Brücke

Brücke: Ingenieurbauwerk, das einen Landverkehrsweg, wie z. B. eine Straße, eine Eisenbahnlinie oder einen Kanal sowie Gerinne, Rohrleitungen und Fördereinrichtungen, über ein natürliches oder künstliches Hindernis führt. Die Brücke besteht aus den Unterbauten und dem Überbau. Die Unterbauten sind Stütz- und Gründungskonstruktionen der Brücke zur Weiterleitung der Kräfte in den Baugrund. Dazu gehören: die Widerlager, das sind Endauflager, die den Übergang von der Brücke zum Damm des Verkehrsweges bilden. Sie bestehen aus der Stirnmauer, die oben durch die Auflagerbank und die Kammermauer abgeschlossen wird, und den Flügelmauern, die als Parallelflügel oder gerade bzw. schräge Winkelflügel ausgebildet sein können. Eingeschüttete oder verlorene Widerlager bestehen aus mehreren runden oder rechteckigen Einzelstielen, die oben mit einem Riegel verbunden sind, oder einem einzelnen massiven Auflagerkörper. Mitunter sind die Widerlager auch als Hohlkästen ausgebildet, um die Auflast zu verringern und eine große Aufstandsflache zu erreichen; die Pfeiler als Zwischenunterstützung mehrfeldriger Brücke Bes. stark ausgebildete Gruppenpfeiler werden zur Aufnahme des Bogenschubs bei mehrfeldrigen Bogenbrücke. angeordnet. Die Pfeiler älterer Brücke sind aus Mauerwerk ausgeführt, während heute überwiegend Stahlbeton verwendet wird. In einigen Fällen wurden auch stählerne Gerüstpfeiler errichtet; die Gründungen zur Übertragung der Kräfte in den Baugrund. Neben der Flächengründung kommt im Brückenbau die Pfahl-, Brunnen- und Caissongründung zur Anwendung.
Der Überbau ist der Teil einer Brücke, der die Öffnungen zwischen den Widerlagern oder/und Pfeilern überspannt. Baustoff und statisches System des Überbaus sind Hauptmerkmale und daher bestimmend für die Bezeichnung einer Brücke. Als Teil des Überbaus ist die Fahrbahn eine Konstruktion für die Aufnahme der Verkehrslast und ihre Weiterleitung in die Haupttragkonstruktion. Bei Eisenbahnbrücke unterscheidet man offene und geschlossene Fahrbahnen. Erstere bestehen aus Längs- und Querträgern. Ihre Abdeckung aus Bohlen, Stahlbetonplatten oder für Gitterrosten ist nicht dicht, daher eignet sich die offene Fahrbahn nicht für Brücke über öffentliche Verkehrswege. Die geschlossene Fahrbahn besteht aus der stählernen oder massiven Fahrbahnwanne zur Aufnahme des durchgehenden Schotterbettes oder der Stahlbeton- bzw. Spannbetonplatte oder einem versteiften Flachblech mit elastischer Schienenbefestigung. Bei Straßenbrücke besteht die Fahrbahn aus der Fahrbahndecke, die eben und griffig sein soll, der Fahrbahntafel zur Lastübertragung in Form einer Stahlbeton oder Spannbetonplatte, einer für orthotropen Platte und - bei bestimmten Konstruktionsarten - einem Fahrbahnrost aus Längs- und Querträgern. Die Fahi-hahndecke besteht aus Hartholzbohlen, Holz- oder Kleinpflaster auf einer Kiesschicht, Beton, Guss-bzw. Hartguss Asphalt, Kunstharz mit verschiedenen Füllstoffen, in seltenen Fällen auch aus offenen oder vergossenen Gitterrosten. Geschlossene Fahrbahnen besitzen meist eine bes. Abdichtung und Entwässerung.
