EP3673113B1 - Verfahren zur herstellung einer integralen brücke und integrale brücke - Google Patents

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EP3673113B1
EP3673113B1 EP18752087.9A EP18752087A EP3673113B1 EP 3673113 B1 EP3673113 B1 EP 3673113B1 EP 18752087 A EP18752087 A EP 18752087A EP 3673113 B1 EP3673113 B1 EP 3673113B1
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EP
European Patent Office
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arch
tie rod
produced
arches
tension
Prior art date
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EP3673113A1 (de
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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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    • 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
    • E01D4/00—Arch-type bridges
    • 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
    • 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.
  • Bridges without bearings and road crossings are referred to as integral bridges.
  • the global trend in bridge construction is clearly moving towards integral construction because bearings and roadway transitions are wearing parts that need to be replaced at regular intervals.
  • the width of the pillars on Roman bridges is very large.
  • the large width of the pillars required a lot of material, but had the advantage that one arch could be manufactured one after the other.
  • the high weight of the pillars meant that the horizontal forces from the dead weight of the last arch made could be introduced into the foundations.
  • a further reduction in the amount of material used in arched bridges is possible if the width of the pillars is reduced.
  • the integral foreland bridge of the Stadsbrug Nijmegen on the north side of the Waal River has 16 arches and a length of 680 m.
  • the first and last arches are each firmly connected to the almost immovable abutments with a base point.
  • the other arch bases are supported on pillars. There are no bearings and no road crossings in the bridge.
  • the connections between the arches, the abutments and the pillars are designed to be rigid.
  • Aerated concrete is arranged on the arches, which forms the support for the road slab.
  • the road slab has transverse joints at regular intervals.
  • the reinforced concrete arches have a span of 42.50 m, a span of 5.30 m and thus a ratio of arch span to arch span of 8.0.
  • the pillars must be wide enough to accommodate traffic loads arranged in fields.
  • a bridge with horizontal tension bands is described, for example, in the book " Handbook for reinforced concrete construction", edited by Friedrich Ignaz Edler von Emperger, sixth volume: Bridge construction, second edition, Wilhelm Ernst & Sohn Berlin publishing house, 1911 on pages 642 to 644 .
  • the railway bridge "Elevated Railway to the New Valby Gas Works near Copenhagen” is a reinforced concrete structure with a total length of 565.6 m.
  • transverse joints were arranged at intervals of approximately 55 m.
  • a fixed point was created between two transverse joints in the form of a double pillar stiffened by a truss structure.
  • the arches arranged in the longitudinal direction of the bridge under the deck slab are approximately 9.7 m long.
  • the bases of the arches are connected to each other by drawstrings.
  • the double pillars which act as fixed points, are rigidly connected to the foundations.
  • the remaining pillars were designed as pendulum rods with joints at the base points and at the upper connection points to the arches.
  • a major disadvantage in the DE 539 580 The construction method described for erecting an arch bridge is the high tensile forces that are introduced into the abutments when the tension bands are pre-tensioned and when the temperature in the tension bands drops. These tensile forces act at a great height above the foundations and therefore cause high bending moments that have to be absorbed by the abutment and the foundations. The abutments and foundations therefore have to be very solid.
  • Another disadvantage is the complex production. For longer bridges, additional temporary supports are required to keep the pre-fabricated tension bands in a horizontal position because the sag of a pre-stressed tension band due to its own weight is known to depend on the length. Another disadvantage is that temporary tension straps are required during the construction of the arch bridge if it is constructed in sections. Manufacturing in one construction phase will only be economical for short-length bridges.
  • the present invention solves this problem by providing a method for producing an integral bridge according to claim 1.
  • Advantageous developments of the invention are defined in the subclaims.
  • integral bridges of great length can be produced in sections without having to take additional technically complex, time-consuming and/or expensive measures to absorb the horizontal forces from the arches' own weight, as described above. Furthermore, with such bridges it is impossible for the failure of one arch to cause the entire bridge to collapse.
