HOCHSCHULE MITTWEIDA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES

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1 Tom Höhne Entwicklung eines Vorbauschnabels zum Taktschieben von Großbrücken eingereicht als DIPLOMARBEIT an der HOCHSCHULE MITTWEIDA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Fachbereich Maschinenbau/ Feinwerktechnik Grimma, 2009 Erstprüfer: Prof. Dr. Ing. Mohsen Rahal Zweitprüfer: Dipl. Ing. Frank Sachse Vorgelegte Arbeit wurde verteidigt am:

2 Bibliographische Beschreibung: Höhne, Tom: Entwicklung eines Vorbauschnabels zum Taktschieben von Großbrücken S. Roßwein, Hochschule Mittweida, Fachbereich Maschinenbau/ Feinwerktechnik, Diplomarbeit, 2009 Referat: Das Ziel der Diplomarbeit besteht in der Untersuchung und im Vergleich bestehender Vorbauschnäbel. Das Ergebnis soll ein variabler Vorbauschnabel sein, welcher die statischen, konstruktiven und wirtschaftlichen Lösungen schon verwendeter Vorbauschnäbel aufgreift und eine Weiterentwicklung darstellt. Die Wiederverwendbarkeit und der mehrfache Einsatz während der Realisierung verschiedener Projekte unter variablen Randbedingungen stellen das Hauptaugenmerk der Untersuchungen, Vergleiche und der ergebnisorientierten Betrachtung dar.

3 Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis... III Tabellenverzeichnis... VII 1 Einleitung Allgemeines Durchführungsschema Problem und Zielstellung der Arbeit Abgrenzung des Untersuchungsfeldes Das Taktschiebeverfahren Erläuterung des Taktschiebeverfahrens Aufbau und Funktion des Vorbauschnabels Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme Allgemeines zur Literaturrecherche Vergleich bestehender Vorbauschnäbel Erläuterung verschiedener Vorbauschnabelsysteme Erläuterung des Vorbauschnabelsystems - Variante Erläuterung des Vorbauschnabelsystems - Variante Erläuterung des Vorbauschnabelsystems - Variante Erläuterung der Vergleichsparameter Auswertung der Vergleichsparameter Vergleichsanalyse - Abhängigkeit der Länge des Vorbauschnabels von der maximalen Spannweite des Überbaus Vergleichsanalyse - Abhängigkeit der Verformung von der Schlankheit des Überbaus Vergleichsanalyse - Gewicht Vorbauschnabel Vergleichsanalyse - Abhängigkeit der Breite des Vorbauschnabels von der Breite des Überbaus Vergleichsanalyse - Abhängigkeit der Höhe des Vorbauschnabels von der Schlankheit Auswertung der Form des Längsträgers Auswertung der Anschlussarten... 64

4 Inhaltsverzeichnis II 4 Entwicklung eines Vorbauschnabels Vorstellung des Vorbauschnabels Lastannahmen Statische Berechnung Nachweis des Untergurts Nachweis des Obergurts Nachweis der Füllstäbe des Längsträgers Nachweis des Untergurtverbands Nachweis der Querscheibe Nachweis der Stöße des Längsträgers Nachweis des Anschlussrahmenes Nachweis des Bolzens und der dazugehörigen Augenstäbe Zusammenfassung Anhänge Literaturverzeichnis Eidesstaatliche Erklärung

5 Abbildungsverzeichnis III Abbildungsverzeichnis Abb. 1 Taktkeller zum Verschub der "Dultenaugrabenbrücke" [16]... 6 Abb. 2 Verschubphasenplan der "Lockwitztalbrücke" [27]... 6 Abb. 3 Ansicht eines Verschublagers - Plauen Stahl Technologie GmbH [16]... 8 Abb. 4 Vorbauschnabel - MAX BÖGL Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG - während des Verschubs der Brücke "Lochkov" [16]... 9 Abb. 5 Verschublager mit horizontaler Führung Plauen Stahl Technologie GmbH [16] Abb. 6 Vorbauschnabel als Kragarm Abb. 7 Vorbauschnabel als Teil des Endfeldes Abb. 8 Torsionsweicher Vorbauschnabel - Plauen Stahl Technologie GmbH -[16] Abb. 9 Torsionssteifer Vorbauschnabel - Schäfer-Bauten GmbH [16] Abb. 10 Vorbauschnabel - Plauen Stahl Technologie GmbH [16] Abb. 11 Anschluss des klappbaren Vorbauschnabels - Plauen Stahl Technologie GmbH [16] Abb. 12 Auszug aus dem Verschub nach Variante Abb. 13 Detail vom Kopfpunkt des Anschlusses Abb. 14 Vorbauschnabel - MAX BÖGL Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG - während des Verschubs der "Bahretalbrücke" [9] Abb. 15 Ansichten des Spitzenhubsystems des Vorbauschnabels der "Sinntalbrücke" -MAX BÖGL Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG [16] Abb. 16 Auszug aus dem Verschub nach Variante 2 unter Verwendung des Spitzenhubsystems Abb. 17 Auszug aus dem Verschub nach Variante 2 während des Anhebens des Überbaus Abb. 18 Eingebauter Keil Abb. 19 Vorbauschnabel während des Verschubs der "Nessetalbrücke" - Donges SteelTec GmbH [16] Abb. 20 Vorbauschnabel mit Antennenträger vor dem Aufklettern - DSD Brückenbau GmbH [16] Abb. 21 Auszug aus dem Verschub nach Variante Abb. 22 Draufsicht am Spitzenbereich eines Vorbauschnabels nach Variante

6 Abbildungsverzeichnis IV Abb. 23 Auszug aus dem Verschub nach Variante 3 unter Verwendung von Antennenträgern; Aufbau der Pressen Abb. 24 Auszug aus dem Verschub nach Variante 3 unter Verwendung von Antennenträgern; Aufbau des Gleitstapels und der Verschubwippen Abb. 25 Skizze zur Berechnung der Gesamtverformung Abb. 26 einteiliger Überbau der "Talbrücke Schwarza" [19] Abb. 27 zweiteiliger Überbau der "Lockwitztalbrücke" [27] Abb. 28 Länge des Vorbauschnabels in Abhängigkeit von der Spannweite Abb. 29 Diagramm - Länge des Vorbauschnabels in Abhängigkeit von der maximalen Spannweite Abb. 30 Regelquerschnitt der "Lockwitztalbrücke" im Feldbereich [17] Abb. 31 Montageeinheiten der "Talbrücke Elben" im Feldbereich [8]] Abb. 32 Längenanpassung eines dreieckigen Längsträgers mit geradem Untergurt Abb. 33 Lasteinleitung mit einem geraden Untergurt des Längsträgers Abb. 34 Längenanpassung eines dreieckigen Längsträgers mit gebogenem Untergurt.. 63 Abb. 35 Lasteinleitung mit einem gebogenen Untergurt des Längsträgers Abb. 36 Anschluss nach Vorbauschnabelssystem - Variante 1 (siehe Anhang B - Zeichnung 004) Abb. 37 Anschluss nach Vorbauschnabelssystem - Variante 2 (vgl. Anhang B - Zeichnung 004) Abb. 38 Spitzenhubsystem vor dem Anheben des Überbaus Abb. 39 Anschluss nach Vorbauschnabelssystem - Variante 3 (vgl. Anhang B - Zeichnung 004) Abb. 40 Vorbauschnabelsspitze auf der Verschubwippe nach dem Aufklettern (vgl. Anhang B- Zeichnung 004) Abb. 41 Schnittkräfte bei einem theoretisch berechneten Lastangriffspunkt Abb. 42 Schnittkräfte bei einem vorhandenen Lastangriffspunkt Abb. 43 Längenanpassung des Vorbauschnabels Abb. 44 Ausschnitt aus der isometrischen Darstellung eines Vorbauschnabels zum Verschub der "Sinntalbrücke"- MAX BÖGL Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG Abb. 45 Längsscheibe des Vorbauschnabels Abb. 46 Horizontalscheibe des Vorbauschnabels Abb. 47 Querscheibe des Vorbauschnabels... 74

