, noch bevorzugter größer als 15, am meisten bevorzugt größer als 20, aufweist.
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