Integrale Brücken erfordern weniger Aufwand in Wartung und Instandhaltung als konventionelle Brücken. Daher wird diese Bauweise sowohl im Neubaubereich als auch bei der Umrüstung bestehender Bauwerke immer populärer. Insbesondere die Planung, aber auch die Ausführung integraler Brücken, erfordert in einigen Bereichen besondere Aufmerksamkeit und Kenntnisse. Zwangsschnittgrößen sowie die Auswirkungen der Bauwerk-Baugrund-Interaktion müssen in der Bemessung und der konstruktiven Durchbildung entsprechend beachtet werden. Allerdings ermöglicht die Bauweise auch eine besondere Gestaltung, die dem integralen Tragverhalten Rechnung trägt und dieses in geeigneter Weise auch ästhetisch umsetzen kann. Das Handbuch stellt das dafür notwendige Ingenieur-Know-how umfassend bereit und ist damit eine wertvolle Arbeitshilfe für Entwurf, Ausführung und Überwachung integraler Brücken.
Dr. Roman Geier ist Ziviltechniker mit aufrechter Befugnis, Gesellschafter und Mitglied der Geschäftsleitung der Schimetta Consult ZT GmbH. Volkhard Angelmaier ist Vorstand der Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG sowie Prüfingenieur für Bautechnik (Fachrichtungen Massivbau und Metallbau) und EBA-Prüfer für bautechnische Nachweise im Eisenbahnbau. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner ist Geschäftsführender Direktor des Instituts für Massivbau an der TU Darmstadt, Gesellschafter und Mitglied der Geschäftsleitung bei der KHP König und Heunisch Planungsgesellschaft mbH in Frankfurt sowie Prüfingenieur für Baustatik. Jaroslav Kohoutek war zwischen 2011 und 2015 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Darmstadt und ist seit Mai 2015 Projektleiter für Eisenbahnbrücken bei der DB Netz AG.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort V
1 Einführung 1
2 Grundlagen 7
2.1 Begriffe und Definitionen 7
2.2 Vorteile integraler Brücken 13
2.2.1 Vorteile für den Entwurfsprozess 13
2.2.2 Vorteile im Zuge der Errichtung der Tragwerke 15
2.2.3 Vorteile für Nutzer und Anrainer 15
2.2.4 Vorteile für die Bauwerkserhaltung 16
2.3 Impulse aus dem Unterhalt 16
2.4 Herausforderungen bei integralen Brücken 23
2.5 Nachhaltigkeit integraler Brücken 25
2.5.1 Bedeutung der Nachhaltigkeitsbeurteilung 25
2.5.2 Nachhaltigkeitsbeurteilung von Brücken.28
2.5.3 Nachhaltigkeitsmerkmale integraler Brücken 30
3 Gestaltung 33
3.1 Mehrfeldrige Rahmenbrücken 33
3.2 Einfeldrahmen 41
3.3 Sprengwerke und sprengwerkartige Bögen 49
3.4 Hybride Konstruktionen 53
4 Entwurf 57
4.1 Allgemeines 57
4.2 Bauwerk-Baugrund-Interaktion 59
4.3 Gründung und Unterbau 63
4.4 Überbau67
4.4.1 Krümmung im Grund- und Aufriss 67
4.4.2 Vorspannung 71
4.4.3 Optimierte Stützweiten der Randfelder72
4.4.4 Integrale Verbundbrücken 73
4.4.5 Integrale Fertigteilbrücken 74
4.5 Parameterstudie Einflussgrößen auf den Entwurf 74
4.5.1 Darstellung des Systems 74
4.5.2 Beschreibung des Modells 76
4.5.3 Ergebnisse77
4.6 Entwurf am Beispiel eines integralen Bogentragwerks 83
4.6.1 Ausgangslage 83
4.6.2 Wahl des Tragsystems 84
4.6.3 Interaktion Gleis Tragwerk 87
4.6.4 Konzeption des integralen Bogentragwerks 88
4.6.5 Bauwerk-Baugrund-Interaktion 90
4.6.6 Statische Berechnung 92
4.6.7 Reales Systemverhalten 96
5 Berechnung und Bemessung 99
5.1 Ständige Einwirkungen 99
5.1.1 Eigengewicht und Ausbaulasten 99
5.1.2 Vorspannung 99
5.1.3 Baugrundsetzungen 99
5.2 Veränderliche Einwirkungen 100
5.2.1 Temperatur.100
5.2.2 Schwinden105
5.2.3 Kriechen109
5.2.4 Erddruck .111
5.2.5 Straßenverkehr 115
5.2.6 Eisenbahnverkehr bzwNormalspurbahnverkehr 117
5.2.7 Fußgänger- und Radverkehre 121
5.2.8 Wind 122
5.2.9 Schnee122
5.3 Idealisierung der Struktur 122
5.4 Modellierung des Baugrunds 123
5.4.1 Allgemeines 123
5.4.2 Flach gegründete Brücken 125
5.4.3 Tief gegründete Brücken 129
5.5 Schnittgrößenermittlung 134
5.6 Grundlagen der Bemessung 136
5.6.1 Nachweiskonzept bei linear-elastischer Tragwerksanalyse 136
5.6.2 Geotechnische Kategorien und Schwierigkeitsklassen 142
5.6.3 Nichtlineare Berechnung 146
6 Konstruktive Durchbildung 149
6.1 Deutschland 150
6.1.1 Ausführung des Brückenendes 150
6.1.2 Hinweise für besondere Bauteile 151
6.1.3 Ausführung von Schleppplatten 153
6.2 Österreich.154
6.2.1 Ausführung des Brückenendes 154
6.2.2 Hinweise für besondere Bauteile 156
6.2.3 Ausführung von Schleppplatten 157
6.3 Schweiz 158
6.3.1 Ausführung des Brückenendes 158
6.3.2 Hinweise für besondere Bauteile 160
6.3.3 Ausführung von Schleppplatten 161
6.4 Angloamerikanischer Raum 162
6.5 Sonderkonstruktionen 165
6.5.1 Fahrbahnübergang aus Betonelementen.165
6.5.2 Schleppplatte aus bewehrtem Gummibeton 167
Inhaltsverzeichnis IX
7 Ausführung, Bauüberwachung und Monitoring 169
7.1 Bauausführung 169
7.1.1 Einfluss des Bauverfahrens 169
7.1.2 Einfluss der Herstellungstechnologie178
7.2 Baubegleitung und -überwachung 185
7.2.1 Ausschreibungen und Vergabe 185
7.2.2 Arbeitsanweisungen 185
7.3 Bauwerkserhaltung 186
7.4 Monitoring bei integralen Brücken 187
7.4.1 Beispiel Seitenhafenbrücke 188
7.4.2 Beispiel Oberwarter Brücke 203
7.4.3 Rampenbauwerk B2309 210
8 Umrüstung bestehender Brücken Ausblick und Chancen 215
8.1 Kleine Tragwerkslängen 216
8.1.1 Keine Änderung des statischen Systems Fugenverguss 216
8.1.2 Keine Änderung des statischen Systems Umbau Widerlager 218
8.1.3 Aktivierung einer Rahmenwirkung 219
8.2 Große Tragwerkslängen Isola-della-Scala-Brücke 223
8.2.1 Ausgangssituation 223
8.2.2 Finite-Elemente-Berechnungen 224
8.2.3 Bauherstellung 230
Literaturverzeichnis 235
Stichwortverzeichnis 243
