Symposium Ausbau der Bundesautobahn A 3 im Großraum Würzburg

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1 Ausgabe Symposium Ausbau der Bundesautobahn A 3 im Großraum Würzburg ISSN X

2 Wirtschaftlich und nachhaltig. Korrosion impossible Straßenbrücken sind jetzt feuerverzinkbar Stahl- und Verbundbrücken dürfen seit kurzem auch in Deutschland feuerverzinkt werden. Wissenschaftliche Untersuchungen ergaben nämlich, dass die Feuerverzinkung auch für den Einsatz an zyklisch belasteten Brückenbauteilen geeignet ist und eine Korrosionsschutzdauer von 100 Jahren ohne Wartung erreicht. Zudem ist Feuerverzinken bereits bei den Erstkosten günstiger. Mehr unter INSTITUT FEUERVERZINKEN

3 EDITORIAL Zum (zweitägigen) Symposium in Würzburg Kombination von Theorie und Praxis von Michael Wiederspahn Dipl.-Ing. Michael Wiederspahn Kurz innezuhalten und erst nachzudenken, bevor man irgendeine Entscheidung trifft, hat bekanntermaßen noch nie geschadet, kommt bedauerlicherweise aber langsam aus der Mode, denn heute sind vor allem vorauseilende und damit (vor)eilig gefasste Beschlüsse gefragt, die sich ebenso rasch verkünden wie korrigieren lassen. Welche Neben- oder Nachwehen ein solch vorschnelles Vorgehen bewirkt, interessiert in dem Zusammenhang offenbar nur wenige (Verantwortungsbewusste), werden die meisten Konsequenzen dieses vermeintlichen Hochgeschwindigkeitshandelns doch oft und gerne auf jene verlagert, die, um jetzt eine früher häufig verwendete Formulierung leicht abzuwandeln, der Gnade einer späteren Geburt anheimfallen (dürfen). Wer sich einem Thema, einem Problem oder einer Herausforderung mit dem eigentlich stets aufzubringenden Sachverstand widmen will, braucht hingegen ein klein bisschen Zeit, ein paar Minuten oder bisweilen sogar Stunden, in denen er sich informiert, alle oder zumindest viele Aspekte er- und dann begründet, sein Urteilsvermögen also zunächst entwickelt und nicht schon vorab zu schärfen trachtet. Dass und warum die genauere, ergo persönliche Inaugenscheinnahme eines Gemäldes oder Bauwerks durchaus Sinn macht, ja im Prinzip unabdingbar ist, da sie einem nicht selten überraschende und gerade deshalb (meist) höchst zielführende Ein- und Aussichten vermittelt, erläutert zum Beispiel Denis Diderot in und mit seiner Enzyklopädie, einer Publikation von immerhin 21 Text- und 12 Bildbänden Umfang, aus der die hier zitierten Zeilen stammen:»groß ist die Schönheit, wenn eine Sache so ist, dass die Überraschung zuerst mäßig ist, dass sie aber anhält, dass sie zunimmt und schließlich zur Bewunderung führt. ( ) Die genaue Proportion der berühmten Peterskirche bewirkt, dass sie zunächst nicht so groß erscheint, wie sie ist; denn wir wissen zunächst nicht, woran wir uns halten sollen, um ihre Größe zu beurteilen. Wäre sie weniger breit, so würde uns ihre Länge auffallen; wäre sie weniger lang, so würde uns ihre Breite auffallen. Aber je länger das Auge sie betrachtet, desto größer erscheint sie, und desto größer wird das Erstaunen. Man kann sie mit den Pyrenäen vergleichen, wo das Auge, das sie anfangs zu ermessen glaubt, Berge über Berge entdeckt und sich immer weiter verliert.«im Abschnitt»Versuch über den Geschmack in Dingen der Natur und Kunst«zu finden, beschreiben sie letzten Endes, wie eine Annäherung verlaufen sollte, die nicht mit vorgefertigten Meinungen»operiert«, sondern auf dem Bemühen um unverfälschte und zudem sach- wie fachgerechte Einblicke beruht und dementsprechend die (unaufhörliche) Bereitschaft zum Lesen und Lernen voraussetzt. Und das gilt natürlich auch für Ausgabe des»brückenbau«wie für das Symposium»Ausbau der A 3 im Großraum Würzburg«, die als Einheit und zugleich als Angebot zu interpretieren sind, indem sie zu einer Kombination von Theorie und Praxis einladen, und zwar in sinnstiftendster Form. So erlauben die folgenden Seiten eine fundierte und insofern eine auf Dauer lohnende Nachbereitung sämtlicher Vorträge der Würzburger Veranstaltung, während die am bzw. für den zweiten Tag organisierte Exkursion das zuvor Gehörte oder bereits Studierte nochmals zu vertiefen, es vor Ort zu veranschaulichen, zu überprüfen und derart (zusätzlich) zu verifizieren hilft. Wir bedanken uns bei allen Referenten und Autoren für die qualitätvolle Mitarbeit, insbesondere aber bei der Autobahndirektion Nordbayern, die es ermöglicht (hat), dieses zweifelsohne beeindruckende Großprojekt detailliert und überaus kompetent vorstellen zu können BRÜCKENBAU 3

4 INHALT BRÜCKENBAU CONSTRUCTION & ENGINEERING Bereits heute laden wir Auftraggeber, Architekten und Ingenieure ebenso wie ausführende Bauunternehmen sowie Hochschulen zum 16. Symposium Brückenbau nach Leipzig ein. Wir starten am 15. Februar 2016 mit der Begrüßung der angereisten Referenten und Teilnehmer beim gemütlichen Abendessen und beginnen dann am 16. Februar 2016 in gewohnter Weise mit den Vorträgen. Wie immer stehen neue spannende und viel diskutierte Bauvorhaben sowie Wettbewerbe auf dem Programm ebenso wie Projekte, die von unseren europäischen Nachbarn realisiert wurden und werden. Last but not least wird das große Thema Erhalt durch Ertüchtigung oder Abriss und Neubau bei einigen der vorgestellten Bauwerke näher beleuchtet. Wir freuen uns, wenn Sie den Termin»Leipzig 2016«(16. bis 17. Februar 2016) schon jetzt einplanen. 4 BRÜCKENBAU Weitere Informationen und Anmeldung V E R L A G S G R U P P E W I E D E R S P A H N mit MixedMedia Konzepts Biebricher Allee 11 b Wiesbaden Tel.: 0611/ Fax: 0611/ kontakt@verlagsgruppewiederspahn.de

5 INHALT Editorial 3 Kombination von Theorie und Praxis Michael Wiederspahn Symposium 6 Ausbau der Bundesautobahn A 3 im Großraum Würzburg Alexander Leis 12 Ersatzneubau Talbrücke Heidingsfeld Bernd Endres 18 Talbrücke Heidingsfeld als Beispiel Rolf Jung, Tobias Mansperger 24 Beulnachweise im Stahlbrückenbau Martin Mensinger, Joseph Ndogmo 34 Neubau des Katzenbergtunnels Tobias Bäumler 40 Bau des Katzenbergtunnels Sebastian Gramlich 44 Lärmschutzmaßnahmen im Autobahnbereich bei Würzburg Markus Wagner 48 Instandsetzung der Mainbrücke Schwarzach Ralf Bothner 54 Feuerverzinken im Brückenbau und von Lärmschutzwänden Dietmar Hildebrandt 58 Digitales Planmanagement bei Großprojekten Andreas Fersch, Alexander Strutzke 62 Produkte und Projekte 72 Software und IT 74 Nachrichten und Termine 81 Branchenregister 83 Impressum BRÜCKENBAU 5

