Erneuerung der Mainbrücke Segnitz

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1 Erneuerung der Mainbrücke Segnitz Bauwerksdokumentation Bayerische Staatsbauverwaltung Staatliches Bauamt Würzburg 1

2 Daten und Fakten zur Mainbrücke Segnitz Projekt Bauherr Brücke Erneuerung der Mainbrücke Segnitz im Zuge der Staatsstraße 2273 Freistaat Bayern, Staatliches Bauamt Würzburg BW 1, Mainbrücke Segnitz Projektkosten ,- Kostenträger: Straßenbauverwaltung, Freistaat Bayern ,- Baukosten ,- Erhaltungskosten ,- Finanzierungskosten ,- Bundeswasserstraßenverwaltung Baukosten ,- Gemeinde Segnitz Baukosten ,- Bauzeit Februar 2009 bis Dezember

3 Kurzbeschreibung Vorlandbrücke Marktbreit: Einfeldrige Plattenbrücke mit einer Stützweite von 25,0 m (Bauhöhe 1,25 m) in Spannbetonbauweise Vorlandbrücke Segnitz: Zweifeldrige Plattenbrücke mit Stützweiten von 25,0 m bzw. 21,0 m (Bauhöhe 1,25 m) in Spannbetonbauweise Regelquerschnitt Vorlandbrücke Flussbrücke: Stahlstabbogen mit außen liegenden Bögen, Aussteifung der Bögen durch einen Windverband und senkrechte Hänger, lichte Bogenhöhe im Stich 12,5 m, Querträger als Auflage für die Verbundfahrbahn, Gründung auf Großbohrpfählen, Herstellung der Vorlandbrücken auf bodengestütztem Traggerüst, Herstellung der Flussbrücke auf Vormontageplatz und späteres Einschwimmen. 3

4 Technische Daten Brückenlänge 160,0 m Breite zw. Geländer 11,0 m Brückenfläche 1760,0 m² Höhe über höchsten schiffbaren Wasserstand 6,4 m Hauptmassen Großbohrpfähle ,0 lfm Beton Unterbauten 1866,0 m³ Betonstahl Unterbauten 113,0 t 4

5 Beton Überbau 1061,0 m³ Betonstahl Überbau 182,0 t Konstruktionsstahl 502,0 t Spannstahl 16,0 t Entwurfsbearbeitung Prüfingenieur Ausführungsplanung Staatliches Bauamt Würzburg / Sondervorschlag der Adam Hörnig Baugesellschaft mbh & Co. KG Landesgewerbeanstalt Bayern, Niederlassung Würzburg Vorlandbrücken und Unterbauten Adam Hörnig Baugesellschaft mbh & Co. KG Konstruktionsbüro Magnolienweg 5 D Aschaffenburg Flussbrücke/Bogenbrücke Meyer + Schubart Partnerschaft Beratender Ingenieuer VBI Hauptstraße 45 D Wunstorf Prinzipskizze des Baufeldes mit Einschwimmvorgang 5

