DE20016801U1 - Arch bridge - Google Patents
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Description
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der Firmathe company betreffend eineconcerning a
Bilfinger + Berger Bauaktiengesellschaft Carl-Reiß-Platz 1-5 68165 Mannheim Bilfinger + Berger Construction Company Carl-Reiß-Platz 1-5 68165 Mannheim
BogenbrückeArch bridge BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft eine Bogenbrücke mit mindestens einem bogenförmigen Obergurt und einem jeweils in der vertikalen Ebene darunterliegenden Untergurt, der über Hänger mit dem Obergurt verbunden ist.The invention relates to an arched bridge with at least one arched upper chord and a lower chord located in the vertical plane below it, which is connected to the upper chord via hangers.
Für Brücken, bei denen die Haupttragkonstruktion wegen des einzuhaltenden üchtraumprofiles oder aus ästhetischen Gründen nicht unterhalb der Fahrbahn angeordnet werden kann, wird oft ein Bogen über der Fahrbahn gewählt, wobei letztere als Zugband wirkt (Bow-String-Konstruktion). Dabei wird das Brückenbauwerk meist in Stahl (z.B. orthotrope Platte) oder als Verbundkonstruktion (Stahlträgerrost mit Betonplatte) ausgeführt.For bridges where the main load-bearing structure cannot be placed below the roadway due to the clearance profile that must be maintained or for aesthetic reasons, an arch above the roadway is often chosen, with the latter acting as a tension band (bow-string construction). The bridge structure is usually made of steel (e.g. orthotropic slab) or as a composite structure (steel girder grid with concrete slab).
Infolge des Bogenschubs muß das Deck große Zugkräfte aufnehmen, so daß sich in der meist schlaff bewehrten Betonplatte von Verbundkonstruktionen zwangsläufig Risse bilden. Ein Vorspannen solcher Verbundplatten hat sich wegen der Dehnungsbehinderung durch die Stahlträger als weitgehend unwirksam erwiesen und wird deshalb heute kaum mehr vorgesehen.As a result of the arch thrust, the deck has to absorb large tensile forces, so that cracks inevitably form in the usually loosely reinforced concrete slab of composite structures. Prestressing such composite slabs has proven to be largely ineffective due to the expansion restrictions caused by the steel beams and is therefore rarely used today.
Vor allem aber ist normaler, schweissbarer Baustahl (z.B. Fe E 355) zur Aufnahme großer Zugkräfte gegenüber Spannstahl (z.B. St. 1570/1770) verhältnismäßig ungünstig, da der Spannstahl eine rund 4,5 mal größere Festigkeit aufweist als Baustahl, aber nur rund 50 % teurer ist als letzterer.Above all, however, normal, weldable structural steel (e.g. Fe E 355) is relatively unfavourable for absorbing large tensile forces compared to prestressing steel (e.g. St. 1570/1770), since prestressing steel is around 4.5 times stronger than structural steel, but is only around 50% more expensive than the latter.
Es bietet sich daher an, das ganze Deck in Spannbeton auszuführen, das dank der Vorspannung rissefrei gehalten werden kann und auch bezüglich Robustheit, Ermüdungssicherheit, Unterhalt, Fahrkomfort (Schwingungen) und vor allem Wirtschaftlichkeit günstig erscheint.It is therefore advisable to construct the entire deck in prestressed concrete, which can be kept free of cracks thanks to the prestressing and also appears to be advantageous in terms of robustness, fatigue resistance, maintenance, driving comfort (vibrations) and, above all, cost-effectiveness.
A542 ■ BeschreibuiA542 ■ Description
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Da Bow-String-Brücken im Allgemeinen nicht auf einem festen Gerüst an Ort erstellt werden können, sind die Probleme eines optimalen Bauvorganges von entscheidender Bedeutung. Dies gilt sowohl für reine Stahl- oder Verbundbrücken, zufolge des größeren Eigengewichtes aber besonders für Brücken mit Betondeck. Grundsätzlich kommen Einschieben, Taktschieben, Einheben oder bei Brücken über dem Wasser- Einschwimmen in Frage. In all diesen Fällen spielt jedoch das Transportgewicht eine wichtige Rolle.Since bow-string bridges generally cannot be built on a fixed scaffold on site, the problems of an optimal construction process are of crucial importance. This applies to pure steel or composite bridges, but especially to bridges with concrete decks due to their greater deadweight. Basically, pushing in, incremental launching, lifting in or, in the case of bridges over water, floating in are possible. In all of these cases, however, the transport weight plays an important role.
Für eine Bogenbrücke über ein Gewässer wird nachfolgend ein beispielhafter Herstellungsablauf beschrieben. Er besteht im wesentlichen aus folgenden Bauphasen:An example of the construction process for an arched bridge over a body of water is described below. It essentially consists of the following construction phases:
Der Stahlbogen wird in konventioneller Weise an Land neben der Brückenstelle montiert.The steel arch is assembled in a conventional manner on land next to the bridge site.