6 S ymposium Das Gesamtprojekt: Bedeutung, Trassenfindung und Bauwerke Ausbau der Bundesautobahn A 3 im Großraum Würzburg von Alexander Leis Die Bundesautobahn BAB A 3 ist Europastraße und Bestandteil des transeuropäischen Verkehrsnetzes. Als eine der wichtigsten deutschen Autobahnen verläuft sie von der niederländischen bis zur österreichischen Grenze. Seit ihrer durchgehenden Fertigstellung zwischen Aschaffenburg und Nürnberg Anfang der 1960er Jahre hat sich der Verkehr bis heute auf ca Kfz/d verdreifacht. Nur mit einem sechsstreifigen Ausbau lässt sich diese Verkehrsmenge sicher und staufrei bewältigen. Der ca. 220 Mio. teure Ausbau zwischen der Anschlussstelle Würzburg- Heidingsfeld und der Mainbrücke Randersacker sieht auf 5,40 km Länge vor, die Autobahntrasse um 9 m (Richtung Frankfurt) bzw. 12 m (Richtung Nürnberg) abzusenken und auf einer Länge von 570 m in einen Tunnel zu verlegen. Dadurch und durch eine Modellierung des angrenzenden Geländes können die Trennwirkung der Strecke zwischen den Würzburger Stadtteilen Heidingsfeld und Heuchelhof aufgehoben, die bisher unterbrochene landschaftliche und ökologische Verbindung wiederhergestellt und die Anwohner vor Lärmbelastungen geschützt werden. Mit dem Ausbau der A 3 bei Würzburg wird eine wichtige Verkehrsachse nicht nur fit für die Zukunft gemacht, sondern auch optimal dem städtebaulichen Umfeld angepasst. 1 Bedeutung der A 3 Die BAB A 3 ist als Europastraße Bestandteil des transeuropäischen Verkehrsnetzes und zählt damit zu den bedeutendsten Strecken im Netz der Bundesautobahnen. Sie verbindet die Beneluxstaaten mit Südeuropa und innerhalb Deutschlands Bayern mit den Zentren am Rhein. Die A 3 wurde Ende der 1950er und Anfang der 1960er Jahre als vierstreifige Autobahn durch Spessart und Steigerwald gebaut und hat heute ihre Kapazitätsgrenzen überschritten. Die Verkehrsbelastungen liegen bei durchschnittlich bis zu Kfz/d, vermehrte Unfälle und zahlreiche Staus sind die Folge. Im Bedarfsplan für die Bundesfernstraßen ist der sechsstreifige Ausbau von der Anschlussstelle (AS) Aschaffenburg bis zum Autobahnkreuz Biebelried als Vordringlicher Bedarf ausgewiesen. Mit diesem sechsstreifigen Ausbau wird eine leistungsfähige und den heutigen Anforderungen gerechte Verkehrsverbindung geschaffen. 2 Ausbau im Stadtgebiet Würzburg Die A 3 hat im Bereich Würzburg, anders als in den benachbarten Abschnitten mit den dort sehr gestreckten Linienführungen, einen der Bebauung und der Topographie angepassten Charakter. Sie schmiegt sich dem hügeligen Gelände zwischen den Stadtteilen Würzburg- Heidingsfeld und Würzburg-Heuchelhof an, umfährt den Katzenberg in einem langgezogenen, fast rechtwinkeligen Bogen und fällt nach Osten in das Maintal bei Randersacker ab. Die Steigungs- bzw. Gefällestrecken weisen Längsneigungen bis zu 4 % auf. Die AS Würzburg-Heidingsfeld ist derzeit als symmetrisches halbes Kleeblatt mit Lichtsignalanlagen an den Einmündungen zur vierstreifig verlaufenden Bundesstraße 19 ausgebildet. Der Talraum des östlich der AS Würzburg- Heidingsfeld gelegenen Rottenbauerer Grundes wird mit einer Großbrücke, der Talbrücke Heidingsfeld, überquert. Der geplante sechsstreifige Ausbau der A 3 orientiert sich im Bereich des Stadtgebietes von Würzburg am Bestand: Die derzeitige Streckencharakteristik kann nicht wesentlich verändert werden. Es verbleibt die topographisch und städtebaulich begründete Unstetigkeit an der Tank- und Rastanlage Würzburg Nord und am Mainabstieg. Sie wird, soweit möglich, in Lage und Höhe verbessert. Die Fahrtrichtung Frankfurt erhält, wie bisher, ab der AS Würzburg-Randersacker einen Zusatzfahrstreifen, der im westlich angrenzenden Abschnitt in Richtung Frankfurt weitergeführt wird. Weiterhin sind die notwendige Anpassung und der verkehrsgerechte Umbau der AS Würzburg-Heidingsfeld mit dem Ausbau der B 19 im Anschlussstellenbereich vorgesehen. Umfangreiche Lärmschutzmaßnahmen in Form von Wällen und Wänden sind notwendig, um den gesetzlichen Anforderungen (16. BImSchV) gerecht zu werden. 3 Planfeststellungsverfahren Die Planfeststellung für den 5,40 km langen sechsstreifigen Ausbau der A 3 im Abschnitt von der AS Würzburg-Heidingsfeld bis westlich der Mainbrücke Randersacker hatte die Autobahndirektion Nordbayern am 25. April 2005 bei der Regierung von Unterfranken beantragt. Es war eine bestandsorientierte»ausbauvariante«mit umfangreichen Lärmschutzanlagen (Wälle, Wände) bis zu 12 m über der Fahrbahn und damit auch weit über Gelände. Damit ließen sich die vorhandenen Überschreitungen der Lärmgrenzwerte an über Gebäuden auf künftig 20 Gebäude mit geringfügigen Nachtwertüberschreitungen reduzieren. Im Planfeststellungsverfahren erhoben rund Würzburger Bürger Einwendungen, die allesamt eine Tunnelvariante anstelle der Ausbaulösung forderten. 6 BRÜCKENBAU

