DE2120377A1 - Rohrhängebrücke und Verfahren zur Brückenmontage - Google Patents

Description

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Willy Loranz

Patent.*.-wa:t

Mathias Streif f A. G. 8035 Gauting · 2120377 Schwanden Gl./Schweiz

Rohrhängebrüeke und Verfahren zur Brückenmontage

Die Erfindung "betrifft eine Rohr-Hängebrücke mit in zwei schräg nach oben verlaufenden Ebenen verspannten, an zwei Tragkabeln befestigten Hängeseilen sowie ein Verfahren zur Hontage von Hängebrücken.

Rohr-Hängebrücken haben sich in letzter Zeit aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit immer mehr bei Projekten der Wasser- und Gasversorgung, im Zuge von Erdgas- und Erdölleitungen sowie für Abwasser-Rohrsysteme durchgesetzt.

Derartige Brücken weisen dabei entweder Tragkabel mit senkrecht verlaufenden Hängeseilen, welche an den Rohren angreifen sowie sog. Windkabel zur Verspannung gegen horizontale Kräfte auf, oder aber sie sind als in sich steifes System mit in zwei schrägen Ebenen von den Tragkabeln zu den Rohren verlaufenden Hängeseilen sowie mittig überhöhten Spannseilen zur Verspannung des Seilverbandes ausgeführt.

Die bekannten Systeme weisen insbesondere den großen Nachteil auf, daß die Seilanordnung jeweils vor dem Befestigen der Rohre auf technisch aufwendige Weise verspannt werden muß, und daß darüber hinaus - da ein Begehen derartiger Brücken konstruktionsbedingt ausscheidet - das nachträgliche Anbrin-

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gen der Rohre z.B. mittels Kran eine wesentliche Verteuerung der Baukosten mit sich bringt.

Zur Überwindung großer Weiten und/oder großer Tiefen haben sich derartige Brücken sogar als untauglich erwiesen, da dem nachträglichen Befestigen der Rohre am Seilverband sowie der Verbindung der einzelnen Rohrteile zu viele Hindernisse entgegenstehen. -

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" Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also eine Hängebrücke zu schaffen, welche sowohl von der Anordnung des Seilverbands her, als auch hinsichtlich des nachträglichen Einbringens der Rohre wesentlich geringeren technischen Aufwand sowie Verkürzung der Montagezeiten gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in erster Linie dadurch gelöst, daß ein Brückenkörper zur Rohrhalterung vorgesehen ist, welcher aus einer Vielzahl von in Brückenlängsrichtung aneinandergereihten einzelnen Brückenelementen besteht, welche zumindest während der Brückenmontage untereinander lediglich durch gelenkige, ein Verschwenken der jeweils angrenzenden Brückenelemente ausschließlich in vertikaler Richtung um den Verbindungspunkt zulassende Verbindungselemente verbunden sind.

Die Verwendung eines aus Einzelelementen bestehenden Brückenkörpers ermöglicht einfachste Montage sowohl des Brückenkörpers selbst als auch beliebiges Anbringen der Rohre, z.B. durch einfaches Aufschieben von einem Brückenfundament her.

Darüber hinaus sind die verlegten Rohre jederzeit für Repara-

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türen zugänglich, oder können nachträglich zusätzliche Rohre verlegt werden.

Die gelenkige Verbindung der Einzelelemente ermöglicht ganz allgemein für Hängebrücken auf vorteilhafteste Weise deren Zusammenbau von einem Brückenfundament her durch sukzessives Aneinanderfügen: insbesondere infolge der zunächst vertikal und erst nach Brückenfertigstellung in einer schrägen Ebene durchhängenden Tragkabel ändert sich nämlich mit steigender Belastung beim Zusammenbau des Brückenkörpers der Kabeldurchhangi an welchen sich erfindungsgemäß die Brückenelemente durch Änderung ihrer Relativlage sowie ihrer Lage zu den Brückenfundamenten angleichen können. Anstelle der Verwendung vonjzwei Tragkabeln ist z.B. bei größeren Belastungen selbstverständlich, auch die Anordnung einer größeren Anzahl möglich.