7 Abbildungsverzeichnis V Abb. 48 Untergurtvariante a Abb. 49 Untergurtvariante b Abb. 50 Gabellagerung des Obergurts Abb. 51 Anschlussrahmen des entwickelten Vorbauschnabels Abb. 52 Querkraftverlauf des Pfeilers der Achse 50 während des Verschubs der "Sinntalbrücke" Abb. 53 Querkraftverlauf am Untergurt des entwickelten Vorbauschnabels Abb. 54 Horizontalkraftverlauf am Untergurt des entwickelten Vorbauschnabels Abb. 55 Reibkraftverlauf am Untergurt des entwickelten Vorbauschnabels Abb. 56 b/d - Verhältnis des entwickelten Vorbauschnabels Abb. 57 Verlauf des Völligkeitsgrads am entwickelten Vorbauschnabel Abb. 58 Lastfall Wind am entwickelten Vorbauschnabel während des Ruhezustands Abb. 59 Quer- und Reibkraft für die Stellung x= 2,5 m am entwickelten Vorbauschnabel Abb. 60 Horizontalkraft für die Stellung x= 2,5 m am entwickelten Vorbauschnabel Abb. 61 Untergurt Schweißprofil mit Spannungspunkten Abb. 62 Stabnummerierung des Untergurts Abb. 63 Schnittkraftverlauf am maßgebenden Untergurtstab Abb. 64 Konzentrierte Lasteinleitung [??] Abb. 65 Schweißnahtabmessung des Untergurts Abb. 66 Obergurtprofil des entwickelten Vorbauschnabels Abb. 67 Stabnummerierung des Obergurtprofils Abb. 68 Schnittkraftverlauf am maßgebenden Obergurtstab Abb. 69 Stabnummerierung der Füllstäbe Abb. 70 Pfostenprofil des Längsträgers Abb. 71 Schnittkraftverlauf am maßgebenden Pfosten des Längsträgers Abb. 72 Endpfostenprofil des Längsträgers im Bereich der Vorbauschnabelspitze Abb. 73 Schnittkraftverlauf am maßgebenden Endpfosten des Längsträgers im Bereich der Vorbauschnabelspitze Abb. 74 Detail zum Anschluß des Obergurts am Endpfosten Abb. 75 Diagonalenprofil des Längsträgers Abb. 76 Schnittkraftverlauf der maßgebenden Diagonale des Längsträgers Abb. 77 Stabnummerierung des Untergurtverbands

8 Abbildungsverzeichnis VI Abb. 78 Profil des Untergurtpfosten Abb. 79 Schnittkraftverlauf am maßgebenden Untergurtpfosten Abb. 80 Profil der Untergurtdiagonalen Abb. 81 Profil der Untergurtdiagonalen im Anschlußbereich Abb. 82 maßgebender Schnittkraftverlauf der Untergurtdiagonalen im Anschlußbereich Abb. 83 Querscheibe des entwickelten Vorbauschnabels Abb. 84 Profil des Obergurtpfostens Abb. 85 Schnittkraftverlauf des maßgebenden Obergurtpfostens Abb. 86 Diagonalenprofil der Querscheibe Abb. 87 Schnittkraftverlauf der maßgebenden Diagonale Abb. 88 Stirnplattenstoß des Untergurts Abb. 89 Aufteilung der Schnittkräfte zur Ermittlung der Schraubenkräfte Abb. 90 Stirnplattenstoß des Obergurts Abb. 91 Aufteilung der Schnittkräfte zur Ermittlung der Schraubenkräfte Abb. 92 Laschenstoß der Diagonalen des Längsträgers Abb. 93 Ermittlung der Grenzlochleibungskräfte des Gurtstoßes Abb. 94 Ermittlung der Grenzlochleibungskräfte des Stegstoßes Abb. 95 Querschnittsschwächung der Diagonale Abb. 96 Ansichten des Anschlussrahmens Abb. 97 statisches Modell des Anschlussrahmes im Ruhezustand Abb. 98 statisches Modell des Anschlussrahmes im Verschubzustand Abb. 99 Umlenkkräfte am Obergurtanschluss Abb. 100 maßgebender Schnittkraftverlauf an der Stütze vom Anschlussrahmen Abb. 101 Profil des Lasteinleitungsträgers Abb. 102 maßgebender Schnittkraftverlauf des Lasteinleitungsträgers Abb. 103 Horizontalkraft am Anschlussrahmen Abb. 104 Modell zur Berechnung der Schiefstellung von der Stütze Abb. 105 Profil des Riegels vom Anschlussrahmen Abb. 106 Ausbildung des Untergurtanschlusses Abb. 107 Ermittlung des Biegemoments vom Bolzen [???] Abb. 108 Augenstababmessung nach Form A

9 Tabellenverzeichnis VII Tabellenverzeichnis Tab. 1 Übersicht zu verwendeten Vorbauschnabelsystemen Tab. 2 Gesamtgegenüberstellung der Brückenspannweite mit der Vorbauschnabellänge Tab. 3 Gesamtgegenüberstellung der Schlankheit und max. Verformung Tab. 4 Verformung und Schlankheit einteiliger Überbauten Tab. 5 Verformung und Schlankheit zweiteiliger Überbauten Tab. 6 Verhältnis von Schlankheit und dem Anteil des Überbaus zur Verformung Tab. 7 Verhältnis von Schlankheit und dem Anteil des Überbaus zur Verformung Tab. 8 Verhältnis von Schlankheit und dem Anteil des Überbaus zur Verformung Tab. 9 Streuung des Schlankheitswerts und der damit verbundenen max. Verformung 50 Tab. 10 Gesamtgegenüberstellung - Gewicht des Vorbauschnabels Tab. 11 Gewicht von fachwerkartig ausgeführten Vorbauschnäbeln Tab. 12 Gewicht von vollwandig ausgeführten Vorbauschnäbeln Tab. 13 Gesamtgegenüberstellung Breite des Vorbauschnabels zur Breite Überbau bei einem stählernen Trog Tab. 14 Breite bei einteiligen Überbauten Tab. 15 Breite bei zweiteiligen Überbauten Tab. 16 Gesamtgegenüberstellung Breite des Vorbauschnabels zur Breite des Überbaus bei einem stählernen Hohlkasten Tab. 17 Gesamtgegenüberstellung Höhe des Vorbauschnabels Tab. 18 Quer- und Horizontalkräfte der Achse 50 während des Verschubs der "Sinntalbrücke" Tab. 19 Quer- und Horizontalkräfte des entwickelten Vorbauschnabels Tab. 20 Reibungskräfte am entwickleten Vorbauschnabel Tab. 21 Lastfallkombination für die jeweilige Verschubstellung am entwickelten Vorbauschnabel Tab. 22 Schnittkräfte am Obergurtanschluss Tab. 23 Schnittkräfte am Untergurtanschluss