Die Bezeichnung der Brücke erfolgt nach verschiedenen Gesichtspunkten: 1. nach dem darüber geführten Verkehr als Eisenbahnbrücke. Straßenbrücke, Autobahnbrücke, Fußgängerbrücke, Kanalbrücke, Rohrbrücke, Bandbrücke oder Förderbrücke, 2. nach besonderen Einsatzbedingungen. z. B. als Behelfsbrücke, Hilfsbrücke, Dauerbehelfsbrücke, Pontonbrücke oder Schiffsbrücke, 3. nach der Öffnungsart bei beweglichen Brücke, z. B. als Hubbrücke, Drehbrücke, Klappbrücke oder Verschubbrücke. 4. nach der Lage der Fahrbahn, z. B. als Deck-, Trog- oder mehrstöckige Brücke, 5. nach dem statischen System, z. B. als Balkenbrücke, Plattenbrücke, Trägerrostbrücke, Rahmenbrücke. Bogenbrücke, Bogenscheibenbrücke, Schrägseilbrücke, Zügelgurtbrücke oder Hängebrücke, 6. nach dem Baustoff der Überbauten, z. B. als Holzbrücke, Massivbrücke (Steinbrücke. Betonbrücke. Stahlbetonbrücke. Spannbetonbrücke), Stahlbrücke, Stahlverbundbrücke oder Leichtmetallbrücke. Im Folgenden werden die Brücke nach den beiden letztgenannten Bezeichnungskriterien erläutert.
6.1. Holzbrücke werden wegen der Knappheit des Baustoffes Holz fast nur noch als Behelfsbrücke, Arbeitsbrücke. Wegebrücke und Fußgängerstege errichtet. Das Tragwerk des Überbaus besteht vorwiegend aus Nadelholz (Kiefer. Lärche). Für Dübel. Lagerschwellen, Verschleißbohlen und Keile wird Hartholz verwendet. Mit einfachen Holzbalken lassen sich nur Stützweiten von wenigen Metern erreichen. Verdübelte Balken, Sattelhölzer, Spreng- und Hängewerke, deren Zuggurt aus Stahl besteht, ermöglichen Stützweiten von 15 bis 20 m. Mit genagelten Vollwandträgern werden Stützweiten von über 30 m, mit hölzernen Fachwerkhauptträgern von über 90 m erreicht. Bei Holzbrücke, die vorwiegend in Dübelbrücke, Nagelbrücke oder Leimbauweise ausgeführt werden, erhöht man den Widerstand gegen Feuchtigkeitssaufnahme. Schädlingsbefall und Brandgefahr durch imprägnierende Chemikalien. 6.2. Massivbrücke sind Brücke mit Überbauten aus Stein, unbewehrtem Beton, Stahl- oder Spannbeton. 6.2.1. Steinbrücke und Brücke aus unbewehrtem Beton können wegen der geringen Zugfestigkeit des Mauerwerks oder Betons nur gewölbt ausgeführt werden. An den Stirnseiten des Gewölbes werden Stirnmauern als Schwergewichtsmauern hochgeführt. Dazwischen wird auf das Gewölbe die Auffüllung aufgebracht. Bei den ältesten Bauwerken findet man über dem Gewölbe eine Schicht aus gestampftem bindigem Erdstoff (Lehm, Ton) als Abdichtung und darüber sowie für die Zwickelausfüllung nichtbindige Erdstoffe. Später wurden verschiedenartige Aufstriche, Schichten oder Bahnen als Abdichtung auf einem Gefällebeton aufgebracht. In neuerer Zeit verwendet man vorwiegend Plastfolien als Dichtungsbahnen, die an den Nahtstellen überlappt verschweißt werden. Sie erhalten eine Schutzschicht aus Kiessand. Klinkern, Pressbetonplatten oder Beton mit Drahtgeflechteinlage. Gewölbe mit hoher Überschüttung erhalten nur niedrige Stirnmauern und besitzen eine der Dammbreite entsprechende Gewolbebreite. Bei Öffnungen über 15 m sind häufig zur Masseverringerung Spar- oder Entlastungsgewölbe quer oder sogen. Spandrillen parallel zur Brückenachse angeordnet. Bei hohen Bauwerken sind mitunter auch mehrere Stockwerke von Gewölben übereinander gestellt. 6.2.2. Stahlbetonbrücke werden heute im Bereich kleiner und mittlerer Stützweite bei ausreichender Bauhöhe bevorzugt. Die Stahlbewehrung nimmt die Zugkräfte auf. Dadurch werden geringere Querschnitte, größere Stützweiten und Tragsysteme mit Biegebeanspruchung möglich. Sie werden in Ortbetonbauweise mittels Schalung monolithisch oder in Montagebauweise aus vorgefertigten Einzelteilen errichtet. 