Ebenfalls ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Brücke zur zusätzlichen und/oder ausschließlichen Aufnahme von Kabeln oder der Einsatz als Fußgänger- oder Fahrweg denkbar, obwohl technische und wirtschaftliche Überlegenheit in erster Linie und ganz besonderem Ausmaß bei der Verlegung von Rohren zutage tritt. Me Verspannung der Tragkabel wird dabei in aller Regel schräg zum Brückenkörper zulaufend gewählt werden, wenngleich bei extrem breiten Brückenkörpern theoretisch eine Verspannung in spitz über dem Brückenkörper zusammenlaufenden Ebenen möglich ist. Nach Fertigstellung der Brücke ist ein zusätzliches Verbinden der Brückenelemente durch weitere Verbindungselemente möglich, obwohl es indbesondere bei langen Brücken mit großen Durchhangunterschieden infolge Belastungs- und/oder WärmeauBdehnungsschwankungen vorteilhaft sein kann, die relative Beweglichkeit der Brückenelemente zu belassen.

Vorteilhaft ist es, wenn jedes Brückenelement durch mindestens

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ein Paar von Hängeseilen mit den Tragka.T3e.l21 verbunden ist j so daß "bei der Brückenmonta.ge jedes Element einfach zwischen dem bereits montierten letzten Element sowie einem zugeordnetem Hangeseilpaar aufgehängt werden kann, 'wobei es vorteilhaft ist, wenn der Aufhängepunkt der Hängeseile jeweils am Ende eines Brückenelements liegt, oder wenn jeder Aufhängepunkt der Hängeseile am Brückenkörper jeweils in vertikaler Richtung mit dem gelenkigen Verbindungselement fluchtet, da dies eine gleichmäßige Aufhängung und Belastung der Brückenelemente gewährleistet.

Erfindungsgemäß werden darüber hinaus aufwendige Konstruktionen zur Aufnahme von Wärme aus dehnungen des Brückenkörpers dadurch vermieden, daß auf optimal einfache Weise die Verbindungselemente zum Ausgleich von längenänderung von Tragkabeln, Hängeseilen sowie des Brückenkörpers durch Temperaturschwankungen jeweils Spiel in Brückenlängsrichtung aufweisen.

Eine besonders einfache Realisierung ergibt sich dabei, wenn die Verbindungselemente als Drehlager mit erhöhtem lagerspiel ausgebildet sind oder wenn die Verbindungselemente jeweils ein Drehlager mit einem lagerteil aufweisen, welches als in Brückenlängsrichtung verlaufendes langloch ausgebildet ist.

Die letztgenannte lösung hat dabei den Vorteil, daß die Torsionssteifigkeit der Brücke einfachst gewahrt bleibt.

Vorteilhaft ist es auch, daß die Hängeseile jeweils paarweise an vorzugsweise gegenüberliegenden Aufhängepunkten an den Außenseiten des Brückenkörpers angreifen, und daß dieser beidseitig gegenüber Horizontal- und Torsionskräften starr mit Brückenfundamenten verbunden, und insgesamt derart tor-

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sionssteif ausgebildet ist, daß sowohl die Brückenelemente als auch die Verbindungselemente gegenüber Torsionskräften v/iderstandsfähig ausgele'gt sind.

Erfindungsgemäß werden diese Maßnahmen insbesondere deshalb vorgeschlagen, weil durch die beidseitig, sozusagen über einen Hebelarm am etwa in Brückenmitte liegenden Schwerpunkt angreifenden Hängeseile bewirken, daß bei horizontal auftre-■fenden Windkräften eine seitliche Verlagerung' des Brückenkörpers nur bei gleichzeitigem Verwinden desselben möglich ist, was jedoch durch die torsionssteife Ausbildung verhindert wird.

Die Torsionssteifigkeit kann dabei einfach durch Ausbildung der Brückenelemente als kastenförmiger Hohlkörper oder durch Ausnutzung der etwaigen Torsionssteifigkeit eines verlegten Rohrs größeren Querschnitts gewährleistet werden.

Für Brücken großer Länge oder in exponierter Lage wird erfindungsgemäß zur Senkung der Beanspruchung durch Windkräfte vorgeschlagen, daß der Kasten ein in Horizontalrichtung beidseitig vorzugsweise spitz zulaufendes, einen niederen Strömungsbeiwert gewährleistendes Profil aufweist oder daß die Brückenelemente jeweils aus fachwerkartig aufgebauten Gitterkonstruktionen bestehen, und daß die Rohre jeweils innerhalb des Gitterverbands geführt sind, wobei letztere Lösung noch den Vorteil geringeren Gewichts und 1eichteTMontierbarkeit der Elemente auch bei größeren Brückenelementen aufweist.

