Abschnittweise Herstellung von Betonbrücken mit dem Brückenklappverfahren, dargestellt am Beispiel der Brücke über den Lahnbach

Abstract

In unserer Diplomarbeit beschäftigen wir uns mit der Berechnung der ersten Brücke, die nach dem Brückenklappverfahren in Österreich unter Berücksichtigung des abschnittweisen Herstellungsprozesses errichtet werden soll. Die Einzigartigkeit des Brückenklappverfahrens liegt darin, dass die Brückenträger in einer senkrechten Lage hergestellt und anschließend in eine waagrechte Lage geklappt werden. Es gibt vier Varianten des Verfahrens. In dieser Diplomarbeit wird ein Beispiel der Druckstrebenvariante mit Hilfspfeiler ausgearbeitet. Während des Entwurfes wird die Herstellung der Brücke auf mehrere Bauphasen aufgeteilt, in der die Ab- und Vorspannkräfte bzw. die Spanngliedführungen optimiert werden. Für die Berechnung der Schnittgrößen werden zweidimensionale Tragstrukturen mit dem Finite Elemente Programm RFEM modelliert. Die genaue Ermittlung der Vorspannkräfte wird durch das neue Zusatzprogramm der Programmfamilie, RF-TENDON, gewährleistet. Bei der Ermittlung der Schnittgrößen war die Änderung der Querschnittswerte (Trog-, Rechteck- und Plattenbalkenquerschnitt) und die damit verbundene Verschiebung der Schwerachse zu beachten. Aus den Schnittgrößen infolge Eigenlasten, Ab- und Vorspannungen werden Spannungen in kritischen Schnitten des Brückenträgers berechnet und nachgewiesen. Die Aufsummierung der Schnittgrößen aus den einzelnen Bauphasen ergab die Schnittgrößen für den Bauendzustand. Die endgültigen Schnittgrößen wurden mit der bekannten Methode für Kriechumlagerungen aus der Differenz der Schnittgrößen zwischen Bauendzustand und Lehrgerüstzustand und der Systemkriechzahl ermittelt. Es konnte gezeigt werden, dass die zulässigen Spannungen nach Eurocode 2 sowohl in den einzelnen Bauphasen als auch im Endzustand eingehalten wurden. Die zulässigen Spannungen für den Dekompressionsnachweis sind im Bauendzustand, im Lehrgerüstzustand und deshalb auch für den Zustand nach den Kriechumlagerungen eingehalten.

In our thesis we deal with the design of the very first bridge built with the balanced lift method in Austria taking into account the different construction stages. The uniqueness of this method is, that the bridge girders are built in a vertical position and rotated into the final horizontal position. During the design, the bridge construction is divided into several stages, in which the prestressing forces are optimized. The effect of actions are calculated with 2D models in the FE program called RFEM. The determination of the prestressing forces is enabled by the add-on module RF-TENDON. During the calculation the change in the cross-sections (trough and rectangle section, plate girder) and the shift of the neutral axis was considered. From the effect of actions due to dead load and prestressing, stresses are calculated and verified in the critical cross-sections of the bridge girder. Summing up the effects of actions from the individual construction stages yielded the effect of actions at the end of the construction process. Applying the known methods for creep redistribution the final effects of actions were determined from the difference in the effect of actions at the end of the construction process (Bauendzustand) and from an analysis of the finished system (Lehrgerüstzustand) using the creep coefficient for the system. It could be shown that the calculated stresses were lower than the permissible stresses according to Eurocode 2 in all construction stages and in the completed bridge and also the proof of decompression was fulfilled.