Handbuch Brücken - Entwerfen, Konstruieren, Berechnen, Bauen und Erhalten

von: Gerhard Mehlhorn

Springer-Verlag, 2007

ISBN: 9783540296614 , 1084 Seiten

Format: PDF, OL

Kopierschutz: Wasserzeichen

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Preis: 149,99 EUR

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Handbuch Brücken - Entwerfen, Konstruieren, Berechnen, Bauen und Erhalten


 

Vorwort

6

Inhaltsverzeichnis

10

Autorenverzeichnis

16

1 Brückenbau auf dem Weg vom Altertum zum modernen Brückenbau

18

1.1 Einführung

18

1.2 Brücken im Altertum

19

1.2.1 Brücken in China

19

1.2.2 Brücken in Griechenland, in den persischen Großreichen und in Mesopotamien

26

1.2.3 Römische Brückenbaukunst

31

1.3 Brücken im Mittelalter

40

1.4 Brücken von der Renaissance bis zur Gegenwart

48

1.4.1 Steinbrücken

48

1.4.2 Holzbrücken

54

1.4.3 Eisen- und Stahlbrücken

58

1.4.4 Bogen-, Balken- und Rahmenbrücken aus Beton

88

1.4.5 Moderne Schrägkabelbrücken

104

1.5 Bemerkungen zur Gestaltung von Brücken und zu schicksalhaften und symbolischen Bedeutungen

109

2 Ingenieuraufgaben im Brückenbau

120

2.0 Vorbemerkung

120

2.1 Genereller Entwurf

121

2.1.1 Vorplanung

121

2.1.2 Entwurfsfindung im offenen oder eingeladenen Realisierungswettbewerb

123

2.2 Entwurfsplanung

124

2.2.1 Vorschriften

124

2.2.2 Randbedingungen

126

2.2.3 Baubetrieb und Baustellen einrichtung

128

2.2.4 Entwurfselemente, Hilfsmittel und statische Vorberechnung

128

2.2.5 Hinweise zur Bauwerksgründung

129

2.2.6 Hinweise zu den Unterbauten

129

2.2.7 Hinweise zu Lagerung und Beweglichkeit

130

2.2.8 Hinweise zu Brückenentwässerung und Abdichtung

131

2.2.9 Hinweise zu Bau- und Herstellungsverfahren

131

2.3 Genehmigungsplanung

133

2.4 Ausschreibung

133

2.4.1 Ausschreibung mit Mengenermittlung

133

2.4.2 Randbedingungen für Sonderentwürfe

135

2.4.3 Funktionale Ausschreibung

135

2.4.4 Verpflichtung zur Eindeutigkeit

135

2.5 Angebotsbearbeitung

136

2.6 Submission

137

2.7 Vergabe

137

2.8 Ausführungsplanung

138

2.9 Prüfung

138

2.10 Bauausführung, Bauüberwachung, Abrechnung

139

2.10.1 Bauausführung

139

2.10.2 Örtliche Bauüberwachung

140

2.10.3 Bauoberleitung

140

2.10.4 Bauüberwachung bei funktional ausgeschriebenen Brückenbauwerken

142

2.10.5 Abrechnung

142

2.10.6 Nachträge

143

2.11 Objektbetreuung und Dokumentation

143

2.12 Ingenieuraufgaben im Brückenbestand

144

2.12.1 Überwachen, Bewerten und Beurteilen von Brücken

144

2.12.2 Instandsetzung und Ertüchtigung von Brücken

145

2.12.3 Verstärkung von Brückenbauwerken

146

2.12.4 Austausch oder Verbreiterung von Tragwerksteilen oder von ganzen Tragwerken

147

2.12.5 Abbruch von Brückenbauwerken

148

3 Entwurf

150

3.1 Entwurfsgrundlagen

150

3.2 Bauwerkspezifische, verkehrstechnische Vorgaben