Die sich über den Brückenkörper erstreckende gelenkige Verbindung in einer durchgehenden Fläche bei gleichzeitiger zuverlässiger Stabilität der Konstruktion läßt sich dadurch erreichen, daß die Gitterkonstruktion jeweils in der Ebene der

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Verbindungselemente eine Fläche bildet und nach unten etwa pyramidenförmig spitz zulaufen, und daß die Spitzen aller Brückenelemente durch ein in Brückenlängsrichtung gespanntes Seil untereinander verbunden sind.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung a,uch zur ■überbrückung größerer Weiten verwenden, wenn an den Befestigungspunkten der Ilängeseile und/oder am Brückenkörper selbst mindestens ein mittig überhöhtes, beidseitig zu den Brückenfundamenten hin nach unten verlaufendes Spannseil angreift, da dadurch jedes Schwingen des Brückenkörpers zuverlässig unterbunden wird.

Ersichtlicherweise wird der technische Fortschritt und der erfinderische Inhalt des Anmeldungsgegenstands sowohl durch die neuen Einzelmerkmale als auch insbesondere durch Kombination und Unterkombinationen der Anwendung findenden Merkmale gewährleistet.

Die Erfindung ist im folgenden in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht einer Rohr-Hängebrücke, \

Fig. 2 einen Ausschnitt der Brücke gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, aus welchem die Anordnung der erfindungsgemäßen Brückenelemente ersichtlich ist,

Fig. 3 den Querschnitt eines Brückenelements,

Fig. 4 ein vergrößert dargestelltes Verbindungselement,

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Pig. 5 die perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Brückenelementeι

Fig. 6 den Querschnitt eines Brückenelements gemäß Pig. 5,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Brückenelements im Querschnitt und

Pig. 8 ein Brückenelement für torsionssteife Rohre großen Durchme s s er s.

Gemäß Pig. 1 Ms 3 sind Brückenelemente 1 mittels Hängeseilen 2 an Tragkabeln 5 "befestigt, welche über Stützen 2 verspannt und an Brückenfundamenten 4 festgelegt sind. Die einzelnen Brückenelemente sind dabei, wie in Pig. 4 im Detail dargestellt, mittels Verbindungselementen 7 gelenkig verbunden, so daß auch große Durchhangänderungen während der Montage ausgeglichen werden. Die jeweils "beidseitig an den Brückenelementen 1 vorgesehenen Verbindungselemente 7 weisen einen in Langloch 6 verschiebbaren Stift 8 auf, so daß unterschiedliche Längsausdehnung der einzelnen Brückenelemente 1 bzw. der Tragkabel 5 unmittelbar aufgenommen wird.

Wie aus Pig. 3 ersichtlich ist, werden durch die schräg verlaufenden, unter dem Eigengewicht von Brückenelementen 1 und Rohr 9 verspannten Hängeseile 2 neben Vertikal-Kräften auch hör rizontal angreifende Windkräfte aufgenommen. Eine zusätzliche Sicherung gegen seitliche Verlagerung der Brückenelemente 1 ergibt sich durch deren torsionssteife Ausbildung sowie die seitliche Befestigung der Hängeseile 2.

Wie in Pig. 3 gestrichelt dargestellt, würde nämlich jede

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seitliche Verlagerung der Brückenelerneute 1 eine Torsion voraussetzen, welche jedoch durch die spezielle kastenförmige Ausbildung der Brüekenelemente weitgehend, unterbunden wird,

Pig. 5 und 6 zeigen in Gitterkonstruktion ausgeführte Brüekenelemente 1, welche trotz größerer Abmessungen infolge geringen Gewichts einfach montierbar sind, und dennoch die gewünschte Torsionssteifigkeit aufweisen.

