- Pylonbrücke
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Golden Gate Bridge, San FranciscoEine Hängebrücke ist eine Brücke bestehend aus Pylonen, über die Seile, früher aber auch Ketten, geführt werden, an denen der Fahrbahnträger aufgehängt ist.
Inhaltsverzeichnis
Einsatz
Hängebrücken werden überwiegend zur Überbrückung breiterer schiffbarer Gewässer errichtet. Im Regelfall werden Eisenbahnbrücken wegen der Tendenz zu Schwingungen und größeren Verformungen nicht als Hängebrücke ausgeführt.
Tragverhalten
Bauteile einer HängebrückeDer Fahrbahnträger wird mit Hängern an die Haupttragseile gehängt. Damit stehen diese Seile unter Zugspannung. Die Umlenkung der Seile auf den Pylonen verursacht eine Druckkraft in den Pylonen, die diese in die Gründung weiterleiten.
„Echte“ Hängebrücke
Bei der rückverankerten (echten) Hängebrücke wird die resultierende Zugkraft an den Enden der Tragseile von einer Endverankerung aufgenommen. Dazu werden die Tragseile in großen Ankerblöcken im Baugrund rückgehängt. Bei dieser Variante ist der Fahrbahnträger nur gering durch Zug- oder Druckkräfte belastet und kann sehr leicht ausgeführt werden.
„Unechte“ Hängebrücke
Kräfte bei der VerankerungBei der selbstverankerten (unechten) Hängebrücke wird die Horizontalkomponente der Zugkraft in den Tragseilen als Druckkraft auf den durchlaufenden Fahrbahnträger übertragen. Diese Variante erfordert kräftige Fahrbahnträger, vermeidet aber die großen Ankerblöcke. Sie wurde vor allem bei älteren Hängebrücken mit kürzeren Spannweiten, wie beispielsweise bei der Köln-Mülheimer Brücke von 1927 mit 315 Meter Stützweite angewendet. Heute weisen noch zwei Rheinbrücken die Konstruktionsform auf, die Friedrich-Ebert-Brücke in Duisburg mit 285,5 Meter und Krefeld-Uerdinger Brücke mit 250 Meter Stützweite. Von großem Nachteil ist, dass zur Montage der selbstverankerten Hängebrücke aufwändige Hilfskonstruktionen, wie beispielsweise Schrägabspannungen, erforderlich sind, da die Tragseile erst nach kompletter Fertigstellung des Fahrbahnträgers montiert werden können. Insgesamt hat sich die selbstverankerte Hängebrücke als Konstruktionsform aufgrund des größeren Montageaufwandes nicht durchgesetzt, sie wurde durch die nach dem Zweiten Weltkrieg entwickelte Konstruktion der Schrägseilbrücke ersetzt. In dem vergangenen Jahrzehnt kam die selbstverankerte Hängebrücke wieder gelegentlich zur Anwendung,[1] so beispielsweise bei der neuen East Bay-Querung der San Francisco Oakland Bay Bridge.[2]
Tragelemente
Akashi-Kaikyo-Brücke, Japan
Ankerblock Storebælt-BrückePylone
Die Pylone leiten die Umlenkkräfte der Tragkabel, also das Gewicht des Überbaus, zu den Fundamenten. Außerdem nehmen sie die Kräfte in Querrichtung, beispielsweise aus Wind, auf. Sie werden meist als rechteckige Portale entweder rahmenartig mit zwei oder mehr Querriegeln oder als Fachwerkkonstruktion ausgebildet. Als Baustoff kommt entweder Stahl mit Kastenquerschnitten oder Stahlbeton zur Anwendung.
Tragkabel
Die Tragkabel bestehen bei modernen Großbrücken aus einem Bündel von parallel liegenden, hochfesten Drähten. Die Drähte sind üblicherweise feuerverzinkt. Im Regelfall werden zwei Tragkabel verwendet, die mit Kabelsattellagern über die Pylonstiele geführt und in Ankerblöcken verankert werden. Die Kabel weisen meist einen Durchhang von 1/8 bis 1/12 der Stützweite des Mittelfeldes auf.[3].
Versteifungsträger
Der Fahrbahnträger, üblicherweise Versteifungsträger genannt, verteilt die Lasten auf die Hängerseile. Er wird entweder als Fachwerkträger, wie bei der Akashi-Kaikyo-Brücke, oder mit offenen Vollwandträgern, wie der Rodenkirchener Autobahnbrücke, oder mit einem geschlossenen Kastenquerschnitt, wie bei der Storebælt-Brücke, ausgebildet. Um eine aerodynamische Stabilität zu erreichen, sind die Versteifungsträger ausreichend torsionssteif auszubilden. Sie erhalten bei modernen Kastenträgerbrücken eine im Windkanal optimierte Querschnittsgestaltung, die ein Versagen durch aerodynamische Instabilität, wie bei der Tacoma-Narrows-Brücke, vermeidet.
Geschichte
Die Anfänge
Erste Entwürfe zu Hängebrücken sind in Europa aus dem Anfang des 16. Jahrhunderts bekannt. Der kroatische Erfinder Faust Vrancic (lat.Faustus Verantius) präsentierte 1595 in seinem Buch bzw. seiner Erfindungsauflistung Machinae novae eine Hängebrücke wie auch weitere Erfindungen, z.B. den Fallschirm.