151

3.3 Ortspezifische Randbedingungen

152

3.4 Funktionelle Anforderungen

152

3.4.1 Tragsicherheit

152

3.4.2 Gebrauchstauglichkeit

153

3.4.3 Dauerhaftigkeit

156

3.5 Kulturelle Anforderungen

157

3.5.1 Kosten

157

3.5.2 Ästhetik

160

3.6 Ziel der Entwurfsarbeit

164

3.7 Überlegungen beim konzeptionellen Entwurf

165

3.8 Ausgewählte Brücken

171

3.8.1 Sunnibergbrücke, Schweiz

171

3.8.2 Fußgängerbrücke Kelheim, Deutschland

173

3.8.3 Osormort Viaduct, Spanien

175

3.8.4 Sacramento river trail pedestrian bridge, USA

177

3.8.5 Puente de la Barqueta, Spanien

179

3.8.6 Falkensteinbrücke, Österreich

181

3.8.7 Le Pont de Brotonne, Frankreich

183

3.8.8 Donaukanalbrücke in Wien, Österreich

185

3.8.9 Mangfallbrücke, Deutschland

187

3.8.10 The Normandie Bridge, Frankreich

189

3.8.11 Rheinbrücke Bendorf, Deutschland

191

3.8.12 Schrägseilbrücke Dubrovnik, Kroatien

193

4 Querschnittsgestaltung

196

4.1 Querschnittsgestaltung in Abhängigkeit von System und Funktion

196

4.1.1 Allgemeines

196

4.1.2 Allgemeine Erläuterungen zu den Hauptquerschnittstypen

199

4.1.3 Querschnitte für Straßenbrücken

201

4.1.4 Querschnitte für Bahnbrücken

202

4.1.5 Querschnitte für Fußgängerund Radwegbrücken

203

4.1.6 Sonderquerschnitte

204

4.2 Querschnittsgestaltung in Abhängigkeit vom verwendeten Werkstoff

204

4.2.1 Betonbrücken

204

4.2.2 Stahlbrücken

216

4.2.3 Verbundbrücken

226

4.2.4 Holzbrücken

236

5 Haupttragwerke der Überbauten

246

5.1 Beton-Plattenbrücken

246

5.2 Balkenbrücken

257

5.2.1 Beton-Balkenbrücken

257

5.2.2 Stählerne Balkenbrücken

290

5.2.3 Balkenbrücken als Verbundbrücken oder Mischkonstruktionen

295

5.3 Rahmenbrücken

304

5.3.1 Rahmenbrücken aus Beton

304

5.3.2 Rahmenbrücken aus Stahl

313

5.3.3 Rahmenbrücken als Verbundund Mischkonstruktionen

314

5.4 Bogen- und Stabbogenbrücken

317

5.4.1 Steinbrücken

317

5.4.2 Betonbogenbrücken

329

5.4.3 Stahlbrücken

339

5.4.4 Verbund- und Mischkonstruktionen

350

5.5 Schrägkabelbrücken

364

5.5.1 Konstruktionsgrundsätze

364

5.5.2 Konstruktionselemente

368

5.5.3 Lagerbedingungen

375

5.5.4 Aerodynamisches Verhalten

377

5.5.5 Konstruktive Gestaltung der Konstruktionselemente

378

5.5.6 Ergänzungen zu Verbundund Mischkonstruktionen

397

5.6 Hängebrücken

405

5.7 Spannbandbrücken

411

5.7.1 Einleitung

411

5.7.2 Tragwirkung

412

5.7.3 Bauverfahren

414

5.7.4 Beanspruchungen

415

5.7.5 Wirtschaftlichkeit

415

6 Lagerung

418

6.1 Überblick

418

6.2 Aufgaben und Beurteilung der Lagerung

422

6.3 Wahl der Lagerung und Anordnung der Lager

425

6.4 Ermittlung der Kräfte und Bewegungen

431

6.5 Lagerwiderstände

433

6.6 Planungsunterlagen

433

6.7 Messungen von Kräften und Bewegungen an Lagern

434

6.8 Inspektion und Instandhaltung der Lager und Lagerungen

438

7 Unterbauten