Innerhalb der Gitterkonstruktion sind dabei Stützen 12 zur Aufnahme von Rohren 9 sowie ein Steg 13 vorgesehen, welcher jedoch auch auf der oberen Fläche 13a der Gitterkonstruktion angeordnet sein kann. Der Steg 13 kann auch vorteilhaft erweise aus relativ schweren Betonplatten gebildet sein, um die Verspannung der Hängeseile zuverlässig zu gewährleisten.

Zur weiteren Stabilitätsverbesserung der Konstruktion sind die Spitzen 14 der einzelnen Brüekenelemente 1 durch Seil untereinander verspannt.

Fig. 7 zeigt ein Brückenelement 1 mit abnehmbarem Deckel 1a zum Einlegen von Rohr 91 welches seitlich spitz zuläuft, um geringe Windkräfte zu gewährleisten. Auf dem Deckel 1a ist Steg 15 mit Geländer 15a vorgesehen, um die Brücke begehbar zu gestalten.

In Fig. 8 ist eine Brückenkonstruktion mit relativ flachen, pritschenähnlichen Brückenelementen 1 dargestellt, auf welchen ein Rohr 9 größeren Durchmessers mittels Bändern 16 befestigt ist. Dabei wird die iDorsionssteifigkeit der Brücke weitgehend durch das Rohr bewirkt, jedoch unter Beibehaltung des erfindungsgemäßen Prinzips einfachste Montage und leichte Zugänglichkeit der Brücke gewährleistete

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Darüber hinaus ist Spannseil 17 vorgesehen, welches an den Brückenelementen jeweils im Bereich der Verbindungselemente 7 zusammen mit Hängeseilen 2 angreift, so daß auch bei größerer Brückenlänge stabile Verspannung gesichert.ist.

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Claims (24)

1. - ίο -

   Pat entansprüche

   Rohr-HängelDrücke mit in zwei schräg nach oben verlaufenden Ebenen verspannten, an zwei Tragkabeln befestigten Hängeseilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Hängeseile (2) getragener Brückenkörper zur Rohrhalte-. rung vorgesehen ist," der aus einer Vielzahl von in Brücken-™ längsrichtung aneinandergereihten einzelnen Brückenelementen (1) besteht, weiche zumindest während der Brückenmontage untereinander lediglich, durch gelenkige, ein Verschwenken der jeweils angrenzenden Brückenelemente in vertikaler Richtung um den Verbindungsp'unkt zulassende Verbindungselemente (7) verbunden sind.
2. 2. Rohr-Hängebrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Brückenelement (1) durch mindestens ein Paar von Hängeseilen (2) mit den Tragkabeln (5) verbunden ist.
3. 3. Eohr-Hängebrücke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufhängepunkt der Hängeseile (2) jeweils am Ende eines Brückenelements (1) liegt«
4. 4. Rohr-Hängebrücke nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Aufhängepunkt der Hängeseile (2) am Brückenkörper jeweils in vertikaler Richtung mit dem gelenkigen Verbindungselement (7) fluchtet.
5. 5. Rohr-Hängebrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (7) 25um Ausgleich von Längenänderung von irsg&abeln (5)» Hän-

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   geseilen (2) sowie des Brückenkörpers durch Iemperaturschwankungen jeweils Spiel in Brückenlängsrichtung aufweisen.
6. 6. Rohr-Hängebrücke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet! daß die Verbindungselemente (7) als Drehlager mit erhöhtem Lagerspiel ausgebildet sind.
7. 7. Rohr-Hängebrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hängeseile (2) jeweils paarweise an vorzugsweise gegenüberliegenden Aufhängepunkten an den Außenseiten des Brückenkörpers angreifen, und daß dieser beidseitig gegenüber Horizontal- und £or~ sionskräften starr mit Brückenfundamenten (4) verbunden, und insgesamt derart torsionssteif ausgebildet ist, daß sowohl die Brückenelemente (1) als auch die Verbindungselemente (7) gegenüber Torsionskräften widerstandsfähig ausgelegt sind.
8. 8. Rohr-Hängebrücke nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (7) jeweils ein Drehlager mit einem Lagerteil aufweisen, welches als in Brückenlängsrichtung verlaufendes Langloch (6) ausgebildet ist.
9. 9. Rohr-Hängebrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenelemente (1) jeweils als im Querschnitt, vorzugsweise rechteckig oder quadratisch ausgebildete kastenförmige, die Rohre (9) aufnehmende Hohlkörper insbesondere aus Stahl oder vorgefertigtem Beton ausgebildet sind.