6.2.3. Bogenbrücke aus Stahlbeton werden als eingespannter Bogen, als Zwei- oder Dreigelenkbogen ausgeführt. Die Fahrbahn kann aufgestanden, angehängt oder zwischen Scheitel und Kämpfer angeordnet sein. Der Bogen kann als Voll- oder Hohlquerschnitt oder aus vollen bzw. hohlkastenförmigen Rippen mit Querverbindungen ausgebildet sein. 6.2.4. Bogenscheibenbrücke bestehen aus mehreren wandartigen Scheiben mit bogenförmigem Ausschnitt der Unterseiten. Die Scheiben können über den Scheitel durchlaufen oder mit einem Gelenk verbunden sein. 6.2.5. Rahmenbrücke aus Stahlbeton erhalten wesentlich größere Biegemomente als Bogenbrücke und sind daher ebenso wie Balkenbrücke bei schlaffer Bewehrung nur für kleinere Stützweiten wirtschaftlich. Ihre Fahrbahnen bestehen meist aus Längs- und Querträgern, die einen Trägerrost bilden und monolithisch mit der Fahrbahnplatte verbunden sind. Bei Fertigteilbalken wird das Zusammenwirken durch Quervorspannung oder eine Ortbetonfahrbahn erreicht. 6.2.6. Für kleinere Stützweiten eignen sich auch Plattenbrücke aus Stahlbeton, deren Überbauten als Vollplatten oder zur Masseeinsparung als Hohlplatten ausgebildet sind. Als statisches System kommen Einfeld- und Durchlaufplatten in Frage. Der Grundriss kann rechtwinklig oder auch schief sein. Für kleine Brücke sind Fertigteilplatten möglich. 6.2.7. Spannbetonbrücke, die als einfeldrige oder durchlaufende Balken-, Platten- oder Rahmenbrücke von 10 bis über 200 m ausgeführt werden, ermöglichen Stützweiten und Konstruktionshöhen, die früher nur von Stahlbrücke erreicht wurden, für Freivorbau wird sowohl mit vorgefertigten Segmenten als auch in Monolithbauweise mit einer Vorbauschalung für Spannbetonbrücke größerer Stützweite angewendet. Das Prinzip der Vorspannung wird auch bei den massiven Versteifungsträgern von Schrägseilbrücke und in sich verankerten Hängebrücke verwirklicht. Durch die hohe Druckvorspannung wird die Rissbildung verhindert und der gesamte Betonquerschnitt zum Tragen herangezogen. 6.3. Stahlbrücke zeichnen sich durch das günstigste Verhältnis von Eigenlast zu Nutzlast, weitgehende Werkstattfertigung, geringste Transportlasten, kurze Montagezeiten und gute Anpassung an bes. örtliche oder betriebliche Bedingungen aus. Nachteilig ist der höhere Erhaltungsaufwand für den Korrosionsschutz. Aus Gründen der Stahleinsparung und zur Senkung des Erhaltungsaufwandes werden Stahlüberbauten nur noch in solchen Fällen eingesetzt, wo extreme Forderungen bestehen, die von Massivbrücke nicht oder nur mit wesentlichem Mehraufwand erfüllt werden können, z. B. bes. geringe Bauhöhe geringe Belastbarkeit des Baugrundes, große Stützweite, minimale Eigenlast bei beweglichen Brücke, oder bei Ersatz abgängiger Stahlüberbauten, die aus technischen oder ökonomischen Gründen nicht durch massive Überbauten ersetzt werden können. Bei Eisenbahnbrücke ist der Anteil an Stahlüberbauten infolge der höheren Verkehrslasten wesentlich größer als bei Straßenbrücke. 6.3.1. Die Mehrzahl der Stahlbrücke. sind Balkenbrücke. Die Hauptträger sind als Vollwand- oder Fachwerkträger ausgebildet (f Träger). Bei neueren Brücke werden häufig Vollwand-Kastenträger angewendet und das statische Zusammenwirken der Fahrbahn mit den Hauptträgern ausgenutzt. Eisenbahnbrücke mit Vollwand-Hauptträgern werden vorwiegend mit zwischenliegender Fahrbahn (Trogbrücke)ausgebildet. Um nicht zu große Stegblechhöhen zu bekommen, beschränkt man sich bei Einfeldträgern auf Stützweiten bis etwa 35 m, bei Durchlaufträgern bis etwa 60 m. Bei obenliegender Fahrbahn mit Durchlaufträgern sind Stützweiten über 100 m möglich. Bei Straßenbrücke, die infolge der erforderlichen Fahrbahnbreite und wegen der besseren Sichtverhältnisse überwiegend als Deckbrücke ausgebildet werden, lassen sich mit den entspr. statischen Systemen etwa die doppelten Stützweiten der Eisenbahnbrücke erreichen. Kastenträger ergeben für die größeren Stützweiten günstigere Lösungen als einzelne Vollwandträger.