10 Einleitung 1 1 Einleitung 1.1 Allgemeines Blickt man in die Vergangenheit, so zeigt sich, dass unter anderen zwei Bauaufgaben von enormer Bedeutung für die Menschen sind: - das Errichten von Gebäuden als Schutz vor Witterungseinflüssen Hochbau - das Überwinden von Hindernissen im Zuge von Verkehrswegen Brückenbau Früher wurden Brücken hauptsächlich zur Überbrückung von tiefen Tälern oder Flüssen errichtet. Mittlerweile müssen diese auch Straßen, Eisenbahnlinien, Kanäle und Meerengen überbrücken. Brückenbauwerke der letzten Jahre belegen die Entwicklung des Brückenbaus, die wachsende Qualität der Werkstoffe und Materialien, sowie die Weiterentwicklung der Fertigungsverfahren und Montagemethoden. Ziel der Bemessung einer Brücke ist eine wirtschaftliche Tragkonstruktion für die vorgesehenen Verkehrslasten im Nutzungszeitraum. Die Vorfertigung von Stahlbrücken erfolgt im Werk. In der Regel wird vor allem bei kleinen bis mittleren Spannweiten und wenigen Feldern die Stahlkonstruktion in großen vorgefertigten Montageeinheiten zur Baustelle geliefert. Mobilkräne heben diese Teile auf die Pfeiler und Widerlager. Bei großen Spannweiten und Feldern, die zum Beispiel wegen eines tiefen Talgrunds nicht über einen Kran erreicht werden können, kann die Stahlkonstruktion im Freivorbau montiert oder auch längs eingeschoben werden. Jede Brücke besitzt unterschiedliche Parameter, weshalb sich die Vorfertigung und vor allem die Montage von Projekt zu Projekt ändert. Hinzu kommt, dass jede Firma ihre eigene Philosophie bei der Montage einer Brücke im Taktschiebeverfahren und der Ausführung der dazu notwendigen Hilfskonstruktionen, wie dem Vorbauschnabel, besitzt. Um einen Überblick über die verwendeten Systeme zu erhalten, entstand der Gedanke dieser Arbeit verschiedene Systeme zu untersuchen, verbunden mit der Entwicklung eines eigenen Systems.

11 Einleitung Durchführungsschema Aufgabenstellung Problemanalyse Abgrenzung des Untersuchungsfeldes Variablen eingrenzen Konstanten definieren Literaturrecherche Vergleich bestehender Systeme Auswertung der Ergebnisse Entwicklung eines Vorbauschnabels Festlegung der Berechnungsparameter Variablen eingrenzen Konstanten definieren Zusammenfassung

12 Einleitung Problem und Zielstellung der Arbeit Durch den immer mehr zunehmenden Straßen- und Bahnverkehr ist davon auszugehen, dass in den nächsten Jahren neue Autobahnen und Schienenwege benötigt werden. Hinzu kommt, dass viele ältere Brückenbauwerke saniert, abgerissen und damit ersetzt werden müssen. Durch die in der laufenden Legislaturperiode verabschiedeten Konjunkturpakete kann ebenfalls mit einem erhöhten Bedarf an Brückenbauwerken in den nächsten Jahren gerechnet werden. In den vergangenen Jahren wurden vor allem beim Neubau der Autobahnen A17, A38 und A71 verstärkt Brücken im Taktschiebeverfahren hergestellt. Bedingt durch die Technologie des Taktschiebeverfahrens wird in den meisten Fällen zum Verschub des Brückenüberbaus ein Vorbauschnabel benötigt. Dieser Vorbauschnabel zählt bei seinem ersten Einsatz neben der Verschubausrüstung, die zum Verschub des Überbaus nötig ist, und der Errichtung des Taktkellers, welcher zur Fertigung des Überbaus erforderlich wird, zu den kostenintensivsten Ausrüstungsgegenständen bei dem Taktschiebeverfahren. Aufgrund der in den letzten Jahren gestiegenen Materialpreise für Stahl und der immer zunehmenderen Anforderung, Bauwerke in kurzer Bauzeit und kostengünstig zu erstellen, ist man bestrebt, Montagehilfskonstruktionen unter statischen und wirtschaftlichen Aspekten zu optimieren, um Material- und Personalkosten zu minimieren. Ziel der Diplomarbeit ist es, den Vergleich zwischen bestehenden Vorbauschnäbeln zu führen und im Ergebnis dessen, einen variablen Vorbauschnabel zu entwickeln. Dieser soll die statischen, konstruktiven und wirtschaftlichen Lösungen schon verwendeter Vorbauschnäbel aufgreifen und eine Weiterentwicklung darstellen. Dabei ist besonders auf die Wiederverwendbarkeit des Vorbauschnabels und somit auf den mehrfachen Einsatz bei verschiedenen Projekten unter Variation der Randbedingungen zu achten. Neben der Wiederverwendbarkeit sollte der Vorbauschnabel auch fertigungs- und montagetechnisch solche Eigenschaften besitzen, die die wirtschaftlichen Vorteile im Vergleich zu den bis jetzt bestehenden Vorbauschnäbeln verbessern.

13 Einleitung Abgrenzung des Untersuchungsfeldes Als Grundlage für die Untersuchung und der damit resultierenden Vergleiche verschiedener Vorbauschnabelsysteme dienen Brücken mit einer maximalen Spannweite von 60 m bis 100 m. Als Spannweite wird hier der lichte Abstand zwischen zwei Lagerpunkten betrachtet. In der vorliegenden Arbeit werden nur Stahl- und Stahlverbundbrücken betrachtet, da in dieser Branche das Unternehmen Plauen Stahl Technologie GmbH tätig ist. Brücken, welche einen Betonüberbau besitzen, werden zwar auch im Taktschiebeverfahren hergestellt, aber deren optimaler Spannweitenbereich liegt im Vergleich zu Stahl- und Stahlverbundbrücken nur zwischen 45m bis 50m ([5], S.15). Hinzu kommt, dass an diese Vorbauschnäbel andere Anforderungen gestellt werden. Für den Vergleich von Vorbauschnabelsystemen, werden Brücken mit unterschiedlicher Querschnittsausbildung betrachtet. Der Verfasser der Arbeit hat sich das Ziel gestellt, Richtwerte für die Bemessung zukünftiger Vorbauschnäbel aus dem Vergleich verschiedener Vorbauschnabelsysteme, welcher im Kapitel 3.2 Vergleich bestehender Vorbauschnäbel geführt wird, abzuleiten und zu ermitteln.

14 Das Taktschiebeverfahren 5 2 Das Taktschiebeverfahren 2.1 Erläuterung des Taktschiebeverfahrens Beim Taktschiebeverfahren ist der Entwurf und die Ausführung für ein Ingenieurbauwerk eng miteinander verknüpft, da die ständig wechselnden Beanspruchungen an unterschiedlichen Stellen während der Montage, besonders beim Verschub, bei der Berechnung der Unter- und Überbauelemente beachtet werden müssen (vgl. siehe Anhang A). Zur Ausrüstung beim Taktschieben von Brücken gehören der Taktkeller, die Verschubanlage mit Hydraulikausrüstung, der Vorbauschnabel und falls unbedingt nötig, Hilfsstützen oder Hilfspylone zur Reduzierung der Spannweite. Vor dem Beginn der Montagearbeiten wird ein ortsfester Vormontageplatz, der Taktkeller, hinter einem Widerlager errichtet. Wenn dieser mit einem Gerüst und entsprechender Planen eingehaust wird, bietet er einen Witterungsschutz und ermöglicht so werkstattähnliche Bedingungen für Schweiß- und Korrosionsschutzarbeiten. Hinzu kommt, dass der Zusammenbau der Brückenschüsse immer an derselben Stelle unter gleichen Bedingungen erfolgen kann. Einzelne Brückenschüsse werden in der Werkstatt hergestellt und zum Montageplatz transportiert. Hierbei gilt wie üblich das Ziel, einen hohen Vorfertigungsgrad in der Werkstatt zu erzielen, um die Anzahl der Richt- und Schweißarbeiten während der Montage im Taktkeller zu minimieren. Für den Verschub der Brücke werden in der Regel drei bis vier Schüsse von je 25 m bis 35 m verschweißt. Je nach Querschnittsbreite kann es vorkommen, dass neben den Querschweißnähten auch Längsschweißnähte ausgeführt werden müssen.