  • the drawstrings do not have to be supported in a technically complex manner during production but can be introduced at the best time and adjusted in relation to the horizontal forces that occur.
  • At least one connection, preferably all connections, of one of the base points with the at least one pillar takes place during a construction phase of the integral bridge.
  • At least one non-positive connection takes place between end points of the tension straps during the section-by-section production of the integral bridge.
  • At least one tension band is advantageously tensioned to a tension of 80 N/mm 2 to 500 N/mm 2 , preferably of 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 is designed as a tension anchor and/or an end point of a tension band is designed as a coupling.
  • a tension band is advantageously formed as a tensioning member with subsequent bonding 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 designed as an external tendon, the tension band being equipped with permanent corrosion protection, preferably during the section-by-section production of the integral bridge, or made from a material that is not at risk of corrosion, preferably from glass fiber composite material or carbon fiber composite material.
  • supports are expediently produced on at least one arch and the road slab is produced on the supports.
  • the tension band is advantageously tensioned so high that the horizontal forces caused by the own weight of the arch, the supports and the road slab at the base points of the arch are absorbed by the tension band.
  • Transverse joints are expediently produced in the carriageway slab, in particular in lateral projections of the carriageway slab, at a distance of 1 m to 10 m, preferably from 2 m to 4 m.
  • rods made of fiber composite material and/or stainless steel are particularly useful to install rods made of fiber composite material and/or stainless steel in the carriageway slab where the rods cross the transverse joints.
  • the arch, the supports and the part of the roadway slab arranged above the arch are simultaneously produced in one component, and in the component with a substantially flat upper side there are slots which lie in planes that are normal to the axis of a Tension bands are arranged, manufactured, and the slots have a depth that extends from the top of the component to the top of the arch.
  • the arch, the supports and the part of the roadway slab arranged above the arch are simultaneously produced in one component, and slots are formed in the component with a substantially flat top and a substantially flat bottom, which are in planes are located normal to the axis of a tension band, and the slots have a depth that extends either from the bottom of the component to the bottom of the arch or from the top of the component to the top of the arch.
  • Reinforcement made of fiber composite material and/or stainless steel is expediently installed in the component.
  • two or more arches are connected with a common tension band, which is firmly connected at its first end point to a base point of the first arch and is slidably connected at its second end point to a base point of the last arch.
  • At least two arches are produced in at least one construction phase.
  • arches with a smaller arch span and with tension straps and the roadway slab are produced on the supports of an arch.
  • the “first arch” is basically produced in a first construction phase, the “second arch” in a second construction phase, etc., and the “last arch” in a final construction phase.
  • construction phase always refers to the production of at least one arch.
  • Terms such as “left” or “right” refer to the representation in the figures. Basically, the enumerations (e.g. “first” endpoint, “second” endpoint, etc.) are to be viewed as from left to right in relation to the figures.
  • the terms "field”, “fields”, etc. refer to a bridge section(s) between two pillars or between a pillar and an abutment.
  • a first abutment 2 and a pillar 4 is required in a first step.
  • a second abutment 2 can be constructed simultaneously with the production of the first arch 5 or also in advance in the first step.
  • An integral bridge 1 manufactured using a method according to the present invention may also have more than two abutments 2, for example if the bridge has a fork in the roadway.
  • the first arch 5 is placed on a formwork and a supporting structure, which is in Fig. 1 are not shown for the sake of clarity.
  • 5 supports 12 and then a roadway slab 3 with transverse joints 17 can be produced on a top side 8 of the first arch.
  • Rods 19, which cross the transverse joints 17 at an approximately right angle, are installed in the carriageway slab 3.
  • the supports 12 and the road slab 3 shown are to be viewed as exemplary.
  • a person skilled in the art knows alternative designs of the supports 12, for example a wide variety of supporting structures, pillars or full-surface filling with material, such as concrete, can be used.
  • a person skilled in the art will know alternative configurations of the roadway slab 3, for example several (roadway) levels can be used for vehicles, people, track alignments, tracks or rails.
