Entwurf einer Stahl-Beton-Verbundbrücke für die Talbrücke San Leonardo unter Anwendung des Brückenklappverfahrens

Abstract

Brückenklappverfahren, auch Balanced lift method genannt, dar. Dieses Verfahren ist eine neue Entwicklung für die Erstellung von Brücken, die am Institut für Betonbau der TU Wien ausgearbeitet wurde. Durch die Anwendung von Betonfertigteilen, welche mit Hilfe eines Klappmechanismus ausgeklappt werden, kann eine sehr wirtschaftliche Brücke erstellt werden, die eine für Betonbrücken relativ geringe Bauzeit aufweist. Dies soll Kosten sparen und die Umwelt schonen. Um den Anwendungsbereich dieses Verfahrens zu verbreitern, wird in dieser Arbeit die Machbarkeit einer Stahl-Beton-Verbundbrücke im Brückenklappverfahren überprüft. Um einen Vergleich mit einer realen Brücke herstellen zu können, wurde ein Alternativentwurf für eine bereits bestehende Brücke entworfen. Dabei handelt es sich um die Talbrücke San Leonardo in Italien. Sie wurde mit Hilfe des Freivorbaus erstellt und besteht aus vorgespanntem Beton. Von besonderem Interesse für diesen Entwurf waren der Brückenträger und die Knoten, die während des Klappens echte Gelenke darstellen und im Endzustand starr sein sollen. Diese Arbeit beinhaltet die Konstruktion dieser Teile, eine Berechnung ihrer Tragfähigkeit sowie eine Beschreibung des Bauverfahrens. Für das Bauverfahren sind jene Phasen von besonderer Bedeutung, welche sich zu dem Bauverfahren einer Betonbrücke unterscheiden. Den wesentlichen Unterschied stellen hier die Schweißarbeiten dar. Für sie sind eigene Einrichtungen und Bauabläufe erforderlich, um sie ausführen zu können. Besonders die Gelenke des Bauzustandes stellen Knoten dar, die sich maßgebend von denen einer Betonbrücke, erstellt mit Hilfe des Brückenklappverfahrens, unterscheiden. Sie wurden mit besonderer Sorgfalt behandelt. Beim Brückenträger selbst handelt es sich um einen Stahlhohlkasten der mit einer Betonplatte geschlossen wird. Brücken dieser Art sind keine Neuheit. Sie wurden jedoch noch nie für das Brückenklappverfahren entwickelt, weshalb auch der Berechnung und Dimensionierung dieses Trägers besondere Beachtung geschenkt wurde. Für die nachstehenden Konstruktionen und Bauabläufe wurde keine genaue Überprüfung der Wirtschaftlichkeit durchgeführt. Der Fokus dieser Arbeit liegt in der Machbarkeit, welche von dem vorliegenden Entwurf erfüllt wird.

method is new to the field of bridge construction and was developed by the institute of concrete structures at the Technical University of Vienna. By using precast concrete elements, which will then be erected using the balanced lift method, one can create a bridge with very slender cross sections and a relatively short construction period. This will reduce costs and increase the environmental friendliness. In order to broaden the field of applicability of the balanced lift method, this thesis will check the feasibility of a steel-concrete-composite-bridge erected with the balanced lift method. By developing a construction, which resembles an alternative design for an already existing bridge, the new draft can be compared to said bridge. Through the comparison of those two bridges, the advantages of the new method can be highlighted. The bridge used for this comparison is the San Leonardo bridge in Italy. It was built by using the balanced cantilever construction method and consists of pre-stressed concrete. The construction of the bridge girder and the nodes, which are used as hinges during the construction phase and will be transformed to rigid joints for the final structure, are of special interest for the feasibility. The scope of this thesis includes the design of these components, a calculation of their load capacity and an outline of the construction method. The building procedures, which are different from those used for the construction of a concrete bridge, which was erected with the balanced lift method, are of critical importance to the design. The major difference for the construction process between a composite and a concrete bridge are the welding procedures. They require special equipment on the construction site, in order to make them executable. Especially the nodes functioning as hinges for the lifting process are different to those used for a concrete bridge. These nodes will be treated as critical to the draft and receive special attention in this thesis. The cross section of the bridge girder itself consists of an open steel box, which will be closed by a concrete slab. This resembles a commonly used construction for a bridge. Since a construction of this type has never been erected with the balanced lift method, it receives particular attention for its final state as well as its construction state. A profitability study has not been carried out in this thesis. The main focus point is the feasibility of the new construction method for a composite bridge.