442

7.1 Überblick

442

7.2 Widerlager

442

7.2.1 Definition, Aufgaben und Konstruktionsprinzip

442

7.2.2 Anordnung von Widerlagerwand und Flügeln – Widerlagerarten

444

7.2.3 Konstruktion der Bauteile

447

7.2.4 Entwurf von Widerlagern

451

7.3 Stützen und Pfeiler

454

7.3.1 Definition, Aufgaben und Konstruktionsprinzip

454

7.3.2 Anordnung und Querschnittsgestaltung von Pfeilern

455

7.3.3 Anordnung und Querschnittsgestaltung von Stützen

457

7.3.4 Pfeiler- oder Stützenkopf

458

7.3.5 Herstellung

460

7.3.6 Pylone

460

7.4 Gründungen

461

7.4.1 Aufgaben und Überblick

461

7.4.2 Flachgründungen

461

7.4.3 Pfahlgründungen

464

7.4.4 Auswahlkriterien und Entwurf der Gründung

466

8 Berechnung

468

8.1 Einwirkungen auf Brücken

468

8.1.1 Allgemeines

468

8.1.2 Grundlagen

472

8.1.3 Einwirkungen aus dem Bauwerk

474

8.1.4 Einwirkungen aus der Bauwerks nutzung

475

8.1.5 Einwirkungen aus der Bauwerksumgebung

481

8.1.6 Bauzustände

482

8.2 Systeme, Tragverhalten, Schnittgrößen

483

8.2.1 Grundlagen

483

8.2.2 Überbauten

487

8.2.3 Unterbauten

501

8.2.4 Gesamtsysteme

506

8.3 Berechnung von Stahlbrücken

507

8.3.1 Grundlagen

507

8.3.2 Berechnung von Stahlbrücken: Ausgewählte Probleme

511

8.4 Ausgewählte Nachweise bei einer Verbundbrücke

537

8.4.1 Allgemeines

537

8.4.2 Steifigkeit der Fahrbahnplatte

538

8.4.3 Verbundtragwirkung

540

8.4.4 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit

542

8.4.5 Ermüdungsnachweis

549

8.4.6 Nachweis im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

552

8.5 Betonbrücken

553

8.5.1 Vorspannung von Betonbrücken

553

8.5.2 Schnittgrößen infolge Vorspannung

556

8.5.3 Einleitung konzentrierter Kräfte

570

8.5.4 Vorspannkraftverluste infolge des Kriechens und Schwindens des Betons und der Relaxation des Spannstahls

575

8.5.5 Schnittgrößenumlagerungen bei Systemänderungen und abschnittsweisem Bauen

582

8.5.6 Bemessungsgrundlagen

586

8.5.7 Berechnungsbeispiel, über drei Felder durchlaufende, vorgespannte Plattenbrücke

605

8.6 Berechnung von Unterbauten

637

8.6.1 Einführung

637

8.6.2 Berechnung von Widerlagern

637

8.6.3 Berechnung von Pfeilern und Stützen

655

8.6.4 Berechnung von Gründungen

664

8.7 Spezielle Probleme

676

8.7.1 Temperaturbeanspruchung

676

8.7.2 Schwingungsprobleme

699

8.7.3 Erdbebenbeanspruchung

723

9 Herstellung und Ausführungsmethoden

740

9.1 Betonbrücken

740

9.1.1 Herstellung auf Lehrgerüst

740

9.1.2 Herstellung auf Vorschubrüstung

758

9.1.3 Freivorbau

770

9.1.4 Taktschieben

784

9.1.5 Segmentbauweise

794

9.1.6 Schrägkabelbrücken

823

9.2 Stahlbrücken

845

9.2.1 Werkstattfertigung

845

9.2.2 Montage vorgefertigter Einheiten

849

9.2.3 Freivorbau

855

9.2.4 Längseinschub (Lancieren)

860

9.2.5 Spezielle Verfahren

863

9.3 Brücken in Verbund- und Mischbauweise