Dieser Bogen wird mit einem horizontalen Zugband verbunden. Dieses besteht aus-einem Stahlrohr mit innen liegendem Spannglied. Dieses Zugband muß lediglich den vergleichsweise geringen Bogenschub des Stahlbogens und der später zu erstellenden Randträger des Decks aufnehmen.This arch is connected to a horizontal tension band. This consists of a steel tube with an internal tendon. This tension band only has to absorb the comparatively low arch thrust of the steel arch and the edge beams of the deck that will be built later.
Bogen und Zugband werden durch Kämpfer miteinander verbunden, die entweder vorbetoniert oder in Stahl ausgeführt werden.The arch and the tie bar are connected to each other by transoms, which are either pre-cast concrete or made of steel.
Das Transportgewicht beträgt daher nur einen Bruchteil des Eigengewichtes der fertigen Brücke. Im Falle einer beispielhaften (Spannweite 85 m) machte das Transportgewicht (ca. 290 t) nur rund 18 % des Brückeneigengewichts (ca. 1700 t) aus.The transport weight is therefore only a fraction of the deadweight of the finished bridge. In an example case (span 85 m), the transport weight (approx. 290 t) only accounted for around 18% of the bridge's deadweight (approx. 1700 t).
Der verhältnismäßig leichte Bogen mit Zugband wird alsdann mit einer der vorgenannten Methoden in seine endgültige Lage gebracht. Der Bogen wird zunächst mit großen Kränen angehoben und bis zum Ufer transportiert, wo dessen vordere Kämpfer auf ein Ponton aufgesetzt und mit diesem bis zum anderenThe relatively light arch with tension band is then brought into its final position using one of the methods mentioned above. The arch is first lifted with large cranes and transported to the shore, where its front beams are placed on a pontoon and transported with it to the other
A542-Seschreibung-GM.doc;; $i§nd: 27.0&ogr;&Tgr;00&iacgr;#&phgr;&idigr; &iacgr;##· .;. ·..* *..* *··* ···A542-Sescription-GM.doc;; $i§nd: 27.0&ogr;&Tgr;00&iacgr;#&phgr;&idigr;&iacgr;## · .;. ·..* *..* *··* ···
Ufer eingeschwommen werden. Zum Schluß wird die ganze Konstruktion mit zwei Kränen auf die vorbereiteten Stützen und Lager gesetzt.shore. Finally, the entire structure is placed on the prepared supports and bearings using two cranes.
Anschließend wird das Lehrgerüst für die Herstellung der Spannbeton-Randträger an dem Bogen mit Zugband aufgehängt.The falsework for the production of the prestressed concrete edge beams is then suspended from the arch with a tension band.
Nach dem Betonieren und sukzessiven Vorspannen der kräftigen Randträger wird deren Lehrgerüst teilweise demontiert und das restliche Deck - im vorliegenden Falle Querträger und Fahrbahnplatte - erstellt.After concreting and successive prestressing of the strong edge beams, their falsework is partially dismantled and the remaining deck - in this case cross beams and roadway slab - is constructed.
Da Bogenbrücken - wie übrigens auch Hängebrücken - vor allem im Bauzustand nicht in der Lage sind, große einseitige Lasten aufzunehmen, muß das Deck grundsätzlich symmetrisch vorgebaut werden. Dies kann von der Mitte aus in beiden Richtungen geschehen, wie dies bei Hängebrücken üblich ist. Vergleichsberechnungen haben aber gezeigt, daß ein gleichzeitiger Vorbau von beiden Kämpfern aus statisch und konstruktiv zweckmäßiger ist und vor allem auch die Arbeit der Unternehmung erleichtert.Since arched bridges - like suspension bridges - are not able to bear large one-sided loads, especially when under construction, the deck must always be built symmetrically. This can be done from the middle in both directions, as is usual with suspension bridges. Comparative calculations have shown, however, that a simultaneous build from both abutments is more statically and structurally expedient and, above all, makes the work of the contractor easier.
Anhand der Figuren 1-12 wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben.An embodiment is described below with reference to Figures 1-12 .
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Bogenbrücke, bestehend aus 2 bogenförmigen Obergurten (2), dem Untergurt (3) und den Hängern (4). Zwischen den Untergurten (3) sind die Querträger (5) sowie die Fahrbahnplatte (6) angeordnet. Die bogenförmigen Obergurt (2) sind mit den Untergurten (3) über die Kämpfer (7) verbunden. Die Bogenbrücke liegt auf Stützen (12), auf denen Lager (13) angeordnet sind, auf. Figure 1 shows the arched bridge according to the invention, consisting of 2 arched upper chords (2), the lower chord (3) and the hangers (4). The cross beams (5) and the deck plate (6) are arranged between the lower chords (3). The arched upper chords (2) are connected to the lower chords (3) via the imposts (7). The arched bridge rests on supports (12) on which bearings (13) are arranged.