7 Symposium 1 Lenkungsverfahren Würzburg: Trassenfindung Autobahndirektion Nordbayern Auch der Stadtrat der Stadt Würzburg sprach sich gegen die vorgelegte Planung aus. Schnell hatte sich ein Bündnis»Ja zum Tunnel Für den Ausbau der A 3«gebildet. Neben der Stadt Würzburg mit den Vorsitzenden der im Stadtrat vertretenen Fraktionen waren die Würzburger Bürgervereinigung, der Landrat des Landkreises Würzburg sowie die Industrie- und Handelskammer Würzburg, die Handwerkskammer und der Einzelhandelsverband im Bündnis vertreten. Das Bündnis wurde auch von den örtlichen Mandatsträgern unterstützt. Eine gemeinsame Pressekonferenz der Bündnispartner und eine Kundgebung auf dem Würzburger Marktplatz im September 2005 haben die Stimmung in der Öffentlichkeit gegen die ursprünglich geplante Ausbauvariante und für den Tunnel verstärkt. 4 Lenkungsverfahren In einem Gespräch mit den Spitzen der Obersten Baubehörde im damaligen Bayerischen Staatsministerium des Innern (OBB) und der Oberbürgermeisterin der Stadt Würzburg war, unterstützt durch die örtlichen Mandatsträger, die Idee geboren worden, mit einem geeigneten Planungsdialog auch die Stadt Würzburg in die Trassenfindung mit einzubeziehen und den Planungsprozess neu aufzurollen. Zwischen der OBB und der Stadt Würzburg wurde daraufhin vereinbart, eine sogenannte»lenkungsgruppe«mit dem Ziel einzusetzen, eine allseits anerkannte Entscheidungsgrundlage zu erarbeiten. Die Lenkungsgruppe bestand aus Vertretern des damaligen Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, der OBB und der Stadt Würzburg. Dieser Lenkungsgruppe arbeitete eine»arbeitsgruppe«zu, welche die Planungen entscheidungsreif für die Lenkungsgruppe aufbereitete. Ihre Mitglieder setzten sich aus den Leitern der Fachabteilungen der Autobahndirektion Nordbayern sowie derer der Stadt Würzburg zusammen. Mit dem Lenkungsverfahren sollte das festgefahrene Projekt wieder flottgemacht sowie vermieden werden, dass es, wie in der Vergangenheit andernorts wiederholt erlebt, in einer endlos langen Phase von Diskussionen, politischen Aktivitäten usw. versinkt, ehe nach Jahren zermürbender Debatten eine Kompromisslösung gefunden wird. Dieses Ziel wurde ohne Abstriche erreicht. Die hochkarätig zusammengesetzte Lenkungsgruppe hat am 15. Februar 2007 nach insgesamt 15 Monaten einen einvernehmlichen Empfehlungsbeschluss verabschiedet. 5 Trassenfindung Die Lenkungsgruppe machte sich zur Aufgabe, alle denkbaren Trassenvarianten in den Prozess der Entscheidungsfindung einzubeziehen. Daraus sind fünf Korridore für mögliche Trassen entstanden. Innerhalb dieser Korridore wurden 17 Varianten ausgearbeitet, nach einheitlichen Kriterien bewertet und einander gegenübergestellt. Einige Varianten mussten zum Beispiel wegen extrem setzungsempfindlicher Hochhausbebauung, eines Verlaufs entlang geologischen Störzonen, sehr langer Durchschneidungen von Gebieten nach der europäischen Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (FFH- Gebiete) bzw. Naturschutzgebieten aufgegeben werden. Inhaltlich wurden zwölf Hauptkriterien gebildet: Verkehrstechnik, Planung/Bautechnik, Naturschutz/Landschaftspflege, Immissionsschutz, Gewässerschutz, Städtebau, Landwirtschaft/ Forsten, Tank- und Rastanlagen, Baustellenausweichverkehr, Baustellenverkehr, Kosten und Wirtschaftlichkeit. Darunter wurden 32 Unterkriterien analysiert BRÜCKENBAU 7

8 S ymposium Aus diesem Variantenspektrum haben sich neben der bisherigen Ausbauvariante drei weitere Varianten als in die engere Wahl kommende Trassen herauskristallisiert: Variante»Tunnel Nord«mit einem Verlauf im Bereich der bestehenden Trasse; Variante»Tunnel Süd«, die den Heuchelhof im Süden umfährt;»modifizierter Ausbau«in einem bis zu 9 m tiefen Trog. Für diese Varianten wurden nahezu vorentwurfsscharfe Planungen, und zwar inklusive aller wesentlichen Fachbeiträge, erstellt. Ein interessantes Detail waren die aufgrund von Forderungen der Stadt Würzburg durchgeführten Wirtschaftlichkeitsberechnungen. Zusammen mit einem auf derartige Untersuchungen spezialisierten Ingenieurbüro wurden die vier Varianten im abschließenden Vergleich, deutschlandweit bislang einmalig, mit allen Einflussfaktoren auf ihre jeweilige Wirtschaftlichkeit hin durchleuchtet. Die Voraussetzungen waren auch besonders spannend, weil die Variante»Tunnel Süd«eine erhebliche Streckenverkürzung beinhaltete und somit den Mehrkosten der ca. 1,70 km langen Tunnelabschnitte Betriebskostenersparnisse (Treibstoff, Arbeitszeit, Schadstoffgesamtausstoß) in nicht unerheblichem Umfang gegenüberstanden. In der Tat hatte die Variante»Tunnel Süd«trotz Mehrkosten von etwa 80 Mio. gegenüber der ursprünglichen Planfeststellungsvariante, die ein Nutzen- Kosten-Verhältnis (NKV) von 4,1 aufwies, am Ende das günstigere NKV von 3,5 vorzuweisen gegenüber 3,2 für den Katzenbergtunnel. Dieser volkswirtschaftliche Aspekt war aber nicht allein entscheidend. Die wesentlich höheren Investitionskosten, der Trinkwasserschutz, der Erhalt der beiden Rastanlagen Würzburg Nord und Süd sowie neue Betroffenheiten waren genauso in die Abwägung mit einzubeziehen. 2 Katzenbergtunnel-Trasse: Prinzipschnitte Autobahndirektion Nordbayern 3 Visualisierung im Bereich Katzenbergtunnel V-Kon.media GmbH 6 Katzenbergtunnel-Trasse Empfohlen wurde von der Lenkungsgruppe eine Variante, die erst zum Ende unter dem Gesichtspunkt der städtebaulichen Verträglichkeit in den Auswahlprozess eingestellt wurde und die Bezeichnung»Katzenbergtunnel-Trasse«erhalten hat. Im Grundsatz besteht sie aus einer Tieferlegung der A 3 auf ca. 3 km Länge im vorhandenen Trassenkorridor (modifizierte Ausbauvariante), so dass sich ent- lang dem Hang am Katzenberg eine Troglage ergibt, die auf eine Länge von 570 m zwischen der Talbrücke Heidingsfeld und der Rastanlage Würzburg Nord in einem Tunnelbauwerk verläuft. Durch umfangreiche Geländemodellierungen soll anschließend die städtebauliche Zäsur durch die A 3 überwunden und der bislang abgetrennte Stadtteil Heuchelhof in vielerlei Hinsicht besser an 8 BRÜCKENBAU

