Brückenbau
Eigenständiges Gebiet des Ingenieurbaus.
Brücken stellen nicht nur die kürzeste Verbindung bei der Überwindung von Taleinschnitten und Gewässern dar, sie prägen auch die Landschaft. Schlanke weitgespannte Konstruktionen fügen sich harmonisch in das Landschaftsbild ein. Diesbezüglich hat die Spannbetonbauweise dem Baustoff Beton den Weg bereitet. 70 % der Brückenfläche im Bundesbestand sind Spannbetonbrücken, 17 % Stahlbetonbrücken und 12 % Stahl- bzw. Stahlverbundbrücken [1].
Betonbrücken können erstellt werden als:
- Bogenbrücken
- Der Bogen in Bogenbrücken wird fast nur auf Druck beansprucht (Gewölbewirkung) und leitet die Kräfte in die an den Bogenenden befindlichen Widerlager (Kämpfer). Diese Konstruktionsart ist geeignet:
- für Baustoffe, die eine hohe Druckfestigkeit, aber geringe Zugefestigkeit aufweisen (unbewehrter Beton, Naturstein)
- für Brücken, die weite Täler unterstützungsfrei überspannen sollen.
- Bei modernen Bogenbrücken wird die Fahrbahnplatte auf dem Bogen aufgeständert.
- Balkenbrücken
- Balkenbrücken sind durch einen fast waagerechten, auf Biegung beanspruchten Überbau mit meist konstantem Querschnitt (Balken) und senkrechten Brückenpfeilern, die überwiegend auf Druck belastet sind, gekennzeichnet. Balkenbrücken sind einfach zu fertigen und statisch günstig.
- Hängebrücken
- Bei Hängebrücken werden zwischen Pylonen Tragseile (durchhängend) gespannt, an denen dann über senkrechte Tragseile die Fahrbahn hängt.
- Schrägseilbrücken
- Bei Schrägseilbrücken sind die Seile, die die Fahrbahnplatte tragen, direkt am Pylon verankert.
- und Kombinationen der vorgenannten Brückenarten.
Bauweisen und Bauverfahren
Für Brücken in Betonbauweise stehen verschiedene Brückenbauweisen zur Verfügung. Maßgeblich für die Auswahl sind die Geländebeschaffenheit und Gradiente, Brückenlänge und Spannweite sowie der wirtschaftliche Einsatz.
Innovative Baustoffe im Brückenbau
Die Weiterentwicklungen des Baustoffs Beton ermöglichen der Betonbauweise eine Ausweitung des Einsatzspektrums in Bereiche, die bisher anderen Baustoffen vorbehalten waren. Zu nennen sind hier der hochfeste Beton und der ultrahochfeste Beton.
Ultra-Hochfester Beton (UHPC) ist ein besonders gefügedichter und daher sehr korrosionswiderstandsfähiger Hochleistungsbeton mit einer Druckfestigkeit von 150 N/mm² bis 200 N/mm². Bei der etwa 140 m langen Gärtnerplatzbrücke in Kassel tragen trotz einer Bemessungslast von 50 kN nur rd. 8,5 cm dicken Deckenplatten aus quer vorgespanntem UHPC Fußgänger und Fahrradfahrer über die Fulda.
Fahrbahndecken aus Beton auf Brücken
Bei kurzen Brücken ist es baubetrieblich und verkehrstechnisch von Vorteil, eine jenseits der Brücke gebaute Fahrbahndecke aus Beton über das Brückenbauwerk durchzuziehen [2]. Die einschlägigen Regelungen der Straßenbaulastträger lassen diese Bauweise ausdrücklich zu. In dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau Nr. 14/1995 des Bundesministeriums für Verkehr sind die Randbedingungen wie folgt angegeben:
- Brückenlänge ≤ 15 m
- keine Übergangskonstruktionen erforderlich
Zu beachten ist, dass zwischen Decke und Überbau ein Vlies oder ein Geotextil verlegt werden muss, damit keine Verbundwirkung entsteht. Die Betonfahrbahndecke sollte in gleicher Dicke wie auf der anschließenden Strecke über das Brückenbauwerk durchgeführt werden.
Fahrbahndecken aus Beton auf langen Brücken und auf Brücken mit großen Stützweiten bleiben auf Einzelfälle beschränkt, da das größere Gewicht einer Fahrbahndecke aus Beton zu konstruktiven und finanziellen Mehraufwendungen führt und Schwingungen und Durchbiegungen des Brückenüberbaus Schäden an der Fahrbahndecke verursachen können.
Literatur
[1] Joachim Naumann: Brückenertüchtigung jetzt – Ein wichtiger Beitrag zur Sicherung der Mobilität auf Bundesfernstraßen. Heftreihe Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein e.V. Heft 22
[2] Grüning, Reinhard: Betondecken auf Brücken und in Tunneln. In: beton 11-2004, S. 530