15 Das Taktschiebeverfahren 6 Abb. 1 Taktkeller zum Verschub der "Dultenaugrabenbrücke" [16] Der hergestellte Überbau (Takt) wird in Brückenlängsrichtung verschoben. Abb. 2 Verschubphasenplan der "Lockwitztalbrücke" [27]

16 Das Taktschiebeverfahren 7 Dieser Vorgang kann zum Beispiel über ein Zugband mit der darauf befindlichen längs verschiebbaren Klemmvorrichtung oder über ein Litzensystem erfolgen. Ein Zugbandsystem ermöglicht eine Kraftübertragung durch Klemmwirkung. Das Zugband befindet sich unter dem Überbau und ist über Fundamente verankert. Die Klemmschlitten laufen über das Zugband und sind über Hydraulikpressen mit dem Takt verbunden. Beim Litzensystem kann der Überbau mittels hydraulischer Hohlkolbenpressen und Spannstahllitzen, welche am Widerlager befestigt sind, in Richtung des Widerlagers gezogen werden ([8], S. 328). Der Verschubvorgang kann bergauf oder bergab erfolgen. Wird der Überbau bergauf verschoben, erfordert dies höhere Verschubkräfte, somit eine leistungsstärkere Verschubanlage. Der Verschub bergab erfordert vor allem ein stärker dimensioniertes Rückhaltesystem zur Lagesicherung, damit der Überbau im Haveriefall nicht verrutscht. Die Wahl, ob bergauf oder bergab verschobenen wird, ist auch von den vorhandenen Platzverhältnissen und den geologischen Bedingungen am jeweiligen Widerlager abhängig, da der Taktkeller eine montagetechnisch sinnvolle Länge, Breite und Tiefe (fester Untergrund) benötigt. Die Länge der einzelnen Takte variiert und ist neben den Stützweiten auch von der Länge des Taktkellers abhängig. Um ein Gleiten des Überbaus zu ermöglichen und die Vorschubkräfte möglichst klein zu halten, wird dieser über Verschublager geschoben. Die Oberfläche der zu meist Wippen ähnlich ausgeführten Verschublager (Verschubwippen) besteht aus gekammerten Teflonplatten. Diese Elastomerkissen stellen durch die unterschiedliche Steifigkeit eine annähernd konstante Pressung über die gesamte Verschublagerlänge sicher und sind in der Lage vertikale Kräfte aufzunehmen. Die Verschublager werden über den Pfeilern, den Widerlagern und im Taktkeller positioniert. Während des Verschubs sollte der Reibungskoeffizient möglichst klein gehalten werden. Dies wird durch PTFE-Platten und ausreichend Schmierung des Stahluntergurts vor dem Erreichen der Verschublager sichergestellt. In der Regel liegt der Reibungskoeffizient zwischen 3% bis 6%.

17 Das Taktschiebeverfahren 8 Überbau PTFE-Platten Elastomerkissen Verschubwippe Abb. 3 Ansicht eines Verschublagers - Plauen Stahl Technologie GmbH [16] Nach jedem Verschub werden die neu gelieferten Schüsse im Taktkeller gerichtet, geheftet und verschweißt. Diese Einheit wird am Ende des schon längsverschobenen Takts angeschweißt und erneut verschoben. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis das gegenüberliegende Widerlager vom ersten Takt erreicht wird (siehe Abbildung 2). Für den Verschub wird am ersten Takt ein wichtiges Montagehilfsmittel, der stählerne Vorbauschnabel angebaut. Dieser an der Spitze des Überbaus montierte Schnabel soll die Kragmomente, welche im Bereich der ersten Pfeiler im Überbau entstehen, reduzieren. Er dient weiterhin zur Begrenzung der Verformung des Überbaus beim Verschub, da er im Vergleich zum Stahlüberbau ein geringeres Eigengewicht besitzt. Diplomarbeit Tom Höhne /16583

18 Das Taktschiebeverfahren 9 Abb. 4 Vorbauschnabel - MAX BÖGL Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG - während des Verschubs der Brücke "Lochkov" [16] Über Führungsbauteile, zum Beispiel Steckträger mit Führungsköpfen ([4], S.126) im Bereich der Verschubwippen wird die Seitenführung realisiert. Diese Führungsbauteile besitzen wie die Verschubwippen PTFE-Platten. Die Horizontalkräfte, welche aus dem Verschub und dem Angriff von Wind resultieren, werden über die Führungsbauteile in den Unterbau über Verbindungsprofile abgeleitet. Im Bereich der Lagerkonsolen am Überbau müssen die Führungsbauteile abgebaut werden. Die Seitenführung wird dann über Führungsleisten und sich auf den Pfeilern entsprechend befindlichen, korrespondierenden Führungsschienen gewährleistet ([8], S. 328). Eine gleichmäßige Ableitung der auftretenden Vertikal- und Horizontalkräfte muss in jeder Phase des Verschubes ermöglicht werden. Die Positionierung und der Austausch von Verschublagern müssen bei der Ausbildung der Pfeilerköpfe beachtet werden. Hinzu kommt, dass während des Verschubs in Längsrichtung größere Horizontalkräfte als im Endzustand auftreten können. Dies erfordert zum Beispiel ein Abspannen der Hilfsstützen. Größere Horizontalkräfte entstehen zum Beispiel bei einem Reibungskoeffizienten von über 4% oder beim Auffahren des Vorbauschnabels auf die Verschublager. Bei der Bemessung der Widerlager sind die auftretenden Kräfte aus dem Verschubvorgang, welche durch die Verankerung des Verschubsystems (zum Beispiel dem Zugband) entstehen, zu beachten.

19 Das Taktschiebeverfahren 10 Weiterhin muss bei der Ausbildung der Widerlager berücksichtigt werden, dass am Ende der Verschubaktivitäten der Vorbauschnabel durchgeschoben und hinter dem Widerlager abgebaut werden kann. Steckträger mit Führungsköpfen Verschubwippe Notausschalter Abb. 5 Verschublager mit horizontaler Führung Plauen Stahl Technologie GmbH [16] Jeder Verschub muss überwacht werden. Ein Notausschalter muss an allen Verschublagern, auf den Pfeilern, Unterstützungen im Taktkeller und Widerlagern vorhanden sein. Dieser Notausschalter muss ein sofortiges Unterbrechen des Verschubvorgangs ermöglichen. Während des Verschubs ist der Pressendruck der Verschubanlage ständig zu kontrollieren. An einem ungewöhnlich schnell ansteigenden Pressendruck kann man Unregelmäßigkeiten feststellen, welche zum Beispiel auf schlechte Schmierung des Untergurtes oder verschlissene PTFE-Platten zurückzuführen sind. Darüber hinaus lässt der Pressendruck auf Pfeilerauslenkungen Rückschlüsse ziehen. Dieser kann über ein zwischen den Widerlagern gespanntes Seil gemessen werden. Im Bereich der Pfeilermitte befindet sich ein Kontaktschalter, welcher bei Erreichen eines eingestellten Abstandes die Verschubanlage automatisch abschaltet.