  • the base point 6 of the first arch 5, which is arranged next to the first abutment 2, is connected to the first abutment 2 in a rigid manner during the production of the first arch 5.
  • the creation of a rigid connection is easily possible, for example in reinforced concrete construction, via connecting reinforcement protruding from the abutment 2.
  • a tension band 10 is installed between the base points 6 of the first arch 5.
  • the tension band 10 is at its first end point (11).
  • the first abutment 2 is immovably connected to a fixed anchoring 20, i.e. non-positively.
  • the tension band 10 is preferably equipped with a tension anchor 21 above the pillar 4.
  • the tension band 10 can, for example, be designed as an external tendon made of high-strength prestressing steel in a plastic cladding tube. External tendons are proven construction elements that can be designed with fixed anchors 20, tension anchors 21 and couplings 22.
  • the Fig. 2 shows that the base point 6 of the first arch 5 arranged above the pillar 4 can be stored on a plain bearing 23 in the construction state.
  • a cylindrical recess 24 can be arranged in the right foot point 6 of the first arch 5.
  • the tensile force in the tension band 10 can be increased slightly, for example, via a hydraulic press mounted on the tension anchor 21, which to a further displacement of the right foot point 6 of the arch 5, leads to a further lifting of the apex 7 and to a bending stress on the first arch 5 with corresponding bending moments.
  • a second arch 5 which in the present example is the last arch 5, is placed between the pillar 4 and an in Fig. 5 right, second abutment 2 built.
  • the in Fig. 5 right, second base point 6 of the second arch 5 is firmly connected to the second abutment 2.
  • Fig. 3 is shown that the in Fig. 5 left, first base point 6 of the second arch 5 is slidably supported on the pillar 4 by a plain bearing 23.
  • the supports 12 and the roadway slab 3 with transverse joints 17 can then be produced on the top side 8 of the second arch 5.
  • a tension band 10 is installed between the base points 6 of the second arch 5.
  • the tension band 10 is connected with a fixed anchor 20 to the first base point 6 of the second arch 5 in an immovable manner, i.e. in a non-positive manner.
  • a tension anchor 21 is preferably formed on the back 26 of the second abutment 2.
  • the Fig. 4 shows a tension anchor 21, which is arranged in a niche 25 on the back 26 of the abutment 2.
  • the arrangement of the tension anchor 21 on the back 26 of the abutment 2 is advantageous because the tensioning press required to tension the tension band 10, which has a length of 1.0 m, for example, can be easily mounted there behind the tension anchor 21.
  • a cylindrical recess 24 can be provided for this purpose so that the tension band 10 can be guided through the abutment 2 to the back 26 of the abutment 2. If that's in the Figs.
  • tension band 10 is tensioned on the tension anchor 21, the first base point 6 of the second arch 5, which is supported on the pillar 4, shifts by a few millimeters to the right and the underside 9 of the second arch 5 will lift off from the formwork.
  • the niche 25 on the back 26 of the second abutment 2 is then preferably switched on and filled with grout in order to ensure corrosion protection of the tension anchor 21 and the tension band 10.
  • the second, in Fig. 5 right, end point 11 of the tension band 10 of the second, i.e. last in the present example, arch 5 is thus non-positively connected to the second abutment 2.
  • the tension in the tension band 10 should be 150 N/mm 2 after tensioning.
  • the tension in the tension band 10 can be applied to the known horizontal force Base points 6 of an arch 5 can be advantageously adjusted over the surface, i.e. the cross section, of the tension band 10.
  • the base points 6 of the arches 5 and the end points 11 of the tension straps 10 do not change their position when the temperature drops.
  • a decrease in temperature leads to an increase in tension in the tension bands 10.
  • the abutments 2 for example connected to a dam, do not change their position when the temperature rises or falls. Therefore, a road slab 3 arranged between the abutments 2 cannot change its overall length when a temperature difference occurs compared to the temperature during production.
  • transverse joints 17 can be formed.
  • the carriageway slab 3 has seven transverse joints 17.