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10. 10. Rohr-Hängebrücke nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß' der Kasten einen abnehmbaren Deckel (1a) aufweist.
11. 11. Rohr-Hängebrücke nach Anspruch 9 .oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten ein in Horizontalrichtung beidseitig vorzugsweise spitz zulaufendes, einen niederen Strömungsbeiwert gewährleistendes Profil aufweist.
12. 12. Rohr-Hängebrücke nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da- | durch gekennzeichnet, daß die Brückenelemente jeweils aus fachwerkartig aufgebauten Gitterkonstruktionen bestehen, und daß die Rohre (9) jeweils innerhalb des Gitterverbands geführt sind.
13. 13· Rohr-Hängebrücke nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterkonstruktion jeweils in der Ebene der Verbindungselemente (7) eine Fläche (13a) bildet und nach unten etwa pyramidenförmig spitz zulaufen, und daß die Spitzen (14) aller Brückenelemente (1) durch ein in Brückenlängsrichtung gespanntes Seil (11) untereinander verbunden sind.
14. * 14. Rohr-Hängebrücke nach· einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den BrückeneTementen (1) Gleit- und/oder Rollenlager zum Rohreinschieben von einem der Brückenfundamente (4) her vorgesehen sind.
15. 15. Rohr-Hängebrücke nach einem der Ansprüche 1 bis 7» mit einem in sich gegenüber Torsions- und Horizontalkräften steifen Rohr größeren Durchmessers, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (9) an beiden Brückenfundamenten (4) drehfest gelagert ist, daß die Brückenelemente (1) flä-

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    chige Körper geringer Torsionssteifigkeit sind, daß das Rohr auf jedem Brückenelement drehfest gehaltert ist _{ und daß die Hängeseile (2) jeweils an vorzugsweise gegenüberliegenden Aufhängepunkten !beidseitig an den Außenkanten der Brückenelemente befestigt sind.
16. 16. Rohr-Hängebrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche insbesondere zum Überspannen größerer Weiten, dadurch gekennzeichnet, daß an den Befestigungspunkten der Hängeseile (2) und/oder am Brückenkörper selbst mindestens ein mittig überhöhtes, beidseitig zu den Brückenfundamenten (4) hin nach unten verlaufendes Spannseil (17) angreift.
17. 17. Rohr-Hängebrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur sicheren Kompensation von Windkräften die Brückenelemente durch Zusatzgewichte (13)· beschwert sind.
18. 18β Rohr-Hängebrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenkörper mit einem begehbaren Steg (15) versehen ist.
19. 19. Rohr-Hängebrücke nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenkörper den Steg (13) umgibt.
20. 20. Rohr-Hängebrücke nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rohr ein begehbarer Steg (15) angeordnet ist.
21. 21. Verfahren zur Montage einer Hängebrücke mit einem aus einzelnen Brückenelementen bestehenden Brückenkörper, insbesondere einer Rohr-Hängebrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Er-

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    richtung der beidseitigen Brückenfundamente zunächst die Tragkabel definitiv verspannt werden, daß sodann von einem Brüekenfundament beginnend das erste Brückenelement einerseits in vertikaler Richtung schwenkbar, gelenkig mit dem Brückßnfundament verbunden und andererseits über HäHgeseile an den Tragkabeln aufgehängt wird, und daß. daran anschließend die restlichen Brückenelemente so montiert werden, daß sie jeweils an einem Ende mit dein vorhergehenden ebenfalls, gelenkig verbunden und am anderen Ende an den zugeordneten Halteseilen befestigt werden.
22. 22. Verfahren nach. Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenelemente jeweils an den unteren Kanten der aneinander angrenzenden Flächen untereinander verbunden werden.
23. 23. Verfahren nach. Anspruch 21 zur Montage einer Rohrbrücke, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erstellung des Brückenkörpers von einem Brückenfundament her das bzw. die Rohre in Brückenlänge eingeschoben werden.
24. 24. Verfahren nach Anspruch. 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß nach Montage des Brückenkörpers die Brückenelemente zur Begrenzung oder Aufhebung der gelenkigen Verbindung durch, zusätzliche Terbindungs elemente miteinander verbunden werden.

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