9 Symposium 4 Übersichtskarte Autobahndirektion Nordbayern die Kernstadt angebunden werden. Um bis zu 9 m wird die Gradiente der A 3 bei dieser Variante abgesenkt. Die aktiven Lärmschutzanlagen außerhalb des Tunnels, zwischen 6 m und 9 m hoch, sorgen dafür, dass nach dem Ausbau für den Prognoseverkehr 2020 nur noch an 16 Gebäuden geringe Überschreitungen der Nachtgrenzwerte verbleiben. Die empfohlene»katzenbergtunnel- Trasse«wurde in einer Reihe von Veranstaltungen öffentlich präsentiert, wofür eine aufwendige Visualisierung in Form eines sogenannten Echtzeitmodells angefertigt wurde. Am 28. März 2007 wurde zum Abschluss des Lenkungsverfahrens gemeinsam mit der Oberbürgermeisterin der Stadt Würzburg in einer Bürgerversammlung im Stadtteil Heuchelhof die gefundene Lösung vorgestellt. Der Stadtrat der Stadt Würzburg hat am 29. März 2007 einen einstimmigen Beschluss für diese»katzenbergtunnel-trasse«gefasst. Nachdem sie auch den offiziellen Segen des Bundes erhalten hatte, wurden die Planfeststellungsunterlagen erarbeitet. Im April 2008 konnte der Antrag auf Planfeststellung für die ca. 220 Mio. teure»katzenbergtunnel- Trasse«eingereicht werden. 7 Planfeststellungsbeschluss Die Reaktion auf die öffentliche Auslegung der Pläne im Frühjahr 2008 blieb nun im üblichen Rahmen für ein derartiges Projekt. Eine weitere Tunnel-Süd- Variante wurde von einem Bürger vorgetragen und durch die gegründete»heuchelhoftunnel-initiative«unterstützt. Sie wurde ausführlich erörtert und in die Abwägung der Planfeststellungsbehörde einbezogen. Die Regierung von Unterfranken hat den Planfeststellungsbeschluss, nachdem noch einige Tekturen zur Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmenplanung und zu verschiedenen geänderten Wegeführungen behandelt werden mussten, am 17. Dezember 2009 erlassen. 8 Verfahren am Bundesverwaltungsgericht Gegen den Planfeststellungsbeschluss wurden Klagen beim Bundesverwaltungsgericht in Leipzig erhoben: zunächst in einem Eilverfahren gegen den Sofortvollzug und dann in der Hauptsache mit dem Ziel, den Planfeststellungsbeschluss aufzuheben. Nachdem das Bundesverwaltungsgericht erklärt hatte, im ersten Quartal 2011 über die Hauptsache entscheiden zu wollen, hat die Autobahndirektion Nordbayern gegenüber dem Bundesverwaltungsgericht erklärt, den Sofortvollzug nicht weiterzuverfolgen und bis zur Hauptverhandlung keine Baumaßnahmen durchzuführen. Das Bundesverwaltungsgericht hat am 3. März 2011 die Klage als unbegründet abgewiesen. Es wurde bestätigt, dass die Planfeststellungsbehörde rechtmäßig entschieden hat. Auch gegen die im Nachgang von der Regierung von Unterfranken erlassenen ergänzenden Planfeststellungs- bzw. Plangenehmigungsbeschlüsse wurden Klagen beim Bundesverwaltungsgericht erhoben. Alle verhandelten Klagen wurden abgewiesen bzw. zurückgezogen oder für erledigt erklärt. Somit ist die Ausbautrasse der A 3 im Bereich Würzburg höchstrichterlich bestätigt. 9 Stand der Baumaßnahmen Vom September 2012 bis zum Sommer 2014 erfolgten mehrere vorbereitende Arbeiten. Als wichtige Baustellenerschließung wurde zunächst die Überführung des Langen Kniebrecherweges über die B 19, südlich der A 3 gelegen, fertiggestellt. An der AS Würzburg-Heidingsfeld wurde eine Behelfsbrücke über die A 3 errichtet, die übergangsweise den Verkehr der vierstreifigen B 19 aufnehmen soll. Ihren Abschluss fanden die Vorwegmaßnahmen mit dem Bau von Wegen und Entwässerungseinrichtungen am Katzenberg BRÜCKENBAU 9

10 S ymposium September 2012 Baubeginn für Vorwegmaßnahmen August 2013 Neubau einer Behelfsbrücke B 19 über die A 3 März 2014 Juli 2014 September 2014 Juli 2015 Beginn Umbau der Anschlussstelle Würzburg-Heidingsfeld Baubeginn Talbrücke Heidingsfeld Baubeginn Tunnel Katzenberg Baubeginn Gesamtstrecke 2016/2017 Fertigstellung der Fahrbahn Richtung Frankfurt Ende 2019 Fertigstellung der Gesamtstrecke 5 Vorgesehener Zeitplan Autobahndirektion Nordbayern 6 Stand der Bauarbeiten im Oktober 2015: Bereich Katzenbergtunnel und Talbrücke Heidingsfeld Luftbildverlag Hans Bertram GmbH Im März 2014 begann der Umbau der AS Würzburg-Heidingsfeld mit dem Ersatzneubau des vierstreifigen Kreuzungsbauwerkes der B 19 über die A 3. Mit dem Baubeginn der Talbrücke Heidingsfeld und des Katzenbergtunnels im Juli bzw. September 2014 wurden zwei weitere wichtige Meilensteine im Zuge des Ausbaus bei Würzburg in Angriff genommen. Seit Juli 2015 erfolgt der Streckenbau für den Gesamtabschnitt. Die Gesamtfertigstellung für das ca. 220 Mio. teure Projekt ist Ende 2019 vorgesehen. Autor: Baudirektor Dipl.-Ing. Alexander Leis Autobahndirektion Nordbayern, Dienststelle Würzburg 10 BRÜCKENBAU

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12 S ymposium Anlass, Planung und Realisierung Ersatzneubau Talbrücke Heidingsfeld von Bernd Endres Die Bundesautobahn BAB A 3 zählt zu den wichtigsten Verkehrsachsen in Nordbayern. Ein Großteil der Brücken dieses Straßenzugs wurde in den 1960er und 1970er Jahren gebaut und somit für eine Verkehrsbelastung dimensioniert, die den heutigen Gegebenheiten bei weitem nicht mehr entspricht. Die Autobahndirektion Nordbayern hat zur Ertüchtigung der Hauptverkehrsachsen daher ein Brückenertüchtigungsprogramm aufgestellt, im Zuge dessen unter anderem auch die Talbrücke Heidingsfeld, ein technisch und gestalterisch höchst anspruchsvolles Bauwerk, durch einen Neubau ersetzt wird. 1 Systematische Brückenertüchtigung Im Zuständigkeitsbereich der Autobahndirektion Nordbayern liegen mit der Bundesautobahnen BAB A 3, BAB A 7 und BAB A 9 international bedeutsame Hauptverkehrsachsen in Nord-Süd-Richtung sowie mit der BAB A 6 eine der wichtigsten Ost-West-Verbindungen. Der Verkehrsbedeutung entsprechend, stieg der durchschnittliche tägliche Verkehr (DTV) allein in den vergangenen 20 Jahren um bis zu 55 %, der Schwerverkehr (DTV-SV) in Teilabschnitten sogar um fast 100 % an. Sämtliche einschlägigen Prognosen gehen zudem von einem weiteren starken Anstieg im Güterverkehr aus. Mehr als die Hälfte der Autobahnbrücken in Nordbayern wurde vor 1985 gebaut und ist somit»nur«für die Brückenklasse 60 nach DIN 1072 bemessen. Die ältesten Bauwerke liegen im Zuge der BAB A 3 und A 9. Viele Teilbauwerke stammen aus den 1930er Jahren und wurden in den 1950er Jahren ertüchtigt sowie in den 1970er Jahren verbreitert. Die Bauwerke auf der BAB A 3 im Raum Würzburg sind über 40 Jahre alt. Diese in die Jahre gekommenen Brücken machen, bezogen auf die Bauwerksfläche, wiederum fast die Hälfte des von der Autobahndirektion Nordbayern verwalteten Brückenbestands aus.»in Folge der technischen Entwicklungen im Brückenbau, der nicht vorhersehbaren Zunahme des Verkehrs und der vielen Änderungen bei den Berechnungs- und Bemessungsvorschriften ist eine einfache und generelle Antwort auf die Frage, ob und in welchem Umfang der Brückenbestand auf eine Zukunftsfähigkeit ertüchtigt werden muss, nicht möglich. Insbesondere, da es sich vor allem bei den Großbrücken nicht um Systembauwerke, sondern um Einzelbauwerke mit individuellen Besonderheiten handelt. Zur Aufstellung einer Dringlichkeitsreihung wurde durch die Bundesanstalt für das Straßenwesen eine bundesweite Erhebung der Bestands- und Zustandsdaten durchgeführt, die nach einem abgestimmten Kriterienkatalog ausgewertet wurde. Aufgrund dieser Untersuchung wurde jedem Bauwerk eine Prioritätszahl zugewiesen.«[1] Bis Ende 2015 werden bei der Autobahndirektion Nordbayern ca. 50 Bauwerke nachgerechnet, ertüchtigt oder durch Neubauten ersetzt worden sein bzw. sich in der Bauvorbereitung für Maßnahmen befinden. Basierend auf der Strategie des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) zur Brückenertüchtigung, hat die Autobahndirektion Nordbayern ein Konzept entwickelt mit dem Ziel, die Bauwerke im Zuge der Hauptachsen BAB A 3, A 7 und A 9 bis 2030 durchgängig für das Ziellastniveau LM1 zu ertüchtigen. Dabei wurden unter anderem die Dringlichkeit aufgrund des Bauwerks- und Fahrbahnzustands, die betrieblichen Erfordernisse, Einschränkungen aus laufenden Baumaßnahmen oder mögliche Synergieeffekte mit parallel laufenden Streckenerhaltungsbzw. Ausbaumaßnahmen berücksichtigt. Die Brückenertüchtigung der BAB A 3 in Nordbayern erfolgt im 173 km langen Abschnitt zwischen Aschaffenburg und dem Autobahnkreuz (AK) Fürth-Erlangen im Rahmen des sechsstreifigen Ausbaus. Der komplette Ausbau des 94 km langen Abschnitts zwischen der Landesgrenze zu Hessen und dem AK Biebelried wird bereits realisiert, ist in Teilen schon fertiggestellt oder steht unmittelbar bevor. Der sechsstreifige Ausbau läuft seit 1995 und soll bis 2019 abgeschlossen werden. Mit dem Autobahnausbau werden insgesamt zehn Großbrücken ertüchtigt, eine davon ist die derzeit in Errichtung befindliche Talbrücke Heidingsfeld. 12 BRÜCKENBAU