  • the rods 19 may be necessary in order to transmit braking forces caused by vehicles or trains on the integral bridge 1 via the carriageway slab 3 into the abutments 2 and, to a smaller extent, into the apexes 7 of the arches 5. Without the rods 19, the braking forces could be introduced into the arches 5 via bending from the supports 12. However, the transfer of braking forces via bending is unfavorable because it would require the formation of high cross sections in the supports 12 and the arches 5. The formation of high cross sections in turn requires a lot of material consumption and therefore incurs high costs. Transferring the braking forces via tensile and compressive forces in the rods 19 is significantly cheaper than transferring them via bending in the supports 12 and the arches 5.
  • the rods 19 are preferably not connected to the road slab in the transverse joints 17. Braking forces are then only absorbed by the bars 19 at the transverse joints 17. Between the transverse joints 17, the normal forces caused by the braking forces in the bars 19 are introduced from the bars 19 into the roadway slab 3 via a composite effect.
  • the Fig. 6, Fig. 7 and Fig. 8 show a schematic representation of the distortions in the carriageway slab 3 or in the bars 19 when the temperature in the integral bridge 1 drops.
  • the temperature-related distortions in the carriageway slab 3 are in Fig. 6 shown.
  • a reduction in temperature leads to a uniform negative distortion in the carriageway slab 3, which is equal to the product of the temperature expansion coefficient of the carriageway slab 3 and the temperature difference.
  • the negative distortions in the carriageway slab 3 lead to an increase in the width of the transverse joints 17.
  • the initial width of the transverse joints 17 must be selected depending on the ambient temperature during the production of the carriageway slab 3 so that there is no maximum increase in temperature in the carriageway slab 3 complete closing of the transverse joints 17. Closing the transverse joints 17 would cause the road slab 3 to act as a pressure member in the longitudinal direction. A further increase in temperature after the transverse joints 17 have been closed would lead to high normal pressure forces in the roadway slab 3.
  • abutments 2 are immovable, they represent 5 fixed points, just like the apexes 7 of the arches.
  • the temperature-related ones Distortions in the carriageway slab 3 must be compensated for by elastic distortions in the bars 19 at the transverse joints 17.
  • Fig. 7 shows in a schematic representation that greater elastic distortions occur at the transverse joints 17 than in the other areas of the rods 19, which are connected to the road slab 3.
  • the integral of the temperature-related distortions and the elastic distortions over a length x must be equal to zero both between the fixed points and over the entire bridge length.
  • the tensile force that occurs in the bars 19 when the temperature drops can be reduced if the bonding effect between the bars 19 and the road slab 3 is partially eliminated. This can be achieved, for example, by pushing plastic pipes over the bars in certain areas before the concrete is poured in to produce the roadway slab 3.
  • the Fig. 8 shows one of the Fig. 7 Corresponding representation 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 roadway slab 3 has been eliminated in large areas.
  • the rods 19 are in direct contact with the concrete only at the two abutments 2 and at six points on the roadway slab 3, which lie in the middle between two transverse joints 17.
  • connection is interrupted, for example, by pushing plastic pipes onto the rods 19 before the concrete is poured in to produce the road slab 3.
  • This alternative embodiment ensures that the tensile forces in the rods 19 are significantly reduced when the temperature drops, as can be seen from a comparison of Fig. 7 and Fig. 8 can be recognized.
  • the width of the transverse joints 17 is chosen to be large enough so that when the temperature rises, no direct contact occurs between the parts of the road slab 3 separated by a transverse joint 17, the increase in elastic Distortions in the bars 19 are favorably influenced by the removal of the bond between the bars 19 and the road slab 3, similar to the case of the temperature reduction.
  • Traffic loads that act on an integral bridge 1 in a field are advantageously absorbed in an integral bridge 1 produced according to the method according to the invention by forces in the tension straps 10 and only to a lesser extent by bending moments in the pillars 4.