6 Allgemeine Information Geschichte Der Mainübergang zwischen den Gemeinden Segnitz und Marktbreit kann auf eine lange Tradition zurückblicken. Bereits im 19. Jahrhundert verkehrten regelmäßig Fähren zwischen den beiden Orten. Die erste Brücke wurde dann im Jahr 1893 fertiggestellt. Verschiedene Schiffskollisionen in den Jahren 2001 und 2008 brachten das Bauwerk aufgrund eines Stützpfeilers in der Flussmitte zunehmend als Hindernis für die Schifffahrt ins Gespräch. Die Forderung nach einer Leistungssteigerung der Bundeswasserstraße Main und unzureichende Verkehrsverhältnisse in der engen und verwinkelten Ortsdurchfahrt von Segnitz führten dazu, die Mainbrücke Segnitz im Zusammenhang mit der Ortsumgehung von Segnitz zum dritten Male neu zu bauen. Projektbeschreibung Die neue Mainbrücke Segnitz ist eine von vier unterfränkischen Mainbrücken in der Baulast des Freistaates Bayern, die im Rahmen eines "Public Private Partnership (PPP)" realisiert wurden. Dabei bietet ein privater Partner die Projektlösung unter Beachtung 1. Mainbrücke [1] Kurz vor Ende des 2. Weltkriegs wurde sie von zurückweichenden deutschen Truppen gesprengt. [1] "Mit Unterstützung durch den Staat, vor allem aber mit großer finanzieller und materieller Opferbereitschaft der Segnitzer und Marktbreiter Bevölkerung konnte der Flussübergang am südlichsten Punkt des Maindreiecks in den Jahren 1948/49 wieder aufgebaut werden." von vorgegebenen Qualitätsstandards an. Das Unternehmen baut, finanziert vor und unterhält das Projekt 25 Jahre lang. Die öffentliche Hand refinanziert erst nach Fertigstellung der neuen Brücke in zehn gleichen Jahresraten. Luftaufnahme alte und neue Brücke im Bau (Apr. 2010) 2. Mainbrücke [1] Durch die Erneuerung der Mainbrücke Segnitz und den anschließenden Bau der Orts- 6

7 umgehung werden die unzureichenden Verkehrsverhältnisse in der Ortsdurchfahrt von Segnitz beseitigt und gleichzeitig für die Bundeswasserstraße Main eine leistungsfähige Fahrrinne geschaffen. Die im südlichen Landkreis Kitzingen gelegene Staatsstraße 2273 verbindet die linksmainische Staatsstraße 2271 (Seite Marktbreit) mit der rechtsmainischen Staatsstraße 2270 (Seite Segnitz) über eine Mainbrücke. Übersichtslageplan Die Neubaustrecke beginnt an der Einmündung in die St 2271, ca. 90 m nördlich des bestehenden Knotenpunkts. Der Main wird auf einem 160 m langen 4-Feld- Bauwerk überbrückt. Auf Segnitzer Seite mündet die Straße zunächst in den Kreisverkehrsplatz am Anschluss Süd. Von hier aus führt künftig die Ortsumgehung nordöstlich am Ortsrand von Segnitz entlang. Brückenentwurf Die St 2273 bindet auf Marktbreiter Seite an die St 2271 an und schließt auf Segnitzer Seite über den neu erstellten Kreisel an die neue Ortsumgehung an. Zur Überbrückung wurde eine Mainbrücke bestehend aus drei Teilen konzipiert: Vorlandbrücke Segnitz Flussbrücke Vorlandbrücke Marktbreit Die Vorlandbrücke auf der Seite Marktbreit hat als Einfeldbauwerk eine Stützweite von 25,00 m. Die Vorlandbrücke auf der Segnitzer Mainseite besteht aus einer Zweifeldbrücke mit Stützweiten von 25,00 m und 21,00 m. Es handelt sich hierbei um vorgespannte Vollplatten in Ortbetonbauweise mit einer Konstruktionshöhe von 1,25 m. Die Flussbrücke besteht aus einer Stabbogenbrücke mit außen liegenden Stahlbögen und vertikalen Hängern. Die Spannweite beträgt 89,0 m, die Fahrbahnplatte liegt als Verbundplatte auf den Querträgern auf. Die Konstruktionshöhe beträgt einheitlich 1,80 m. Es ergibt sich somit eine Gesamtstützweite von 25,0-89,0-25,0-21,0 = 160,0 m. Im Übergang zwischen Flussbrücke und Vorlandbrücken werden Trennpfeiler vorgesehen. Zusätzlich wird im Vorland der Segnitzer Seite der Spannbetonüberbau durch einen weiteren Pfeiler unterstützt. Der Übergang zwischen Straßendamm und Brücke erfolgt über kastenförmige Widerlager. Alle Bauwerksachsen werden auf Großbohrpfählen mit d=120 cm gegründet. Die gewählte Teilung des Brückenzuges resultiert im Wesentlichen aus den Forderungen der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung, die flussnahen Pfeiler aus dem Gefährdungsprofil herauszunehmen. Hieraus ergeben sich 7