Figur 2 zeigt ein Detail im Bereich der Kämpfer (7). Der bogenförmig Obergurt (2) stützt sich auf den Kämpfer (7) ab, der Untergurt (3) wirkt in dem Gesamt-Tragwerk als Zugelement, das ebenfalls im Kämpfer (7) einmündet. Im Bereich des Kämpfers (7) liegt die Brücke zunächst auf dem Lager (13), das wiederum auf der Stütze (12) angeordnet ist. Figure 2 shows a detail in the area of the transom (7). The arched upper chord (2) rests on the transom (7), the lower chord (3) acts as a tension element in the overall structure, which also ends in the transom (7). In the area of the transom (7), the bridge initially rests on the bearing (13), which in turn is arranged on the support (12).
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Die Figur 3 zeigt im Querschnitt einen Querträger (5). Auf dem Querträger (5) liegt die Fahrbahnplatte (6) auf und ist mit diesem monolythisch verbunden. Der Querträger (5) ist mit Spannbewehrung und schlaffer Bewehrung versehen. Figure 3 shows a cross-section of a cross-beam (5). The roadway slab (6) rests on the cross-beam (5) and is monolithically connected to it. The cross-beam (5) is provided with prestressing reinforcement and slack reinforcement.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Bogenbrücke (1) nahe dem höchsten Punkt der bogenförmigen Obergurte (2). Die beiden bogenförmigen Obergurte (2) sind über Querriegel (8) ausgesteift. An den Hangern (4) hängt jeweils der Untergurt (3), der ebenfalls mit Spannbewehrung und schlaffer Bewehrung hergestellt ist. Der Querträger (5) ist in die Untergurte (3) monolythisch eingebunden. Die Fahrbahnplatte (6) ist auf dem Querträger (5) angeordnet. Figure 4 shows a cross-section of the arched bridge (1) according to the invention near the highest point of the arched upper chords (2). The two arched upper chords (2) are stiffened by crossbars (8). The lower chord (3), which is also made with prestressed reinforcement and slack reinforcement, hangs from the hangers (4). The crossbeam (5) is monolithically integrated into the lower chords (3). The roadway slab (6) is arranged on the crossbeam (5).
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Bogenbrücke im Bereich der Stützen (12). Die Untergurte (3) sind im Bereich der Stützen verbreitert. Figure 5 shows a cross-section through the arch bridge according to the invention in the area of the supports (12). The lower chords (3) are widened in the area of the supports.
Figur 6 zeigt im Grundriss die Stütze (12) mit dem Hauptlager (13). Neben dem Hauptlager (13), das als Topflager ausbildet ist, sind insgesamt 4 Flachpressen angeordnet. Figure 6 shows a plan view of the support (12) with the main bearing (13). In addition to the main bearing (13), which is designed as a pot bearing, a total of 4 flat presses are arranged.
Die Figuren 7-12 zeigen beispielhaft den Montagevorgang der erfindungsgemäßen Bogenbrücke über einem Fluss oder Hafenbecken. Die Bögen (2) werden zusammen mit den Montageuntergurten (3a) in diesem Fall Spannbewehrungselemente, die in einem Stahlrohr angeordnet sind, mit den Hangern (4) und nicht sichtbaren Kämpferaussteifungselementen (11) verbunden. 2 Bögen sind also über die Querriegel (8) und die Kämpferaussteifungselemente (11) miteinander verbunden. Dieser Verschubmodul wird mit Hilfe der Kräne (15) in Richtung des Flussbettes verschoben. Dann wird zunächst die eine Seite der Brücke auf den Ponton (14) aufgelagert und der Verschiebevorgang mit Hilfe des Ponton (14) auf die andere Flussseite vorgenommen. Beidseitig wird die Verschubeinheit an die beiden Kräne (15) angehängt und schließlich beidseitig auf den Stützen bzw. Lagern (12 und 13) abgesetzt. Figures 7-12 show an example of the assembly process of the arched bridge according to the invention over a river or harbor basin. The arches (2) are connected to the hangers (4) and invisible transom reinforcement elements (11) together with the assembly bottom chords (3a), in this case prestressing reinforcement elements arranged in a steel tube. 2 arches are thus connected to one another via the crossbars (8) and the transom reinforcement elements (11). This sliding module is moved in the direction of the river bed using the cranes (15). Then one side of the bridge is first placed on the pontoon (14) and the sliding process is carried out to the other side of the river using the pontoon (14). The sliding unit is attached to the two cranes (15) on both sides and finally set down on the supports or bearings (12 and 13) on both sides.
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