  • a load of traffic on the right field i.e. the second arch 5, which is in Fig. 5
  • the bridge shown is forwarded from the deck slab 3 into the second arch 5 by the supports 12.
  • the vertical components of the compressive forces are directed into the pillar 4 and the abutment 2.
  • the horizontal components of the compressive forces produce an increase in the tensile force in the tension band 10 of the right field and a reduction in the tensile force in the tension band 10 of the left, unloaded field.
  • the bending stress on the pillar 4 is low.
  • the Fig. 9 shows the previously erected abutments 2 and pillars 4 and the production of the first construction phase of the integral bridge 1.
  • the arch 5, the supports 12 and the road slab 3 are simultaneously in a component 14 with a flat top 15 and a flat bottom 16 on a formwork and a Supporting framework, which for the sake of clarity in Fig. 9 is not shown, built.
  • the arch 5 is a component of the component 14 and is formed by slots 18 made in the component, the dimensions of the arch 5 resulting from the depth of the slots 18 in the component.
  • the slots 18 can be realized by formwork elements or lost inserts made of a soft material, such as extruded polystyrene, during the production of the component 14.
  • a soft material such as extruded polystyrene
  • the in Fig. 9 is shown in dashed lines, four slots 18, which extend from the underside 16 of the component 14 to the underside 9 of the sheet 5, are arranged.
  • Four more slots 18 from the Top 15 of the component 14 extends to the top 8 of the sheet 5 are arranged in the first sheet 5.
  • the first construction phase does not end above the pillar 4, but only ends in the second field at a coupling joint 27.
  • This has the advantage that the coupling joint 27 is not arranged above the statically highly stressed point above the pillar 4.
  • the in Fig. 13 The section shown shows that the roadway slab 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 arch 5 is in Fig. 13 marked by a horizontal dashed line.
  • Statically effective for transferring loads from dead weight and traffic are in the in Fig. 13 shown cross-section only the cross-sectional area of the arch 5 and the tension bands 10.
  • the material arranged under the underside 9 of the arch 5, in particular concrete does not contribute to load transfer.
  • producing the component 14 with a flat underside 16 can have advantages in terms of construction.
  • the material arranged under the underside 9 of the arch 5, in particular concrete protects the tension straps 10 from environmental influences and vandalism.
  • the in Fig. 14 The section shown runs through a slot 18 which extends from the underside 16 of the component 14 to the underside 9 of the sheet 5.
  • transverse joints 17 are preferably arranged in the projecting areas of the roadway slab 3 in order to enable the constraint-free longitudinal expansion of the cantilevered parts of the roadway slab 3 when the temperature drops or increases.
  • the longitudinal reinforcement of the roadway slab 3 is not guided through the slots 18 and the transverse joints 17. The reinforcement therefore does not introduce any normal forces into the abutments 2 as a result of a temperature increase or a decrease in temperature in the integral bridge 1.
  • the tension bands 10 are made from tendons with subsequent bonding.
  • the tension wire strands are arranged in cladding tubes 29, for example made of polyethylene, which are connected to the concrete of the component 14.
  • the Fig. 13 and 14 show that four tension straps 10 running in the longitudinal direction of the integral bridge 1 are laid in the component 14.
  • a reinforcement made of fiber composite material, which is preferably used, is in the in Fig. 13 and 14 Cross sections shown are not shown for the sake of clarity. The use of reinforcement made of fiber composite material is advantageous because such reinforcement is not at risk of corrosion.
  • the Fig. 9 shows that the tension straps 10 can be installed on the back 26 of the abutment 2 with a fixed anchor 20.
  • the tension bands can each have a coupling 22.
  • the couplings 22 enable the tension straps 10 to be tensioned in the first construction phase and serve as fixed anchors 20 for the tension straps 10 of the second construction phase.
  • the tension straps 10 of the first construction phase are tensioned to 75% of the planned force.
  • the supporting frame is then lowered.
  • Lowering the support structure activates the arch 5 - tension band 10 - load-bearing effect and is associated with an increase in the force in the tension bands 10 to the planned force and a slight deformation of the pillar 4 to the right.