8 Zwangspunkte, die bei der Stützenstellung zu beachten waren. Gründung Die natürliche Schichtenfolge im Bereich des Baufeldes beginnt mit quartären Deckschichten aus locker gelagerten Sanden und Kiesen. Darunter folgen geringmächtige Verwitterungslehme und Verwitterungsschutt, der die Schichten des oberen Muschelkalkes abdeckt. Die Gesteine des oberen Muschelkalks bestehen in den oberen 1,0-1,5 m aus Kalkstein mit vollständig zersetzten Tonsteinzwischenlagen. Da die quartären Deckschichten überwiegend locker, zum Teil auch sehr locker gelagert sind, bot sich entsprechend den Empfehlungen des Bodengutachtens eine Tiefgründung mit Pfählen an, die bis in den Kalkstein reichen. Eine Flachgründung wäre nur auf den verwitterten Felsschichten des oberen Muschelkalkes denkbar gewesen, die jedoch über 5,0 m unter dem Gelände liegen. Aufgrund des hohen Grundwasserspiegels schied diese Gründungsvariante aus Wirtschaftlichkeitsgründen aus. Pfähle der Pfeiler und die vorderen Pfahlreihen der Widerlager im Verhältnis 10:1 gegen die Vertikale geneigt. Unterbauten Die Pfahlkopfplatten der Pfeiler sind so konstruiert, dass die Lasten auf kürzestem Weg in den Boden abgeleitet werden können. Die Trennpfeiler (Achse 20/20.1 und 30/30.1) haben einen massiven Vollquerschnitt (16,50 m x 3,80 bzw. 3,50 m), der an den Stirnseiten mit R = 190 cm abgerundet ist. Der Vorlandpfeiler auf der Segnitzer Seite wird ebenfalls massiv ausgebildet. Die Abmessungen sind im Vergleich zu beiden Trennpfeilern deutlich geringer. Die Außenabmessungen betragen 6,30 m x 1,30 m. Die Stirnseite ist mit R = 65 cm abgerundet. Die Pfeiler wurden jeweils in einem Schuss betoniert. Da der Pfeiler Achse 30 auf einem Leitwerk liegt, musste für die Herstellung eine verrohrte Steinschüttung von der Segnitzer Uferseite aus hergestellt werden. Diese wurde nach Fertigstellung des Pfeilers und des Überbaus wieder zurückgebaut. Zur Ausführung kamen Großbohrpfähle mit 120 cm Durchmesser. Die Bemessungspfahllasten betragen bis zu 5,6 MN pro Pfahl. Für die Trennpfeiler resultierte hieraus eine erforderliche Pfahlanzahl von 10 Pfählen. Beim Vorlandpfeiler in Achse 40 waren 4 Pfähle erforderlich. Die Widerlager wurden hingegen auf je 7 Pfähle gegründet. Um neben den vertikalen Lasten gleichzeitig noch Horizontalkräfte besser abtragen zu können, sind die Steinschüttung zur Herstellung von Pfeiler Achse 30 Die Form und die Abmessung der Pfeiler wurden im Hinblick auf den Hochwasserabfluss 8