13 Symposium 2 Bestandsbauwerk Die Talbrücke Heidingsfeld, eine neunfeldrige Stahlverbundkonstruktion mit einer Gesamtstützweite von 664,40 m (64,40 m, 6 x 80 m, 64 m, 56 m), wurde 1964 fertiggestellt. Aufgrund der hohen Schwerverkehrsbelastung und seinerzeit statisch nicht berücksichtigter Lastfälle, wie zum Beispiel Temperatureinwirkung, weist das Bauwerk erhebliche Schäden an tragenden Bauteilen auf. Betroffen sind vor allem die Haupt- und Querträgerstege sowie die Stegaussteifungen. Diese alters- und konstruktionsbedingten Defizite schlagen sich schließlich auch in der Zustandsnote von 3,0 nieder. Als Folge der vorhandenen Schäden wurde das Bauwerk statisch untersucht mit dem Ergebnis, dass die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit nur für die Brückenklasse 60 möglich sind. Die Standsicherheit der Talbrücke ist aufgrund der Schäden an den Schweißstößen der Untergurtlamellen und der Anschlüsse der Vertikalsteifen an die Hauptträger jedoch nur noch für eine Restnutzungsdauer von wenigen Jahren gewährleistet. Bis zur Fertigstellung des Ersatzneubaus sind daher einschneidende verkehrliche Kompensationsmaßnahmen wie die Sperrung der Seitenstreifen, die Anordnung eines Überholverbots für Lkws sowie strenge Auflagen für Schwertransporte erforderlich. Darüber hinaus sind am Bauwerk jährliche Sonderprüfungen durchzuführen. 1 Querschnitt des Bestandsbauwerks Autobahndirektion Nordbayern 3 Realisierungswettbewerb Aufgrund der exponierten Lage der Talbrücke Heidingsfeld, welche sowohl vom Zentrum Würzburgs als auch von den Stadtteilen Heidingsfeld und Heuchelhof aus gut sichtbar ist, kommt der Gestaltung des neuen Bauwerks eine besondere Bedeutung zu. Die Autobahndirektion Nordbayern hat deshalb auf Anregung der Stadt Würzburg einen Gestaltungswettbewerb für die Talbrücke ausgelobt. Die neue 630 m lange Brücke erhält getrennte Überbauten und verläuft mit einer Längsneigung von 4 % maximal 45 m über dem Tal. Sie führt über eine Straßenbahnlinie und eine Ortsstraße, die Staatsstraße 511 und die Bahnlinie Würzburg Heilbronn. Zur Einhaltung der Lärmgrenzwerte werden zudem 6 m hohe Lärmschutzwände aufgesetzt. Dieser Wettbewerb für die Talbrücke Heidingsfeld wurde als Realisierungswettbewerb nach der Richtlinie für Planungswettbewerbe (RPW) 2008 innerhalb eines VOF-Verfahrens abgewickelt. Er startete mit der Veröffentlichung des Teilnahmewettbewerbs Anfang 2009 und wurde mit der Preisgerichtssitzung am 20. Januar 2010 beendet. Das Preisgericht bestand aus neun Preisrichtern, unterteilt in fünf Fach- und vier Sachpreisrichter. Vertreten waren Mitarbeiter des damaligen Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, der Obersten Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Innern, der Stadt Würzburg, der Autobahndirektion Nordbayern, ein Bauingenieur als Lehrstuhlinhaber»Massivbau«und Vertreter der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau, ein freier Architekt sowie mehrere Kommunalpolitiker. In einer Vorprüfung wurden zunächst alle eingereichten sieben Arbeiten auf statische und konstruktive Eignung hin untersucht und unter Berücksichtigung der zu erwartenden Baukosten bewertet. Die Vorprüfer trugen ihre Ergebnisse dann in der Preisgerichtssitzung vor. Nach eingehender Diskussion aller Entwürfe schied die Jury in einem ersten Durchgang zwei und in einem zweiten Durchgang nochmals zwei Arbeiten aus. Somit konnten nur drei Preise vergeben werden, wobei kein erster Preis, sondern zwei zweite Preise und ein dritter Preis verteilt wurden. 2 Visualisierung des Siegerentwurfs Konstruktionsgruppe Bauen AG BRÜCKENBAU 13

14 S ymposium 3 Visualisierung des Ausführungsentwurfs Autobahndirektion Nordbayern 4 Planung Der Siegerentwurf wurde im Hinblick auf die bautechnische Realisierbarkeit sowie in wirtschaftlicher Hinsicht mit dem Ziel einer robusten und dauerhaften Brückenkonstruktion weiter optimiert. Die wesentlichen Gestaltungselemente, wie zum Beispiel schlanke, abgerundete, nach oben aufgeweitete Pfeiler, der Übergang vom Tunnel zur Brücke mit den dem Tunnelportal folgenden transparenten Lärmschutzwänden sowie der schlanke Überbauquerschnitt wurden beibehalten. Zur Ausführung kommt eine Stahlverbundkonstruktion mit einem einzelligen, geschlossenen Stahlhohlkasten je Überbau. Die Überbauhöhe beträgt dabei konstant 4,60 m, die maximale Spannweite 120 m. Trotz der Schlankheit l/h von 26,10 kann der Einschub des Stahlüberbaus ohne Hilfsstützen erfolgen. Mit der Genehmigung des Bauwerksentwurfs im Oktober 2013 wurde die Entwurfsplanung abgeschlossen. Parallel zum haushaltsrechtlichen Genehmigungsverfahren wurde die Ausschreibung vorbereitet, so dass ohne zeitliche Verzögerung die Vergabe der Bauarbeiten im März 2014 erfolgen konnte. 4 Übergang von der Brücke zum Tunnel Autobahndirektion Nordbayern 14 BRÜCKENBAU