880

9.3.1 Fertigung und Montage Stahlüberbau

880

9.3.2 Schalung und Fertigung Betonfahrbahnplatte

883

9.3.3 Einfluss des Bauablaufs

891

9.3.4 Systemabhängige Bauabläufe

897

10 Brückenausrüstung

904

10.1 Fahrbahnausbildung und Dichtungen

904

10.1.1 Fahrbahnen von Straßenbrücken

904

10.1.2 Oberbau von Eisenbahnbrücken

907

10.2 Lager

911

10.2.1 Übersicht

911

10.2.2 Verformungslager

911

10.2.3 Stahllager

918

10.2.4 Topflager

919

10.2.5 Kalottenlager

922

10.2.6 Horizontalkraftlager

923

10.2.7 Sonderlager

923

10.2.8 Einbau und Austausch der Lager

923

10.3 Fahrbahnübergänge

924

10.3.1 Allgemeines

924

10.3.2 Fahrbahnübergänge für Straßenbrücken

925

10.3.3 Schienenauszugsvorrichtungen

934

10.4 Schrammborde, Leiteinrichtungen, Kappen und Geländer

935

10.4.1 Kappen von Straßenbrücken

935

10.4.2 Kappen auf Eisenbahnbrücken

936

10.4.3 Geländer und Leiteinrichtungen

937

10.5 Brückenentwässerungen

939

10.6 Beleuchtung

941

10.7 Versorgungsleitungen

944

10.8 Lärmschutzanlagen

944

10.8.1 Überblick

944

10.8.2 Lärmschutzanlagen auf Brücken

945

11 Überwachung, Prüfung, Bewertung und Beurteilung von Brücken

950

11.1 Einleitung

950

11.2 Ursachen für Schäden an Betonbrücken

950

11.2.1 Allgemeines

950

11.2.2 Schäden am Beton

951

11.2.3 Schäden am Bewehrungsstahl

956

11.2.4 Schäden an den Fugen und Lagern

962

11.2.5 Schäden am Oberbau

963

11.3 Überwachung und Prüfung von Brückenbauwerken

964

11.3.1 Grundlagen zur Überwachung von Brückenbauwerken

964

11.3.2 Prüfung von Betonbrücken

965

11.3.3 Prüfung von Stahlund Verbundbrücken

974

11.3.4 Prüfung der Brückenausstattung

981

11.3.5 Prüfung der Brückenausrüstung

982

11.4 Zustandsbewertung und -beurteilung von Brücken

984

11.4.1 Allgemeines

984

11.4.2 Verfahren zur Zustandsbewertung von Brücken

984

11.5 Brückenmanagement

989

11.5.1 Allgemeines

989

11.5.2 Brückenmanagementsysteme

990

12 Brückeninstandsetzung und Sanierung

992

12.1 Einleitung

992

12.2 Betonbrücken

992

12.2.1 Planung von Instandsetzungsund Sanierungsmaßnahmen

992

12.2.2 Vorbereitende Maßnahmen

994

12.2.3 Durchführung der Instandsetzungsund Sanierungsmaßnahmen

998

12.3 Stahlbrücken

1006

12.3.1 Korrosionsschutz

1006

12.3.2 Niete und Schrauben

1006

12.3.3 Instandsetzung von Abrostungen

1007

12.4 Fahrbahnbeläge

1007

13 Brückenverstärkung

1010

13.1 Einleitung

1010

13.2 Betonbrücken

1010

13.2.1 Geklebte Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe

1010

13.2.2 Externe Vorspannung

1019

13.2.3 Querschnittsergänzung

1023

13.3 Stahl- und Verbundbrücken

1027

13.3.1 Fahrbahnverstärkung

1029

13.3.2 Systemverstärkung

1030

13.3.3 Systemänderung

1035

Literatur

1038

Brückenverzeichnis

1076

Personen- und Firmenverzeichnis

1084

Sachverzeichnis

1088