20 Das Taktschiebeverfahren 11 Nachdem der Brückenüberbau seine endgültige Lage erreicht hat und der Verschubvorgang beendet ist, wird der Vorbauschnabel demontiert. Die auf den Pfeilerköpfen vorhandenen Verschublager werden durch die endgültigen Lager ersetzt. Der Lageraustausch erfolgt wie das Taktschieben in einer festgeschriebenen Reihenfolge unter Beachtung der Bauwerkstemperatur und somit der Umgebungstemperatur. Das Taktschiebeverfahren eignet sich besonders für Projekte, bei denen kein umfassender Eingriff in die Natur stattfinden darf. Weiterhin können Brücken, die im Taktschiebeverfahren hergestellt werden, ohne Sperrzeiten von Straßen-, Schiffs-, oder Eisenbahnverkehr montiert werden. Dadurch wird der Kosten- und Planungsaufwand gesenkt. Hinzu kommt das folgende Ausrüstungen mehrfach verwendet werden können: - die Verschubhydraulik, welche unabhängig von der Querschnittsform des Überbaus ist - die Verschublager, die bei ausreichender Dimensionierung bei verschiedensten Projekten wieder verwendet werden können (Verschleiß der PTFE-Platten beachten) - der stählerne Vorbauschnabel, der bei Brücken mit kürzeren oder gleichen maximalen Spannweiten und gleichem Stegabstand des Überbaus wieder verwendet oder gering angepasst werden kann. Da der Überbau zwängungsfrei über die Pfeiler geschoben wird, muss dieser eine konstante Querschnittsform besitzen. In der Regel werden Brückenbalken mit im Grundriss kreisförmiger oder gerader Achse längs eingeschoben ([11], S. 844). Auch sollte bei der Gestaltung des Querschnitts auf die Ausbildung einer Voute möglichst verzichtet werden ([11], S. 844). Desweiteren beansprucht die Herstellung des Taktkellers viel Zeit. Neben der Installation der Verschubanlage, die auch exakt vermessen werden muss, kann es infolge schlechter geologischer Bedingungen des Bodens zu Erdarbeiten, das heißt zum Austausch von Bodenschichten kommen. Dies kann hohe Investitionskosten verursachen.

21 Das Taktschiebeverfahren Aufbau und Funktion des Vorbauschnabels Wie bereits im Vorfeld erwähnt, wird der Vorbauschnabel am ersten Schuss des ersten Takts, welcher in Längsrichtung verschoben wird, montiert. Der Vorbauschnabel soll die Kragmomente, Horizontalkräfte und Querkräfte, die im Bereich der ersten Pfeiler im Überbau entstehen reduzieren. Hinzu kommt, dass die Verformung des Überbaus an der Vorbauschnabelspitze beim Verschub über die maximale Spannweite reduziert werden soll. Bis zum Erreichen des Pfeilers wirkt der Vorbauschnabel als Kragarm. Während der Überfahrt über den Pfeiler wirkt er als Teil des jeweiligen Endfeldes ([22], S. 654). Abb. 6 Vorbauschnabel als Kragarm Abb. 7 Vorbauschnabel als Teil des Endfeldes Der Vorbauschnabel, im folgenden mit VBS abgekürzt, besteht aus zwei Längsträgern. Die Achsen der beiden Längsträger werden in die Achsen der Verschublager angeordnet. Somit ist die Breite des VBS von der Breite des Überbaus abhängig. Die Längsträger sollten, um den Aufwand für den Transport zu verringern sowie eine Anpassung an veränderliche Randbedingungen zu ermöglichen, Stöße besitzen. Bei der Stoßausbildung muss beachtet werden, dass am Untergurt der Längsträger eine ebene saubere Fläche vorhanden ist, sodass während des Verschubs kein erhöhter Abrieb der PTFE-Platten entsteht.

22 Das Taktschiebeverfahren 13 Weiterhin können die Längsträger in Fachwerk- oder Vollwandbauweise ausgeführt werden. Für die Abtragung von Horizontalkräften, welche aus dem Verschub resultieren (Seitenführungskräfte), werden Horizontalverbände und Querträger benötigt. Die Horizontalverbände können in der Untergurt- und Obergurtebene des Längsträgers angeordnet werden. Querträger in der Untergurt- und Obergurtebene müssen eine ausreichende Stabilität der Druckgurte gewährleisten. Durch die Ausbildung von Querscheiben, also fachwerkartige Verbindungen der Untergurte mit den gegenüberliegenden Obergurten, werden diese seitlich gehalten. Auch dienen die Querscheiben der Abtragung von Windkräften. Nach Göhler sollte der VBS torsionsweich ausgebildet werden. Dies erreicht man, indem man auf die Ausbildung der Horizontalverbände in der Obergurtebene verzichtet und so wenig wie möglich Querscheiben vorsieht. Die torsionsweiche Ausführung ermöglicht einen kostenreduzierenden Material- und Arbeitsaufwand beim Umbau des Vorbauschnabels auf eine andere Überbaubreite. Hinzu kommt, dass die torsionsweiche Ausbildung einen einseitigen Anstieg der Beanspruchungen, also der vertikalen Auflagerkräfte bei Höhentoleranzen der Verschublager vermeidet ([5], S.138]. Abb. 8 Torsionsweicher Vorbauschnabel - Plauen Stahl Technologie GmbH -[16]

23 Das Taktschiebeverfahren 14 Abb. 9 Torsionssteifer Vorbauschnabel - Schäfer-Bauten GmbH [16] Der Anschluss des Vorbauschnabels an den Überbau erfolgt biegesteif. Die auftretenden Normalkräfte, Querkräfte und Momente müssen auf den kürzesten Weg in den Überbau eingeleitet werden. Hierfür wird eine entsprechende Anschlusskonstruktion benötigt. In den folgenden Kapiteln werden die Arten verschiedener Vorbauschnabelsysteme näher erklärt. Weiterhin werden verschiedene Anschlussarten näher beschrieben. Die geometrischen Abmessungen und Abhängigkeiten eines Vorbauschnabels werden ab Kapitel Auswertung der Vergleichsparameter der vorliegenden Arbeit erläutert.