  • the pillar 4 is then brought back into the vertical position, for example with the help of the hydraulic presses mounted on the couplings 22.
  • the cladding tubes 29 of the tension bands 10 can then be filled with cement mortar in order to produce the bond between the tension wire strands 28 and the component 14.
  • the tension bands 10 are immovably connected to the component 14 over the pillar 4 and also to the pillar 4 via connecting reinforcement.
  • the static connection of the tension bands 10 with the component 14 via the hardened grout is sufficient.
  • the construction of a second construction phase is in progress Fig. 10 shown.
  • the second construction phase extends from the first coupling joint 27 to a second coupling joint 27.
  • the formwork for the component 14 is produced on a supporting structure.
  • the reinforcement made of fiber composite material is then installed and the tension bands 10 are manufactured.
  • the tension bands 10 are anchored to the couplings 22 of the first coupling joint 27 and equipped with couplings 22 at the second coupling joint 27. Slots 18 and transverse joints are made.
  • the concrete is then poured in. After the concrete of the second construction phase has hardened, the tension straps 10 are tensioned and the further work steps are carried out as in the first construction phase.
  • the construction of a third construction phase is in progress Fig. 11 shown.
  • the tension straps 10 of the third construction phase are on the first, in Fig. 11 left, end point 11 of the third construction phase is attached to the couplings 22 of the second coupling joint 27 and at the second, in Fig. 11 right, end point 11 equipped with a tension anchor 21.
  • the Fig. 12 shows that under the second, in Fig. 11 right, base point 6 of the third arch 5, a plain bearing 23 should be installed in order to ensure that when the support frame is lowered, the horizontal force occurring at the second base point 6 of the third arch 5 is introduced into the tension straps 10 and not into the immovable abutment 2.
  • a horizontal construction joint 30 is preferably created at the height of the plain bearing in order to enable the hydraulic presses to be attached to the clamping anchors 21.
  • the next step involves concreting the third construction phase. You then have to wait until the concrete of the third construction phase has the required strength to lower the supporting structure. After lowering the supporting structure and tightening the tension band 10, the upper section of the abutment 2 is preferably reinforced and concreted.
  • the second base point 6 of the third arch 5 with connecting reinforcement should be anchored back into the abutment 2 in order to ensure that tensile forces from a drop in temperature can be introduced into the right abutment 2 by the tension bands 10.
  • the plain bearing 23 under the second base point 6 of the third arch 5 becomes ineffective in the course of completing the abutment 2 because it is surrounded by concrete.
  • FIG. 15 shows a section of a multi-field integral bridge 1, which is manufactured in construction phases of one field each.
  • Coupling joints 27, in which the couplings 22 can be installed, are arranged above the pillars 4.
  • Slots 18 are made in the coupling joints 27.
  • a component 14 has a flat top 15 in each field.
  • the curved underside 16 of the component 14 is identical to the underside 9 of an arch 5.
  • the production of the curved underside 16 of the component is complex because a curved formwork has to be produced. The increased workload however, enable the production of an integral bridge 1 with reduced use of materials.
  • the tension straps 10 are partially arranged outside the component 14.
  • the tension bands 10 can be produced as external tendons with monostrands in a cladding tube 29, for example made of plastic. A final filling of the cladding pipes 29 with cement mortar is not necessary because the connection of the end points 11 of the tension bands 10 to the base points 6 of the arches 5 is established by the couplings 22 set in concrete.
  • the Fig. 16 shows a pre-built abutment 2, a pillar 4 and the production of the first construction phase of the integral bridge 1.
  • Tension bands 10 are installed between the base points 6 of the arch 5 and are designed as external tendons. The tension straps 10 have a fixed anchoring 20 in the abutment and a coupling 22 above the pillar 4.
  • components 14 with a flat top 15 and a flat bottom 16 are erected in these four sections on a formwork and a supporting structure.
  • the first sheet 5 is the same as in the previous examples, in Fig. 16 the arch 5 with the largest arch span.