15 Symposium 5 Brückenpfeiler im Bauzustand Jonas Miller 5 Bauabwicklung Bereits im Juli 2014 konnte mit den Bauarbeiten begonnen werden. Der entsprechende Ablauf sieht zunächst den Neubau der Richtungsfahrbahn Frankfurt in Seitenlage zum Bestandsbauwerk bis Herbst 2016 vor. Die neue Brücke wird im Taktschiebeverfahren hergestellt. Dabei wird der Überbau in sieben Takte unterteilt, woraus sich Taktlängen zwischen 85 m und 100 m ergeben. Die Takte sind in einzelne Schüsse mit einer Länge von ca m segmentiert, die im Taktkeller zusammengebaut werden. Um die Größe der Transporteinheiten zu begrenzen, sind in Querrichtung je zwei Stöße im Ober- und Untergurt sowie je ein Stoß in den Stegen erforderlich. Der Überbau wird mit Überhöhungen bis zu 40 cm eingeschoben. Dadurch entstehen am Pfeiler 20 in einzelnen Einschubzuständen abhebende Lagerkräfte, denen mit einer flexiblen Seitenführung begegnet wird. Der Brückenneubau kann in vier Bauphasen gegliedert werden: In der ersten wird der Überbau Nord, also die Richtungsfahrbahn Frankfurt, realisiert, während der Verkehr über die vorhandene Trasse und Brücke verläuft. In der zweiten Bauphase wird der Verkehr über den neuerstellten Überbau Nord geleitet und die alte Brücke abgebrochen. In der dritten Bauphase erfolgt die Ausführung des Überbaus Süd, Richtungsfahrbahn Nürnberg, und in der letzten Phase die Umstellung auf die planmäßige Verkehrsführung sowie der Rückbau und die Wiederherstellung der Baufelder und Baustraßen. 6 Ausbildung des Stahlhohlkastens Jonas Miller BRÜCKENBAU 15

16 S ymposium Um ihn staubarm realisieren zu können, werden die Pfeiler bis zu maximal 35 m Höhe mit Zangenwerkzeugen stückweise zurückgebaut. In größeren Höhen lässt sich diese Technik nicht einsetzen, weshalb dort gesprengt werden muss. Die Widerlager werden vollständig entfernt, während die Pfeiler, soweit sie den Neubau nicht behindern, nur bis 1 m unter Geländeoberkante abgebrochen und beseitigt werden. Parallel zum Abbruch wird ab Mitte 2017 mit den Gründungen und den Unterbauten der Richtungsfahrbahn Nürnberg begonnen. Die Fertigstellung des Gesamtbauwerks ist bei einer Auftragssumme von 70,60 Mio. für Ende 2019 vorgesehen. 7 Vorbauschnabel für den Einschub Jonas Miller Autor: Ltd. Baudirektor Dipl.- Ing. (Univ.) Bernd Endres Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg Die Herstellung des Überbaus erfolgt durch Einschub des Stahlhohlkastens ohne Hilfsstützen vom Widerlager Frankfurt aus. Aufgrund der gewählten Querschnittsform als geschlossener Stahlhohlkasten ist bereits im Bauzustand ein stabiler und unempfindlicher Querschnitt vorhanden, mit dem die gewählten Stützweiten bei Einschub und Realisierung der Fahrbahnplatte möglich sind. Der ca. 40 m lange Vorbauschnabel muss segmentweise aufgebaut sein und wird im letzten Verschub abschnittsweise hinter dem Widerlager Nürnberg zerlegt, so dass keine Überschneidung zum Tunnelbaufeld entsteht. Nach dem Abstapeln der Stahlkonstruktion und dem Einbau der Lager schließt sich die Verlegung der Fertigteile auf den Kragarmkonsolen mittels eines auf dem Überbau verfahrbaren Krans an. Der Kran und der Transport der Fertigteile erfolgen über ein Schienensystem, das auf den Querträgern des Stahlhohlkastens auflagert. Im Nachgang wird die Bewehrung der Ortbetonplatte bzw. der Ortbetonergänzung ausgeführt und das Schienensystem zurückgebaut. Für das Betonieren der Fahrbahnplatte wurde das im Pilgerschrittverfahren ohne Schalwagen gewählt. Abschließend werden die Kappen, die Lärmschutzwand, der Fahrbahnbelag und sonstige Ausbauten auf dem Überbau sowie die Verbindung zum Tunnel erstellt. Nach Errichtung des ersten Teilbauwerks erfolgt die Verkehrsumlegung auf den Neubau, und das Bestandsbauwerk wird bis Ende 2017 abgebrochen. Der Abbruch, welcher gemäß Planfeststellungsbeschluss weitgehend staubfrei durchgeführt werden muss, lässt sich nach den Vorarbeiten in neun Phasen gliedern: In der ersten Phase wird das Bahnfeld (Feld 3) mittels bodengestützter Kräne sukzessive zurückgebaut. Hierfür wird die Fahrbahnplatte segmentweise herausgeschnitten und über die bestehende Brücke abtransportiert. In der zweiten Phase wird der Überbau in Feld 2 nach einem Trennschnitt vor den Pfeilern mittels Litzenheber auf vorbereitete Auflagerpunkte abgelassen, am Boden zerteilt und abtransportiert. Anschließend wird in Phase 3 das durch Hilfspfeiler unterstützte Randfeld (Feld 1) in drei Abschnitten mittels Mobilkran zurückgebaut. Im Zuge der Abbruchphasen 4 7 wird die Fahrbahnplatte der Felder 4 7, beginnend mit dem siebten Feld, nach je einem Trennschnitt vor den Pfeilern mittels Litzenheber abgelassen. In der achten Phase werden die letzten beiden insgesamt 120 m langen Felder zum Widerlager Nürnberg hin herausgezogen, dort zerlegt und abtransportiert. Um das Herausziehen des Überbaus zu ermöglichen, sind jeweils in Feldmitte Hilfsunterstützungen sowie T-förmige Stahlkufen an den Untergurten der Stahlhauptträger erforderlich. Eine zusätzliche Verstärkung des Überbaus ist jedoch nicht notwendig. In der abschließenden Abbruchphase 9 erfolgt der Abbruch aller Unterbauten. Literatur [1] Naumann, J.: Eine neue Strategie für die Ertüchtigung alter Straßenbrücken; in: Der Prüfingenieur, Heft 36, April 2010, S Bauherr Bundesrepublik Deutschland Auftragsverwaltung Autobahndirektion Nordbayern, Nürnberg Realisierungswettbewerb Konstruktionsgruppe Bauen AG, Kempten ISP Scholz Beratende Ingenieure AG, München Karl + Probst Architekten, München Entwurfsplanung Konstruktionsgruppe Bauen AG, Kempten ISP Scholz Beratende Ingenieure AG, München Ausführungsplanung Leonhardt, Andrä und Partner, Beratende Ingenieure VBI AG, Stuttgart (Überbau) S.A.N. Stöffler Ashry Neujahr, Beratende Ingenieure GmbH, Darmstadt (Baubehelfe) Krebs + Kiefer Ingenieure GmbH, Darmstadt (Unterbauten) Prüfingenieure Prof. Dr.-Ing. Robert Hertle, Gräfelfing (Überbau) Dipl.-Ing. Volkhard Angelmaier, Stuttgart (Unterbauten) Bauleitung Autobahndirektion Nordbayern, Dienststelle Würzburg Ingenieurbüro Team Plan GbR, Höchberg Bauausführung Ed. Züblin AG, Stuttgart Donges SteelTec GmbH, Darmstadt 16 BRÜCKENBAU