24 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 15 3 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 3.1 Allgemeines zur Literaturrecherche Blickt man in das Sachverzeichnis von Fachliteratur zum Brückenbau und sucht nach dem Begriff Taktschiebeverfahren oder Vorbauschnabel, wird man zuerst auf Artikel über das Taktschieben von Brücken mit einem Betonüberbau und die dabei verwendeten Vorbauschnäbel verwiesen. Das gleiche gilt für die Recherche im Internet. Somit ist es wichtig, dass schon während der Recherche auf die Unterschiede zwischen dem Verschub von Betonbrücken und Stahl/-Stahlverbundbrücken geachtet wird. Für die vorliegende Arbeit gilt folgende Vorgehensweise: Um einen VBS unter Beachtung der schon vorhandenen Vorbauschnäbel entwickeln zu können, werden zuerst Vergleichsparameter unter Beachtung der Abgrenzungskriterien definiert und entsprechend zusammengestellt. Dabei werden 17 Brücken, welche im Taktschiebeverfahren unter Verwendung eines Vorbauschnabels hergestellt wurden, untersucht. Gleiches gilt für Brücken, die zum Zeitpunkt der Erstellung der vorliegenden Arbeit geplant werden. Neben der Fachliteratur, welche allgemeine Aussagen zum Taktschiebeverfahren und dem Aufbau und der Funktion des Vorbauschnabels enthält, werden auch Artikel aus anerkannten Fachzeitschriften zum Beispiel Stahlbau oder Bautechnik, beide vom Verlag Ernst & Sohn herausgegeben, verwendet. Diese Zeitschriften enthalten Aufsätze über hergestellte Brücken und die zum Taktschieben und Vergleich von Vorbauschnäbeln wichtigen Parameter. Da die vorliegende Arbeit in Zusammenarbeit mit der Firma Plauen Stahl Technologie GmbH entstand, bestand auch die Möglichkeit, vorhandene Statiken, Konstruktionszeichnungen und Montageanweisungen von Brücken, welche im Taktschiebeverfahren hergestellt und mit einem VBS verschoben wurden, für die Vergleiche einzubeziehen. Die Aufsätze aus den genannten Fachzeitschriften enthielten in der Regel nicht alle notwendigen und für den Vergleich wichtigen Parameter. Deshalb erfolgten zusätzlich Anfragen an die jeweiligen Firmen.

25 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 16 In dem Kapitel 3.2 Vergleich bestehender Vorbauschnäbel werden die unterschiedlichen Vorbauschnabelsysteme beschrieben.

26 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme Vergleich bestehender Vorbauschnäbel Erläuterung verschiedener Vorbauschnabelsysteme Anhand der Gesamtgegenüberstellung verschiedener Brückenbauwerke (siehe Anhang C Tab. C1 Teil 1 und 2 Gesamtgegenüberstellung ), erkennt man in der Spalte Ausführung, dass die verwendeten Vorbauschnäbel unterschiedliche Formen der Längsträger, eine unterschiedliche Ausbildung der Ober- und Untergurte der Längsträger, verschiedene Anschlüsse an den Überbau und verschiedene Zusatzausrüstungen an der Vorbauschnabelspitze besitzen. Um einen Überblick über die verwendeten Systeme zu erhalten wurde folgende Übersicht erstellt: Form VBS Anschlussart dreieckig (gerader Untergurt) dreieckig (gebogener Untergurt) rechteckig (gerader Untergurt) rechteckig (gebogener Untergurt) klappbar keilförmig starr in der Tangente des Überbaus Variante 1 Variante 2 - ( ) ( ) - - Variante 3 ( ) Variante ( ) - - Variante 5 ( ) Tab. 1 Übersicht zu verwendeten Vorbauschnabelsystemen In den folgenden Kapiteln werden die einzelnen Varianten beschrieben. Dabei werden die verschiedenen Anschlussarten und die daraus resultierenden Montageabläufe anhand von gewählten Beispielen näher betrachtet und erläutert. Die in der Tabelle 1 Übersicht zu verwendeten Vorbauschnabelsystemen unter den Varianten stehende Zahlenkombination setzt sich wie folgt zusammen: F-O-U-A-Z Form: 1= dreieckig 2= rechteckig Obergurt: 1= gerade 2= schräg

27 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 18 Untergurt: 1= gerade 2= gebogen Anschluß: 1= klappbar 2= keilförmig 3= starr in der Tangente des Überbaus Zusatzausrüstung: 1= Spitzenhub 2= Vorrichtung zum Aufklettern Das Vorbauschnabelsystem nach Variante 1 besteht aus einem dreieckigen Längsträger mit einem schräg angeordneten Obergurt. Der Längsträger mit einem geraden Untergurt wurde mithilfe eines klappbaren Anschlusses an den Überbau angeschlossen. Die geometrischen Formen der Variante 1 entsprechen der Variante 2. Unterschiede existieren bei der Ausbildung des Anschlusses, da das Vorbauschnabelsystem Variante 2 keilförmig an den Überbau angeschlossen wurde. Weiterhin ermöglicht die Variante 2 die mögliche Verwendung eines Spitzenhubsystems. Betrachtet man das Vorbauschnabelsystem Variante 3, so besteht dies aus einem dreieckig Längsträger mit schrägem Obergurt und gebogenem Untergurt. Der Anschluss erfolgt starr in der Tangente des Überbaus liegend. Die Systeme nach Variante 3 können ein Spitzenhubsystem besitzen oder eine Vorrichtung zum Aufklettern. Das Vorbauschnabelsystem Variante 4 entspricht aus montagetechnischer Sicht dem Vorbauschnabelsystem Variante 1. Lediglich der rechteckig ausgebildete Längsträger mit geradem Obergurt stellt einen Unterschied zur Variante 1 dar. Aus diesem Grund wird das System Variante 4 im folgenden nicht weiter erläutert. Neben der Variante 3 wird auch das Vorbauschnabelsystem Variante 5 starr in der Tangente des Überbaus liegend an den Überbau angeschlossen. Der Unterschied besteht auch hier in dem rechteckig ausgebildeten Längsträger mit geradem Obergurt. Infolge dessen wird auch das System Variante 5 nicht näher beschrieben. Hinzu kommt, dass im Kapitel Vergleichsanalyse - Gewicht des Vorbauschnabels festgestellt wurde, dass die Vorbauschnäbel, die eine rechteckige

28 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 19 Form besitzen, im Vergleich zu den dreieckig ausgebildeten Vorbauschnäbeln schwerer sind. Die Vorteile und Nachteile der jeweiligen Form des Vorbauschnabels sowie die Anschlussart an den Überbau werden im Kapitel Auswertung der Form des Längsträgers sowie im Kapitel Auswertung der Anschlussarten erläutert.

29 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme Erläuterung des Vorbauschnabelsystems - Variante 1 Das Vorbauschnabelsystem der Variante 1 besteht aus einem dreieckig ausgebildeten Längsträger, welcher einen geraden Untergurt besitzt und klappbar an den Überbau angeschlossen wird. Der Ausgleich der Verformung des Überbaus erfolgt über den klappbaren Anschluss des Vorbauschnabels. Abb. 10 Vorbauschnabel - Plauen Stahl Technologie GmbH [16] Damit der VBS am Überbau angeschlossen werden kann, wird im ersten Schuss des ersten Takts ein Rahmen montiert, der die notwendigen Anschlusskonstruktionen besitzt und gleichzeitig die während des Verschubs und der Ruhephase auftretenden Normalkräfte, Querkräfte und Momente in den Überbau ableitet. Der Rahmen kann beim Verschub eines Überbaus in Form eines stählernen Trogs oder eines Hohlkastens verwendet werden. Die Verbindung zwischen dem Rahmen und dem Untergurt des Längsträgers vom VBS wird mittels eines Bolzengelenks hergestellt. Der Obergurt wird durch die Verwendung verschiedener Zwischenstücke (Passstücke) über Stirnplattenstöße am Rahmen befestigt. Die Änderung des Anstellwinkels erfolgt über die zwischen dem Obergurt und Rahmen befestigten Zug-/Druck- Hydraulikpressen.