Entwicklung der Bauweise
Die moderne Form der Hängebrücke entwickelte sich im 19. Jahrhundert. Den Anfang dieser Entwicklung machte Finley 1801 in den USA mit 21 Metern Spannweite. Die Hängesysteme bestanden damals meist noch aus Kettengliedern. Daher werden die frühen Hängebrücken auch als Kettenbrücken bezeichnet. Die erste Kettenbrücke Deutschlands war der von Johann Georg Kuppler 1820/21 geplante und 1824 errichtete Kettensteg in Nürnberg, der die Pegnitz über 68 Meter überspannte.
John Roeblings Weiterentwicklung des so genannten „Luftspinnverfahrens“, welches ursprünglich von dem Franzosen Henry Vicat erfunden und 1831 vorgestellt wurde, führte zur weiten Verbreitung der Hängebrücken. Der Vorteil dieses Herstellungs-Verfahrens direkt am Ort des Einsatzes der beiden Haupttragseile gegenüber der Verwendung von vorgefertigten Stahlkabeln oder Ketten ist eine geringere Belastung der Pfeiler während der Montage. Die Spannweite des Haupttragwerkes konnte somit entscheidend vergrößert werden und ermöglichte den Bau von Brücken in zuvor nie gekannten Dimensionen. Mit dieser Konstruktionsweise schaffte Roebling zunächst in Amerika und später auch in Europa den endgültigen Durchbruch. Gegenüber Kritikern vertrat er energisch die Verwendung von Drahtkabeln an Stelle von Kettengliedern. Heute gibt es viele dieser Brücken. Eine Liste geordnet nach der Länge der Mittelspannweite zeigt heutige Hängebrücken an:
Bauprojekte
Insbesondere in ärmeren Regionen stoßen Pläne von Hängebrücken-Großprojekten zum Teil auf massive finanzielle Schwierigkeiten. Aus diesem Grund konnten etwa die Brücke über die Straße von Messina, die Italien und Sizilien verbinden soll, die mit einer Hauptspannweite von 3.300 Metern die größte Hängebrücke der Welt geworden wäre, oder die Puente Bicentenario de Chiloé in Chile bislang nicht verwirklicht werden. Des weiteren gibt es Überlegungen, die Straße von Gibraltar und die Sundastraße zu überbrücken. Diese Konstruktionen hätten dann deutlich längere Mittelspannweiten zur Folge.
Die längsten Hängebrücken
- Die längsten Hängebrücken der Welt
Siehe auch: Liste der längsten Hängebrücken (detaillierte Informationen zu den 100 längsten Hängebrücken der Welt)
Brückenname Mittelspannweite Land Fertigstellung Akashi-Kaikyō-Brücke 1991 m Japan 1998 Xihoumen-Brücke 1650 m China 2008 Storebælt-Brücke 1624 m Dänemark 1998 Runyang-Brücke 1490 m China 2005 Humber-Brücke 1410 m Vereinigtes Königreich 1981 Jangyn-Brücke 1385 m China 1997 Tsing-Ma-Brücke 1377 m Hong Kong, China 1997 Verrazano-Narrows-Brücke 1298 m USA 1964 Golden Gate Bridge 1280 m USA 1937 Yangluo-Brücke 1280 m China 2007 Die längsten Hängebrücken in Deutschland sind die Rheinbrücke Emmerich aus dem Jahre 1965 mit 500 Meter Hauptstützweite und die Rodenkirchener Autobahnbrücke von 1941 mit 378 Meter.
- Die längsten Hängebrücken ihrer Zeit
Brückenname Stützweite (m) Land Fertigstellung Jahre Bemerkungen Union Bridge 137 Vereinigtes Königreich 1820 5 Älteste noch heute benutzte Hängebrücke Menai Bridge 176 Vereinigtes Königreich 1826 7 Zähringerbrücke 271 Schweiz 1834 14 1924 durch Bogenbrücke ersetzt Wheeling Suspension Bridge 308 USA 1849 1 Lewiston-Queenston Bridge 316 USA, Kanada 1851 13 Zerstört, Ersatz durch Bogenbrücke Wheeling Suspension Bridge 308 USA 1864 1 John A. Roebling Suspension Bridge 322 USA 1866 2 Niagara Clifton Bridge 384 USA, Kanada 1869 13 1899 ersetzt Brooklyn Bridge 486 USA 1883 19 Williamsburg Bridge 488 USA 1903 20 Bear Mountain Bridge 497 USA 1924 1 Erste Hängebrücke mit Asphaltfahrbahn Benjamin Franklin Bridge 533 USA 1926 2 Ambassador Bridge 564 USA, Kanada 1929 1 George Washington Bridge 1067 USA 1931 5 Golden Gate Bridge 1280 USA 1937 26 Verrazano Narrows Bridge 1298 USA 1964 16 Humber-Brücke 1410 Vereinigtes Königreich 1981 16 Akashi-Kaikyō-Brücke 1991 Japan 1998 Siehe auch
Weblinks
- Nicolas Janbergs Structurae: Hängebrücken
- Brückenbau Datenbank und Links
- Webseite von Bernd Nebel mit Brückenbeschreibungen
- Webseite von Karl Gotsch mit Brücken-Lexikon
- Bridgemeister, Datenbank von Hängebrücken weltweit (englisch)
Einzelnachweise
- ↑ Die Fahrbahn hängt im Tragseil, FAZ 11. April 2006
- ↑ „Serf-anchored Suspension Span “, Bay Bridge Public Information Office, April 2009. Zugriff am 27. April 2009.
- ↑ Günter Ramberger, Francesco Aigner: Hängebrücken. In:Handbuch Brücken, Gerhard Mehlhorn (Hrsg.), S.388-394, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007. ISBN 978-3-540-29659-1
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