17 Symposium BPR BRÜCKENBAU 17

18 Symposium Entwurfs- und Ausführungsplanung einer Verbundbrücke Talbrücke Heidingsfeld als Beispiel von Rolf Jung, Tobias Mansperger Im Zuge des Ausbaus der Bundesautobahn BAB A 3 südlich von Würzburg wird auch die Neuerrichtung der Talbrücke Heidingsfeld notwendig. Es kommen hier zwei getrennte Überbauten zur Ausführung, die als parallelgurtige Hohlkästen in Stahlverbundbauweise geplant sind. Die Spannweiten der Brücke betragen 53,00 m, 80,00, 92,00, 100,00 m, 108,00 m, 120,00 m, 82,00 m, wobei diese einzelligen Hohlkästen eine Höhe von 4,60 m aufweisen, so dass sich eine maximale Schlankeit von 26 ergibt. Die Herstellung der Stahlüberbauten erfolgt im Taktschiebeverfahren, unterstützt durch einen 40 m langen Vorbauschnabel, und beginnt am östlichen Widerlager. Ihr schließen sich dann das Aufbringen von teilweise vorgefertigten Plattenelementen in den auskragenden Bereichen sowie das Betonieren der Fahrbahnplatte mit Hilfe von Schalung an. 1 Überblick 1.1 Entwurfsparameter Im Zuge des sechsstreifigen Ausbaues der BAB A 3 von Frankfurt am Main nach Nürnberg wird im Bauabschnitt von der Anschlussstelle (AS) Würzburg-Heidingsfeld bis westlich der Mainbrücke Randersacker zur Überquerung des Tals bei Würzburg-Heidingsfeld von Bau-km ,000 bis Bau-km ,000 der Ersatzneubau der Talbrücke Heidingsfeld erforderlich. Die Brücke überquert zwischen dem Nonnenberg im Westen und dem Katzenberg im Osten das Tal des Heuchelbaches mit der Bahnstrecke Würzburg Neckarelz, der Stuttgarter Straße, der vierstreifigen Heuchelhofstraße mit der Straßenbahnline 5 und einigen Wirtschaftswegen. In östlicher Richtung schließt die Brücke unmittelbar an den gegenwärtig im Bau befindlichen Katzenbergtunnel hinter dem Widerlager Nürnberg an. Im Bauwerksbereich ist die Autobahn in einem Radius von R = 1.750,00 m trassiert. Die Gradienten der Autobahn wurden getrennt voneinander für die jeweilige Richtungsfahrbahn erstellt: Im Bauwerksbereich liegt die linke Gradiente in einer Wannenausrundung mit einem Radius H W = m. Für die rechte Gradiente wurde bis Bau-km ,196 eine Wannenausrundung von H W = m gewählt, an die sich bis Bau-km ,876 ein 2,68 m langes Teilstück mit 1,83 % linearem Gefälle anschließt, danach geht die Gradiente bis Bauwerksende in eine Kuppe mit einem Radius H K = m über. Die Querneigung der getrennten Überbauten ist sägezahnförmig und beträgt konstant 3,50 %. Für die Autobahn ist der Regelquerschnitt RQ 35,5 vorgesehen. Die Fahrtrichtung Frankfurt erhält über die gesamte Strecke einen Zusatzfahrstreifen (Kriechspur). In Fahrtrichtung Nürnberg wird ein 3,75 m breiter Standstreifen angeordnet, der aus Gründen der Stetigkeit zwischen den beiden AS Würzburg-Randersacker und Würzburg-Heidingsfeld durchgezogen wird. Mit einer Mittelkappenbreite von 3,50 m und den Außenkappenabmessungen von 2,26 m ergibt sich eine Gesamtbreite zwischen den Brüstungen von 41,50 m. Für die voneinander getrennten Überbauten resultiert daraus für den Überbau Nord (Fahrtrichtung Frankfurt) eine Breite von 21,75 m, für den Überbau Süd (Fahrtrichtung Nürnberg) eine Breite von 19,75 m. Die kleinste lichte Höhe zwischen Unterkante Überbau und einem Betriebsweg hat ein Maß von ca. 6,00 m, die maximale Höhendifferenz zwischen Gradiente und Talgrund beträgt ca. 47 m. 1 Längsschnitt der Talbrücke Heidingsfeld Leonhardt, Andrä und Partner AG 18 BRÜCKENBAU

19 Symposium 2 Fertiggestellte Stütze in Achse 20 Leonhardt, Andrä und Partner AG 1.2 Bemessungsvorschriften Für die Bemessung des Brückenbauwerks gilt die Normenfamilie der DIN-Fachberichte mit Stand März Hiervon ausgenommen ist das Lastmodell 1, das, analog DIN EN in Verbindung mit DIN EN /NA, dem Nationalen Anhang für die Bundesrepublik Deutschland entnommen wird. Dieses Lastmodell wird zur Unterscheidung vom DIN-Fachbericht gerne als»lmm«bezeichnet und ist mit einer Summe der Einzellasten von kn und Flächenlasten von 12 kn/m², 6 kn/m² bzw. 3 kn/m² in den rechnerischen Fahrstreifen erheblich schwerer als das Verkehrslastmodell des DIN-Fachberichtes. Der Teilsicherheitsbeiwert ϒ Q wird dementsprechend mit 1,35 ebenfalls dem Eurocode entnommen. Die Bemessung für Militärlasten nach Standardization Agreement (STANAG) 2021 erfolgt im Einbahnverkehr für Military Load Class (MLC) 100 und im Zweibahnverkehr für MLC 50/50. 2 Gründung und Unterbauten 2.1 Gründungen Das gesamte Brückenbauwerk wird mit Großbohrpfählen d = 1,20 m tief gegründet. Die äußeren Pfahlreihen der Pfeilerund die vordere Pfahlreihe der Widerlagergründungen werden mit einer Neigung von 10:1 ausgeführt. Die Ausnahme bildet die Pfahlkopfplatte Achse 40 unmittelbar neben der Bahnlinie, bei der nur senkrechte Pfähle zum Einsatz kommen. 2.2 Stützen Die massiven Stahlbetonpfeiler sind in 2,50 m dicke, tiefgegründete Pfahlkopfplatten eingespannt. Für die Pfeiler wurde eine ovale Grundform gewählt, was bedeutet, dass sich ihre Querschnittsabmessungen mit zunehmender Höhe von 4,20 m x 1,60 m in Achse 20 bis auf 5,80 m x 2,40 m in Achse 60 vergrößern. Nach dem Verschub des Überbaus werden die Pfeiler im Kopfbereich monolithisch mit dem Überbau verbunden. Der 2,50 m hohe Pfeilerkopf ist als Pyramidenstumpf mit ovaler Grundfläche ausgebildet und verschneidet sich mit der Bodenplatte und den Seitenwänden des Überbaus. In Brückenlängsrichtung beträgt der Anzug für die Pfeilerkopfaufweitung 3,70:1, in Querrichtung variiert die Neigung zwischen ca. 1,40:1 in Achse 20 und ca. 2:1 in Achse 70. Für die nachträgliche Herstellung der Pfeilerköpfe sind zum Einbringen des Betons und zur Kontrolle des Betoniervorgangs Öffnungen in der Fahrbahn- und Bodenplatte vorgesehen. 2.3 Widerlager Der kontinuierliche Übergang zwischen Straßendamm und Brückenüberbau wird durch die Anordnung von begehbaren Kastenwiderlagern gewährleistet, die tiefgegründet sind und aus Stahlbeton der Festigkeitsklasse C35/45 hergestellt werden. Das gesamte Widerlager wird durch eine in Brückenachse angeordnete Raumfuge getrennt, da das neue Bauwerk, bedingt durch den Abbruch des bestehenden, in zwei getrennten Bauabschnitten errichtet werden muss BRÜCKENBAU 19