30 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 21 Während des Verschubs und den Ruhephasen, sind die Pressen lastfrei. Die existierenden Normalkräfte, Querkräfte und Momente werden über die Zwischenstücke in den Rahmen eingeleitet. Da während des Verschubs über unterschiedliche Spannweiten unterschiedliche Verformungen entstehen, werden durch Aktivierung der Hydraulikpressen unterschiedliche Anstellwinkel des Vorbauschnabels eingestellt. Die verschiedenen Anstellwinkel erfordern die Herstellung verschieden langer Zwischenstücke. Rahmen Zwischenstücke Bolzengelenk Abb. 11 Anschluss des klappbaren Vorbauschnabels - Plauen Stahl Technologie GmbH [16] Der Verschub eines Überbaus mit dem Vorbauschnabelsystem - Variante 1 wird am Beispiel der Dultenaugrabenbrücke erläutert. Folgender Ablauf findet statt: A) Vorbereitung des Verschubs 1. Zum Klappen des Vorbauschnabels in seine Ausgangsstellung werden die Zwischenstücke entfernt. 2. Klappen des Vorbauschnabels in die 6 -Stellung durch Aktivierung der Hydraulikpressen. Der Anstellwinkel ist auf die Tangente des Überbaus bezogen. 3. Nach dem Einbau der Zwischenstücke für die 6 -Stellung erfolgt die Entlastung der Hydraulikpressen, wodurch diese sich in einem lastfreien Zustand befinden.

31 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 22 B) Beginn des Verschubs 1. Während der Montage des Vorbauschnabels an den Rahmen, wird der Untergurt vom Vorbauschnabel mit einer Markierung, die sich ~24m vom Bolzengelenk entfernt befindet, markiert. Der Verschub wird gestoppt, sobald die Markierung die Pfeilerachse schneidet. Durch die Markierung wird gewährleistet, dass der Untergurt des Längsträgers immer vollständig und in einem definierten Punkt auf den Verschubwippen aufliegt, wodurch eine flächenförmige Belastung dieser gewährleistet wird. 2. Aktivierung der Hydraulikpressen mit anschließendem Ausbau der Zwischenstücke. 3. Absenken des Vorbauschnabels, bis ein Kontakt zwischen dem Untergurt des Längsträgers und der Verschubwippen hergestellt ist. 4. Einbau der für den Winkel entsprechend vorgesehenen Zwischenstücke. C) Fortsetzung des Verschubs 1. Befindet sich die Pfeilerachse etwa 2 m vor dem Bolzengelenk, wird der Verschub gestoppt. 2. Aktivierung der Hydraulikpressen mit anschließendem Ausbau der Zwischenstücke. 3. Absenken des Vorbauschnabels in die 0 -Stellung. Der Knick, am Übergang vom Vorbauschnabel zum Überbau, welcher durch die Anstellung des Vorbauschnabels entsteht, wird somit beseitigt. Hinzu kommt, dass der Verformungsausgleich vollständig beendet wird. 4. Einbau der für die 0 -Stellung entsprechend vorgesehenen Zwischenstücke. 5. Fortsetzung des Verschubs bis der Überbau auf den Verschubwippen liegt. D) Stoppen des Verschubs 1. Durch die Aktivierung der Hydraulikpressen, können die Zwischenstücke ausgebaut und der Vorbauschnabel wieder in die 6 -Stellung geklappt werden.

32 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme Anstellwinkel 6 (Punkte A/D) 10 Anstellwinkel 4 (Punkt B) Anstellwinkel 0 (Punkt C) ~2m Abb. 12 Auszug aus dem Verschub nach Variante 1 Zwischenstücke Presse Abb. 13 Detail vom Kopfpunkt des Anschlusses Im Anhang B kann der Vorgang anhand der Zeichnung 001 detailliert nachvollzogen werden.

33 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme Erläuterung des Vorbauschnabelsystems - Variante 2 Das Vorbauschnabelsystem der Variante 2 besteht aus einem dreieckig ausgebildeten Längsträger, welcher einen geraden Untergurt besitzt und keilförmig (geknickt) an den Überbau angeschlossen wird. Der Ausgleich der Verformung erfolgt während des Verschubs vom Überbau. Durch den keilförmigen Anschluss des Vorbauschnabels wird die Höhendifferenz ausgeglichen. Abb. 14 Vorbauschnabel - MAX BÖGL Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG - während des Verschubs der "Bahretalbrücke" [9] Damit der VBS am Überbau angeschlossen werden kann, wird zwischen dem VBS und dem ersten Schuss vom ersten Takt ein Adapterstück vorgesehen, das an die innen- oder außenliegenden Stege eines Hohlkastens, ein Endschott oder einen zusätzlichen Rahmen in einem Trogquerschnitt angeschweißt wird. Nach dem Verschub wird das Adapterstück durch Brennschneiden abgetrennt. Das Adapterstück wird konstruktiv so ausgeführt, dass der VBS in dem benötigten Winkel angeschlossen werden kann. Der Anschluss erfolgt dabei über einen Stirnplattenstoß. Weiterhin muss beachtet werden, dass am Übergang zwischen Vorbauschnabel zum Überbau, durch die keilförmige Anstellung des Vorbauschnabels ein Knick entsteht. Dieser bewirkt bei nicht Beachtung eine punktförmige Belastung der PTFE-Platten, wodurch ein Abscheren der PTFE-Platten einsetzt und der Verschub gestört wird. Deshalb wird für den Verschub ein Hilfskeil benötigt, welcher eine flächenförmige Belastung der PTFE-Platten ermöglicht und ein Abscheren der PTFE-Platten verhindert.

34 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 25 Der Verschub eines Überbau mit dem Vorbauschnabelsystem der Variante 2 wird am Beispiel der Sinntalbrücke für eine Achse des Längsträgers beschrieben. Der Verschub findet wie folgt statt: A) Start des Verschubs 1. Auflaufen des Vorbauschnabels auf die Verschubwippen. 2. Der Verschub wird gestoppt, sobald sich der Knick zwischen Vorbauschnabel und Überbau etwa 800 mm vor der Pfeilerachse befindet. B) Stoppen des Verschubs 1. Unter einem zusätzlich montierten Hilfsquerträger zwischen den Hohlkästen werden Pressen angeordnet. 2. Durch Aktivierung der Pressen wird der Überbau angehoben. 3. Änderung der Neigung der Verschubwippen durch den Einsatz von Pressen. 4. Einbau der Fixierungsprofile (Winkel-Profil) für den Hilfskeil zur Herstellung der Lagesicherheit. 5. Einbau des Hilfskeils 6. Absetzen des Überbaus auf den Verschubwippen 7. Entfernen der Pressen C) Fortsetzung des Verschubs 1. Stoppen des Verschubs, nachdem der Überbau vollständig auf den Verschubwippen liegt. 2. Demontage des Hilfskeils sowie der Hilfsprofile D) Fortsetzen des Verschubs 1. Verlagerung von den Pressen, dem Keil und dessen Fixierungsprofile auf den nächsten Pfeiler. Der keilförmige Anschluss des Vorbauschnabels ermöglicht einen Verformungsausgleich von 2,8 m. Die Verformung der Sinntalbrücke beträgt jedoch beim Verschub über die maximale Spannweite von 107 m etwa 3,28 m. Damit die noch vorhandene Höhendifferenz von 0,48 m ausgeglichen werden kann, wird die

