Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Beitrag geleistet werden, die lokalen Tragmechanismen eines Brückenhohlkastens im Bereich der Feldumlenkstellen (Feldlisenen) zu untersuchen und zu optimieren.
Beim Entwurf einer Brücke gewinnt die Frage der Dauerhaftigkeit u.a. in Deutschland und der Schweiz eine immer zentralere und grössere Bedeutung. Dadurch können die laufenden Kosten reduziert werden, während ausserhalb dieser beiden Länder im Allgemeinen mehr Gewicht auf die rationelle Fertigung und die Kostenersparnis in der Bauphase gelegt werden. Die Dauerhaftigkeit von extern vorgespannten Brücken mit ihren relativ geringen Wartungs- und Unterhalts- bzw. Instandstellungskosten sind das Hauptargument für diese Bauweise.
Bei Vorspannung ohne Verbund sind für externe Spannglieder grössere Verankerungskonstruktionen erforderlich, weil die Spannglieder nicht im Steg selbst, sondern mit einem Mindestabstand zum Steg in Lisenen vorgespannt werden müssen. Über diese Verankerungsstellen werden in Hohlkastenbrücken grosse Kräfte konzentriert in die Stege, Boden- und Fahrbahnplatten eingeleitet.
Im Sinne von Gewichtsreduktion des Brückenbauwerks sollen die Feldlisenen möglichst schlank und Platz sparend ausgeführt werden. Nur durch eine sorgfältige Bemessung und Konstruktion der Verankerungs- und Umlenkstellen kann die Voraussetzung für sichere und dauerhafte Brückenbauwerke gewährleistet werden. Die Bruchsicherheit ist dadurch nicht beeinträchtigt. Von grösstem Interesse ist jedoch die Gebrauchstauglichkeit, das heisst die Rissbreiten mit Rücksicht auf Korrosionsschäden in der Bewehrung.
Bei den ersten in Deutschland extern vorgespannten Brücken schlug Prof. Eibl für den Stahl III vor, die Spannungen von 240 N/mm2 auf 220 N/mm2 zu begrenzen. In der Richtlinie für externe Vorspannung von 1998 wurden die Spannungen weiter auf 180 N/mm2 reduziert.
Um eine unkontrollierte Rissbildung in den hoch bewehrten Verankerungskonstruktionen zu verhindern, sind genaue Kenntnisse der Kraftflüsse und für die Praxis taugliche Bemessungsmodelle notwendig. Die Geometrie und die statische Berechnung der gewählten Umlenkkonstruktion müssen entsprechend gewichtet werden.
In dieser Arbeit werden an zwei Vergleichsmodellen die lokalen Tragmechanismen einer extern vorgespannten Hohlkastenbrücke im Bereich der Feldumlenkstelle (Feldlisene) untersucht. Mit linear-elastischen und nichtlinearen numerischen Berechnungen wird abgeklärt, ob unter dem Ansatz einer Spannungserhöhung im Bewehrungsstahl auf 285 N/mm2, die Gebrauchstauglichkeit noch gewährleistet werden kann. Den Berechnungen wird eine Krafteinleitung von 2 x 3 MN mit
Umlenkkräften von 4 x 0,64 MN zu Grunde gelegt. Die Berechnungen zeigen, dass das Ziel, mit einer Bewehrung von As = 3,35 % m2/m unter Gebrauchslasten keine Rissbreiten über 0,2 mm auftreten, erreicht werden kann. Die Berechnungen werden zudem an einem Brückenmodell im Massstab 1:1 in einem Belastungsversuch an der Empa in Dübendorf auf ihre Aussagekraft und Richtigkeit überprüft und bestätigt. / This present work which is aimed at contributing to local carrying mechanisms of a bridging box girder in the field of belt reversals, should be investigated and optimized.
In designing a bridge the main concern is that of durability; especially in Germany and Switzerland, this is invariably acquiring a more central meaning. In this way recurring expenses can be reduced, whilst beyond these two countries in general more weight is laid on the rational manufacture and cost saving in the construction phases. The durability of externally pre-stressed bridges with their relatively low maintenance and service as well as repair costs are the main arguments for this method of construction.
Larger anchorage construction is necessary for pre-tensioning external tensions. This is because the tensions are themselves not placed on the ligament itself, but must be pre-stressed in pilaster strips with a minimum distance. Over these anchorage locations immense energy is concentrated in the large box girder bridges, and thus induced in the ligament, ground and track supporting layers.
As far as weight reduction of the bridging structure is concerned, the field pilaster strips should be designed as thin as possible and also be able to save space. Only through careful measuring and construction of the anchor and turning points can the requirements for safe and lasting bridge construction works be guaranteed. The bridge safety is thus not affected. However, the greatest interest is that of userfriendliness, i.e. the width of the fissure with consideration of corrosion damages in the armouring.
At the first external pre-stressed bridge in Germany, Prof. Eibl suggested that for the steel III, stressing of 240/Nmm2 should be limited to 220 N/mm2. In the guideline for external pre-stressing of 1998, the tensions were further reduced to 180 N/mm2.
In order to prevent an uncontrolled crack formation in the highly armoured anchorage construction, concrete knowledge of the distribution of forces for the applicable measurement models is necessary. The geometry and the statistical calculation of the selected deflect construction must be weighed accordingly.
In this project two comparative models were inspected, which tested the local load mechanism of an external pre-stressed box girder bridge in the field redirecting area.
With linear elasticity and numerical calculations it is possible to clarify if the
serviceability can be allowed under the accretion of a stress increase in the
armouring steel to 285 N/mm2. The calculations are based on a load transmission of 2 x 3 MN with a deviation force of 4 x 0,64 MN. The calculations will have a force transmission of 2 x 3 MN with turning forces of 4 x 0.64 MN forming the basis. The calculations portray that the goal to avoid any fissures over 0,2 mm can be achieved, with an armoring of As = 3,35 % m2/m under the service load. Additionally, the calculations will be assessed of their validity and accuracy on a scale of 1:1 in a loading test at the EMPA (the Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and
Research) in Dübendorf and be therefore confirmed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:25377 |
| Date | 27 November 2009 |
| Creators | Borer, Erich Karl |
| Contributors | Curbach, Manfred, Brühwiler, Eugen, Zilch, Konrad, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-37816, qucosa:25303 |
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