  • the load-bearing effect in these components 14 is the same as in Fig. 9 illustrated embodiment.
  • tension straps 10 which have a fixed anchoring 20 above the abutment 2 and a coupling 22 at the coupling joint 27 above the pillar 4 between the first and second construction phase.
  • the arrangement of a plain bearing 23 between the component 14 and the abutment 2 is advantageous in order to increase the deformation possibility of the first two, in Fig. 16 left, components 14 when lowering the support frame and when tensioning the tension straps 10.
  • the deformation possibility on the second, in Fig. 16 right, end of the first construction phase is guaranteed by the flexibility of the supports 12 and the pillar 4.
  • the tensioning of the tension bands 10 of the arch 5, which extends from the abutment 2 to the first pillar 4, and the tension bands 10 in the components 14 will advantageously take place gradually at the same time as the support frame is lowered.
  • the pillar 4 and the support 12 arranged under the coupling joint 27 will be in the planned vertical position again. While the support frame is being lowered and the tension straps 10 are being tightened, slight horizontal displacements of the pillar 4 and the support 12 under the coupling joint 27 can occur, but these can be easily absorbed by these flexible support elements.
  • the Fig. 17 shows the production of a second construction phase, which is carried out similarly to the production of the first construction phase. The only difference is that the tension straps 10 are anchored to the couplings 22 of the first construction phase and not to fixed anchors 20.
  • the completed integral bridge 1 with six fields or construction phases is in Fig. 18 shown.
  • the last sheet 5 is the same as in the previous examples, in Fig. 18 the arch 5 with the larger arch span of the in Fig. 18 shown furthest to the right.
  • the Fig. 19 shows a section of a multi-span integral bridge 1 in a view.
  • Support elements 31 are attached to the arches 5.
  • the support elements 31 are separated from each other by slots 18 so that the load-bearing effect of the arches 5 is not influenced by the support elements 31.
  • the Fig. 20 shows that the support elements 31 are attached laterally to the arches 5.
  • a bulk material 32 is applied between the support elements 31 on the top side 8 of the sheets 5.
  • the bulk material 32 can consist, for example, of gravel grains or of the material taken from the subsoil to produce the foundations 13.
  • Geogrids 33 can be arranged in the bulk material 32 in order to be able to form a steeper slope angle.
  • the road slab 3 is produced on the bulk material 32.
  • Transverse joints 17 are created in the carriageway slab 3 so that no forces occur in the longitudinal direction of the integral bridge 1 when temperature changes.
  • the Fig. 21 shows a section of a multi-span integral bridge 1 in a view.
  • Support elements 31 are attached to the arches 5.
  • the support elements 31 are separated from each other by slots 18 so that the load-bearing effect of the arches 5 is not influenced by the support elements 31.
  • the Fig. 22 shows that the support elements 31 are attached laterally to the arches 5.
  • Blocks 34 are produced between the support elements 31 on the top 8 of the arches 5.
  • the blocks 34 can be made, for example, from lightweight concrete, aerated concrete or foam concrete. At the points where slots 18 are present between the support elements 31, the blocks 34 are also separated from one another by slots 18.
  • Creating a slot 18 between two blocks 34 can be done, for example, by inserting a soft insert made of extruded polystyrene.
  • the road surface 35 is applied to the blocks 34.
  • the road surface 35 consists of an asphalt mixture that is able to accommodate the joint openings that appear in the slots 18 as a result of a drop in temperature without cracking.
  • the support elements 31 arranged laterally on the arches 5 could be dispensed with. In this case will be the side surfaces of the blocks 34 are supported by formwork elements during manufacture.
  • the formation of the slots 18 between the blocks 34 could be dispensed with.
  • the blocks 34 are made of a material with a very low tensile strength, for example 0.5 N/mm 2 , and a low modulus of elasticity, for example 3000 N/mm 2 .
  • the low tensile strength would lead to cracks appearing in the blocks 34 when the temperature drops.