35 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 26 Vorbauschnabelspitze mit einem Spitzenhubsystem versehen. Die dafür vorgesehenen Hubpressen ermöglichen einen Hubweg von rund 1050 mm. Hubpresse Längsträger VBS Verschubplatte Abb. 15 Ansichten des Spitzenhubsystems des Vorbauschnabels der "Sinntalbrücke" -MAX BÖGL Stahl- und Anlagenbau GmbH & Co. KG [16] Folgender Ablauf findet bei Verwendung des Spitzenhubsystems an einer Achse des Längsträgers statt: A) Start des Verschubs mit eingefahrenem Hydraulikzylinder. B) Stoppen des Verschubs, sobald sich die Hubpresse über der Pfeilerachse befindet 1. Anpassung der Neigung der Verschubwippen auf die Neigung des Vorbauschnabels. 2. Fixierung der Neigung der Verschubwippen 3. Aktivierung der Hubpresse, wodurch der Hydraulikzylinder ausfährt und den Vorbauschnabel samt Überbau anhebt. Damit keine punktförmige Lasteinleitung stattfindet, wird der Stempel des Hydraulikzylinders mit einer Verschubplatte ausgestattet, die eine linienförmige Lasteinleitung über die PTFE-Platten in die Verschubwippen ermöglicht. 4. Fixierung der Verschubplatte mittels eines Bolzens in der Verschubstellung. C) Fortsetzen des Verschubs

36 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme Anstellwinkel fest 4 (Punkte A) 10 Anstellwinkel fest 4 (Punkt B) Anstellwinkel fest 4 (Punkt C) Abb. 16 Auszug aus dem Verschub nach Variante 2 unter Verwendung des Spitzenhubsystems Anheben des Überbaus (Punkt B) 20 Anstellwinkel fest 4 (Punkt C) ~800 Abb. 17 Auszug aus dem Verschub nach Variante 2 während des Anhebens des Überbaus Anhand der Abbildung 16 erkennt man den Verschub unter Verwendung des Spitzenhubsystems. Die in Klammern gesetzten angegebenen Punkte resultieren aus dem auf Seite 25 beschriebenen Ablauf. Das Anheben des Überbaus wird mithilfe der

37 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 28 Abbildung 17 dargestellt. Die in Klammern gesetzten angegebenen Punkte resultieren aus dem auf Seite 26 beschriebenen Ablauf. Ein Detail zum Anheben des Überbaus erkennt man in der Abbildung 18. VBS Keil Abb. 18 Eingebauter Keil Im Anhang B kann der Verschub nach dem Vorbauschnabelsystem Variante 2, besonders das Anheben des Überbaus, detailliert anhand der Zeichnung 002 nachvollzogen werden.

38 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme Erläuterung des Vorbauschnabelsystems - Variante 3 Das Vorbauschnabelsystem der Variante 3 besteht aus einem dreieckig ausgebildeten Längsträger, der einen gebogenen Untergurt besitzt und in der Tangente des Überbaus liegend starr an diesen angeschlossen wird. Der Ausgleich der Verformung erfolgt über die gebogene Form des Längsträgers und ist somit vom gewählten Radius und der gewählten Länge des Längsträgers abhängig. Abb. 19 Vorbauschnabel während des Verschubs der "Nessetalbrücke" - Donges SteelTec GmbH [16] Beim Verschub eines aus Hohlkästen bestehenden Überbaus wird der Vorbauschnabel an die innen- oder außenliegenden Stege der Hohlkästen vom ersten Schuss des ersten Takts geschweißt. Zur Aussteifung des Anschlussbereichs werden zusätzliche Querträger zwischen den Hohlkästen benötigt. Weiterhin wird der Anschluss durch Lasteinleitungsrippen in der Untergurt- und Obergurtebene verstärkt. Um einen stählerner Trog zu verschieben, wird der Vorbauschnabel in der Regel durch Stirnplattenverbindungen an das Endschott des ersten Schuss vom ersten Takt geschraubt. Für die Weiterleitung der Normalkräfte vom Untergurt in den Überbau wird dieser mit dem Bodenblech verschweißt. Die vorhandene Schweißnaht muss plangeschliffen werden, so dass diese keinen Abrieb der PTFE-Platten erzeugt. Damit das Endschott die auftretenden Normalkräfte, Querkräfte und Momente aufnehmen und in den Überbau ableiten kann, wird dies durch entsprechende Querträger und Lasteinleitungsrippen verstärkt.

39 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 30 Der Verschub mit einem Vorbauschnabelsystem der Variante 3 wird am Beispiel der Nessetalbrücke erläutert. Folgender Ablauf findet statt: A) Start des Verschubs 1. Entsprechend der Verformung läuft der Vorbauschnabel auf die Verschubwippen, wodurch bei unterschiedlichen Spannweiten unterschiedliche Lastangriffspunkte im Untergurt entstehen. 2. Überfahren des Übergangs zwischen Vorbauschnabel und Überbau, der durch den Anschluss des Vorbauschnabels in der Tangente des Überbaus liegend, keinen Knick besitzt. 3. Auffahren auf die nächste Verschubwippe Der Vorbauschnabel, der bei der Nessetalbrücke verwendet wurde, war 33,9 m lang und im Anschlussbereich 2,5 m hoch. Der Untergurt besaß einen Radius von mm wodurch eine Verformung von rund 2,3 m ausgeglichen werden konnte. Betrachtet man den Vorbauschnabel der Talbrücke Dambach, so erkennt man, dass dieser 39,7 m lang (inklusive 5,8m Antennenträger) und im Anschlussbereich 3,92 m hoch war. Mit einem gewählten Radius von mm konnte eine maximale Verformung von nur 0,9 m ausgeglichen werden. Erst der Einsatz der Antennenträger und die damit verbundene Aufkletterfunktion ermöglichte einen Ausgleich der Verformung von 1,7 m. Pressen und Stapelträger Antennenträger Abb. 20 Vorbauschnabel mit Antennenträger vor dem Aufklettern - DSD Brückenbau GmbH [16]

40 Variantenuntersuchung bestehender Vorbauschnabelsysteme 31 Um die Aufkletterfunktion der Antenntenträger und den damit verbundenen Montageablauf näher beschreiben zu können, wird der Verschub mit einem Vorbauschnabelsystem der Variante 3 nochmals am Beispiel der Talbrücke Dambach erläutert. Folgender Ablauf findet statt: A) Start des Verschubs B) Stoppen des Verschubs sobald der Antennenträger über der Pfeilerachse liegt 1. Aufbau der ersten Hubpresse unter dem Antennenträger 2. Anheben des Vorbauschnabels und somit des Überbaus. Der Hubweg der Presse ist abhängig von der lichten Höhe zwischen Unterkante Längsträger und Oberkante Pfeiler und somit vom Pressentyp. 3. Positionierung einer zweiten Presse unter dem Längsträger. 4. Aktivierung der zweiten Presse 5. Aufbau der ersten Presse auf einem Stapelträger, mit anschließender Aktivierung dieser. 6. Aufbau der zweiten Presse auf einem Stapelträger. 7. Wiederholung der Punkte 3 bis 8 bis die erforderliche Höhe erreicht wird 8. Unter der zweiten Presse wird, bei einer aktiven ersten Presse, ein Gleitstapel eingerichtet. Dieser besteht aus Stapelträgern, einem Elastomerkissen, einer Keilplatte und einer PTFE-Platte. Der Gleitstapel ermöglicht das Fortsetzen des Verschubvorgangs. 9. Deaktivierung der ersten Presse, wodurch das Absenken des Vorbauschnabels auf den Gleitstapel erfolgt. C) Start des Verschubs D) Stoppen des Verschubs sobald der Längsträger des Vorbauschnabels über der Pfeilerachse liegt 1. Erneuter Aufbau der ersten Presse auf entsprechende Pressenstapel mit anschließender Aktivierung. 2. Abbau des Gleitstapels