20 S ymposium 3 Regelquerschnitt Leonhardt, Andrä und Partner AG 3 Überbau 3.1 Konstruktion Die zwei voneinander getrennten Überbauten werden als parallelgurtige, einzellige Stahlverbund-Hohlkastenquerschnitte ausgeführt. Die Stützweiten der Brücke betragen in der Autobahnachse 53,00 m, 80,00 m, 92,00 m, 100,00 m, 108,00 m, 120,00 m, 82,00 m, somit ergibt sich ein siebenfeldriges Bauwerk mit der Gesamtlänge von L = 635 m. Die Konstruktionshöhe beträgt konstant 4,60 m, woraus sich die maximale Schlankheit von 120 / 4,60 = 26 ergibt. Die beiden Überbauten bestehen je aus einem einzelligen Stahlhohlkasten mit einer im Verbund liegenden Betonfahrbahnplatte. Der begehbare Stahlhohlkasten wird auch auf der Oberseite mit einem ausgesteiften Stahlblech geschlossen und erhält zur Aufnahme der Belastungen aus den über 6 m (bzw. 5 m am Überbau Süd) langen Kragarmen ausgerundete Stahlkonsolen. In den Stützbereichen sind Lamellen an den Gurten neben den Stegen erforderlich. Die Queraussteifung des Hohlkastens erfolgt ca. alle 4 m als fachwerkartiger Verband mit Hohlprofildiagonalen. Die Kragarme werden aus statischen und gestalterischen Gründen als geschlossener Kasten ausgebildet, was gegenüber einem offenen Querschnitt Vorteile bezüglich Dauerhaftigkeit aufgrund geringerer Verschmutzung und reduzierten Korrosionsschutzaufwands hat. In den Pfeilerachsen werden Doppelquerrahmen mit Durchstiegsöffnungen zum Pfeilerkopf angeordnet. Zur Abtragung der Belastung aus den hohen Lärmschutzwänden binden die Stahlkonsolen in das Gesims ein und übernehmen durch Verbundwirkung unmittelbar einen Teil der Beanspruchung aus dem Pfostenfuß. Auf den Kragarmkonsolen werden Beton- Halbfertigteile verlegt, welche den Querträgerabstand von ca. 4,00 m überspannen und sowohl als verlorene Schalung für die Herstellung der Fahrbahnplatte als auch der Tragfähigkeit im Endzustand dienen. Der Verbund zwischen Stahlhohlkasten und Betonfahrbahnplatte wird über Kopfbolzendübel hergestellt, wobei durch die Dicke der Fahrbahnplatte von mindestens 30 cm eine ausreichende Robustheit gewährleistet wird. 3.2 Lagerschema Das Lagerschema sieht in jeder Achse zwei stählerne Kalottenlager vor, wobei jeweils die inneren Lager querfest sind. Die Lagerspreizung an den Pfeilern beträgt 5,40 m und an den Widerlagern 10,00 m. Die Längsfesthaltung erfolgt über eine Gruppe von Festpfeilern in den Achsen 40, 50 und 60, an denen jeweils beide Lager der Pfeiler in Längsrichtung gehalten sind. 4 Lagerschema Leonhardt, Andrä und Partner AG 20 BRÜCKENBAU

21 Symposium 3.3 Herstellung Die Gesamtbaumaßnahme mit Herstellung der neuen und Rückbau der vorhandenen Brücke kann in vier Bauphasen gegliedert werden: In der ersten Bauphase wird der Überbau Nord, die Richtungsfahrbahn Frankfurt, hergestellt, während der Verkehr über die vorhandene Trasse und Brücke läuft. In der zweiten Bauphase wird der Verkehr über den realisierten Überbau Nord geführt und die alte Brücke abgebrochen. In der dritten Bauphase erfolgt die Herstellung des Überbaus Süd, Richtungsfahrbahn Nürnberg, und in der letzten Phase der Wechsel auf die planmäßige Verkehrsführung sowie der Rückbau samt Wiederherstellung der Baufelder und Baustraßen. Die beiden Überbauten werden jeweils durch einen Einschub des Stahlhohlkastens ohne Hilfsstützen vom Widerlager Frankfurt aus realisiert. Aufgrund der gewählten Querschnittsform als geschlossener Stahlhohlkasten ist bereits im Bauzustand ein stabiler und unempfindlicher Querschnitt vorhanden, so dass Einschub und Herstellung der Fahrbahnplatte bei den konzipierten Stützweiten möglich sind. Für den Einschub wird der Überbau in sechs Takte aufgeteilt, woraus sich Taktlängen zwischen 65 m und 120 m ergeben. Die Takte sind wiederum in einzelne Schlüsse mit einer Länge von maximal 32 m gegliedert, die im Taktkeller zusammengebaut werden. In Querrichtung sind je zwei Stöße im Ober- und Untergurt erforderlich, um die Größe der Transporteinheiten zu begrenzen. Die Kragarme werden ebenfalls im Werk vorgefertigt und im Taktkeller an den Hohlkasten angeschlossen. 5 Verschubwippe im Taktkeller Leonhardt, Andrä und Partner AG Der Überbau wird mit den feldweisen Überhöhungen bis zu 40 cm eingeschoben. Dadurch entstehen in einzelnen Einschubzuständen abhebende Lagerkräfte, die bei der Berechnung entsprechend berücksichtigt werden müssen. In den Haltepositionen zwischen den einzelnen Verschüben wird sichergestellt, dass alle Lager aktiv sind und in jeder Achse Horizontalkräfte abgetragen werden. Im Entwurf war es vorgesehen, dass der ca. 40 m lange Vorbauschnabel segmentweise aufgebaut ist und im letzten Verschub abschnittsweise hinter dem Widerlager Nürnberg zerlegt wird, so dass keine Überschneidung zum Tunnelbaufeld entsteht. Im Zuge der Ausführungsplanung wurde nun entschieden, den Vorbauschnabel vor dem Überfahren von Achse 80 zurückzubauen. Für die Demontage und die Unterstützung des Überbaus beim Einschub der letzten Meter ist ein t-Kran hinter dem Widerlager Achse 80 erforderlich. Die Schnabelspitze ist um 2,80 m überhöht angestellt, um den planmäßigen Einsatz einer Hubvorrichtung so gering wie möglich zu halten. Diese ist an der Schnabelspitze dennoch angebracht, um die Verformungen des Kragarms beim Auflaufen auf die Pfeiler insbesondere an den Achsen 60 und 70 auszugleichen. Nach dem Abstapeln der Stahlkonstruktion und dem Einbau der Lager erfolgt die Verlegung der Fertigteile auf den Kragarmkonsolen von einem bereits während des Einschubvorganges auf dem Überbau errichteten Fahrweg aus vorgefertigten Holzsegmenten. Im Bereich über den Gleisen der Deutschen Bahn werden die Fertigteile auf einer Breite von ca. 48 m mit eingeschoben, da hier keine frei schwebenden Lasten während des Eisenbahnbetriebs zulässig sind. Die Herstellung der Überbaus wird somit ohne Beeinträchtigung bzw. Sperrpause der Bahnstrecke durchgeführt. Im Nachgang wird die Bewehrung der Ortbetonplatte bzw. der Ortbetonergänzung eingebracht und die Holzfahrbahn zurückgebaut. Das Betonieren der Fahrbahnplatte erfolgt im Pilgerschrittverfahren ohne Schalwagen zunächst für die Feldbereiche und nach deren Erhärtung für die Stützbereiche in Abschnittslängen etwa der halben Stützweite mit Hilfe von Betonleitungen und Pumpen vom Widerlager Frankfurt aus. Abschließend werden die Kappen, die Lärmschutzwand, der Fahrbahnbelag und sonstige Ausbauten sowie die Verbindung zum Tunnel realisiert BRÜCKENBAU 21