  • the low modulus of elasticity would mean that only small compressive forces would occur in the longitudinal direction of the integral bridge 1, which would have to be absorbed by the abutments 2, if the temperature increased.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer integralen Brücke 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 Alcántara 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 Totaleinsturz 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 Horizontalschub 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 auch noch auf das Dokument KR 2011 0067942 A zu verweisen, das eine Brücke aus zwei unterspannten Bogensegmenten offenbart.
  • 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. 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 weiteren Zugband, das die Fußpunkte des weiteren Bogens miteinander verbindet, hergestellt wird, wobei ein Fußpunkt des weiteren Bogens verschieblich gelagert wird;
    • gegebenenfalls vor oder während dem zumindest einen weiteren Bauabschnitt das zweite Widerlager errichtet wird;
    • das zumindest eine weitere Zugband des zumindest einen weiteren Bogens so hoch angespannt wird, dass die, durch das Eigengewicht des Bogens verursachten Horizontalkräfte an den Fußpunkten des entsprechenden Bogens von dem weiteren Zugband aufgenommen werden;
    • ein erster Endpunkt des Zugbands des ersten Bogens mit dem ersten Widerlager und ein zweiter Endpunkt des weiteren 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 solchen 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.
  • Vorteilhaft 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.
  • Vorteilhaft 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.
  • Vorteilhaft 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.
  • Vorteilhaft 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.
  • 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 Ader 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 Temperaturabsenkung;
    • 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. 11;
    • 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 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 integralen Brücke gemäß einer fünften Ausführungsform;
    • Fig. 20 einen Schnitt längs der Linie XX-XX der Fig. 19;
    • Fig. 21 eine Ansicht einer 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 mehrfeldrigen 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 11 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 Schüttmaterial 32 aufgebracht. Das Schüttmaterial 32 kann beispielsweise aus Kieskörnern 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. 1 Integrale Brücke
    2. 2 Widerlager
    3. 3 Fahrbahnplatte
    4. 4 Pfeiler
    5. 5 Bogen
    6. 6 Fußpunkt eines Bogens
    7. 7 Scheitel eines Bogens
    8. 8 Oberseite eines Bogens
    9. 9 Unterseite eines Bogens
    10. 10 Zugband
    11. 11 Endpunkt eines Zugbands
    12. 12 Unterstützung
    13. 13 Fundament
    14. 14 Bauteil
    15. 15 Oberseite eines Bauteils
    16. 16 Unterseite eines Bauteils
    17. 17 Querfuge
    18. 18 Schlitz
    19. 19 Stab
    20. 20 Festverankerung
    21. 21 Spannverankerung
    22. 22 Kopplung
    23. 23 Gleitlager
    24. 24 Aussparung
    25. 25 Nische
    26. 26 Rückseite des Widerlagers
    27. 27 Koppelfuge
    28. 28 Spanndrahtlitze
    29. 29 Hüllrohr
    30. 30 Arbeitsfuge
    31. 31 Stützelement
    32. 32 Schüttmaterial
    33. 33 Geogitter
    34. 34 Block
    35. 35 Fahrbahnbelag

Claims (18)

  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 weiteren Zugband (10), das die Fußpunkte (6) des weiteren Bogens (5) miteinander verbindet, hergestellt wird, wobei ein Fußpunkt (6) des weiteren Bogens (5) verschieblich gelagert wird;
    - gegebenenfalls vor oder während dem zumindest einen weiteren Bauabschnitt das zweite Widerlager (2) errichtet wird;
    - das zumindest eine weitere Zugband (10) des zumindest einen weiteren Bogens (5) so hoch angespannt wird, dass die, durch das Eigengewicht des Bogens (5) verursachten Horizontalkräfte an den Fußpunkten (6) des entsprechenden Bogens (5) von dem weiteren Zugband (10) aufgenommen werden;
    - ein erster Endpunkt (11) des Zugbands (10) des ersten Bogens (5) mit dem ersten Widerlager (2) und ein zweiter Endpunkt (11) des weiteren 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)hergestellt 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.
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