Brückenklappverfahren : Untersuchungen zur Entwicklung eines praxistauglichen Bauverfahrens

Abstract

Die Idee der neuen Brückenbaumethode, des so genannten Brückenklappverfahrens, besteht darin, nun auch Brückenträger analog zum Bogenklappverfahren annähernd senkrecht herzustellen und in die Endposition zu klappen. Die ersten Prototypen des Brückenklappverfahrens wurden für die beiden Grundsysteme, die Variante mit Druckstreben bzw.<br />mit Zugstreben in Feldversuchen im Maßstab 1:10 aufgespannt. Das statische Verhalten der Brücken während des Aufklappvorgangs konnte erfolgreich getestet werden. Um der Praxistauglichkeit des Brückenklappverfahrens näher zu kommen, wurde Detailforschung mit 1:1 Versuchen an Wälzgelenken und umgelenkten Spanngliedern betrieben.<br />Wälzgelenke, welche beim Brückenklappverfahren in Form von Betondrehzylindern mit Stahlblech ummantelt angewendet werden, rollen beim Klappvorgang aneinander ab und stellen so eine kostengünstige, einfache und robuste Konstruktion für diese Detailpunkte dar. Anhand einer Versuchsreihe wurde der Einfluss der Parameter Radius, Stahlblechdicke und Betonfestigkeit mittels Erfassung der Rollreibung und der Deformationen der Gelenke erforscht. Die Funktionstüchtigkeit von Wälzgelenken der Versuchsserie kann nun mit einer physikalisch erklärbaren Formel beschrieben werden. Vor allem bei der Druckstrebenbrücke stellt die Ausbildung von kleinen Radien am Pfeilerkopf zum Anschluss der Brückenträgerenden während des Bauzustands eine Notwendigkeit dar. So zeigten die Versuche an umgelenkten Spanngliedern mit verschiedenen Litzentypen und vier unterschiedlichen Radien (unendlich, 3m, 1m, 0,5m) relativ geringe Abminderungen bis maximal 30% der Bruchlast bei zunehmender Anzahl der Litzen und abnehmendem Radius. Das Brückenklappverfahren, das für den Bau von Balkenbrücken durchaus konkurrenzfähig gegenüber anderen Verfahren ist, verspricht bedeutende Masseneinsparungen und Einsatzmöglichkeiten, frei von Lehrgerüsten, was in Naturschutzgebieten besonders wichtig ist.<br />Diese Erkenntnis stützt sich nicht zuletzt auch auf zwei Modellanwendungen, nämlich die Klappbrücke Lobau bzw. die Klappbrücke Gars am Kamp. Beide Systeme wurden mit der Druckstrebenvariante des Brückenklappverfahrens unter Anwendung von Hilfspfeilern in Form von Großversuchen gebaut

The idea of the new bridge construction method, the so called balanced lift method, consists in building the bridge girders, similar to the arch rotation method, in a nearly vertical position and rotating them into the final horizontal position. There are two versions of the balanced lift method, on the one hand the compression strut bridge and on the other hand the tension tie bridge. Both systems were lifted in field tests on a scale of 1:10. The static performance of the bridges was tested successfully during the lifting process. The tension plate between the end of the compression strut and the bridge girder ensures the load transmission at the beginning of the lifting process, so that the compression strut does not slip. Moreover it turned out that a positive angle between the compression strut and the pier is essential.<br />Detailed investigations of roller bearings and deviated tendons were made on full scale tests to establish the serviceability of the balanced lift method. Roller bearings are shaped with concrete cylinders and dismantled with steel plates. They roll against each other during the lifting process. This kind of construction of the detail points is cost efficient, simple and robust. A test series showed the influence of the parameters radius, steel plate thickness and concrete strength due to determination of roller friction and deformations of the hinges. The functionality of the roller bearings used in the tests can be described with a physically explainable formula. The design of small radii is especially required for the node of the compression strut bridge where the two bridge girders are connected during the lifting process. A further test series on deviated tendons was realized with different types of strands and four variable radii (unlimited, 3m, 1m, 0,5m). The test results presented relatively low reductions between 5 and 30% of the ultimate strength of the curved multistrand tendons when increasing the number of strands and minimizing the radii. It can be pointed out that the compression forces according to the deviations increase proportional to the curvature and the maximal load. The use of the balanced lift method, in regard to the construction of girder bridges, is absolutely able to compete with other bridge construction methods.<br />Considerable mass savings can be achieved and the method can be used in natural sensitive areas without scaffolding. Two large scale tests were carried out with the compression strut bridge using an auxiliary pier, the Lifting bridge Lobau and the Lifting bridge Gars am Kamp.