9 minimiert. Die abgerundete Pfeilerform bietet strömungstechnisch günstige Eigenschaften. Die Widerlager sind kastenförmig ausgebildet. Der Übergang zum Anschlussdamm wird über Flügelwände realisiert, die biegesteif in die Widerlagerstirnwand und die U-förmige Pfahlkopfplatte eingespannt sind. An beiden Widerlagern wird der Raum zwischen Auflagerbank, seitlicher Blendwand und Überbau durch einen Vogeleinflugschutz geschlossen. Lagerung In Brückenlängsrichtung erhielten alle drei Überbauten eine Längsfesthaltung. Die Vorlandbrücken wurden in der Achse 10 bzw. 50 festgelegt. Auflagerbank auf WL in Achse 10 vor Einschalen des Überbaus Die Flussbrücke besitzt ihre Längsfesthaltung in Achse 20. Außer am Pfeiler Achse 40 wurden in allen Lagerachsen Querfesthaltungen ausgebildet. Der Überbau wurde auf Verformungslagern abgesetzt. Zur Übertragung der Horizontalkräfte wurden Knaggenkonstruktionen verwendet. Überbau Der Bogenstich der Flussbrücke beträgt ca. 12,5 m und überspannt ein Feld von 89,0 m. Das Verhältnis Bogenstich zu Stützweite von ca. 0,14 bewegt sich im üblichen Rahmen für diese Art von Brückenkonstruktionen. Die beiden außenliegenden Bögen sind durch 2 Windverbände gekoppelt. Die Versteifungsträger sind durch Querträger verbunden. Die Fahrbahnplatte selbst wurde als Verbundtragwerk ausgeführt. Zwischen die Versteifungsträger spannen sich Querträger aus Stahl, die der 30 cm starken Betonplatte als Auflager dienen. Die Fahrbahnplatte wurde in Fertigteilbauweise hergestellt, d. h. 9 cm starke Filigranplatten mit 21 cm Ortbeton. Zur Aufnahme des Schiffsanpralls brachte man an beiden Stirnseiten des Stabbogens um 45 gedrehte, dicht geschweißte, mit Leichtbeton gefüllte Quadratrohrquerschnitte an. Bei den Vorlandbrücken handelt es sich um vorgespannte Plattenquerschnitte mit einer Bauhöhe von 1,25 m und einer max. Stützweite von 23,15 m. Die maximale Schlankheit beläuft sich somit auf l/h = 23,15/1,25 = 18,5. In jeder Auflagerachse sind Querträger angeordnet. In Brückenquerrichtung ist die Brücke schlaff bewehrt. 9

10 Bauablauf Der Bauablauf wurde bestimmt von den Forderungen, die Schifffahrt nur kurzzeitig zu sperren (maximal 24 Stunden) und den Straßenverkehr auf dem Mainübergang nicht zu unterbrechen. die Modultransporter hergestellt werden. Zur Sicherung der Pontons während des Einschwimmens waren am Ufer Festhaltungen erforderlich. Mit Beendigung der Montagearbeiten und nach dem Verlegen der Filigranplatten wurde der Stabbogen von Hilfsstützen auf die fahrbaren Modultransporter umgesetzt. Im Oktober 2009 wurde das Brückenbauwerk unter reger Teilnahme der Bevölkerung eingeschwommen. Vorlandbrücke Seite Marktbreit / Einschalen der Fahrbahnplatte Hierzu wurden zunächst die Unterbauten auf beiden Mainseiten hergestellt. Die Betonage der Marktbreiter Vorlandbrücke erfolgte auf bodengestütztem Lehrgerüst. Parallel hierzu wurde der Aufbau der Stabbogenbrücke auf einem Vormontageplatz im Vorlandbereich realisiert, um ihn in einer Schiffssperrpause in die Endlage einzuschwimmen. Stabbogenbrücke Vormontage auf Marktbreiter Seite Für das Einschwimmen mussten auf der Marktbreiter Uferseite zwei Anlegerampen für Nach dem Absetzen auf die endgültigen Lager konnten die weiteren Arbeiten zügig fort- 10

11 gesetzt werden. So wurden im Anschluss die Fahrbahnplatte betoniert und die Restarbeiten ausgeführt. Analog zur Marktbreiter Seite wurde nach dem Einschwimmen des Stabbogens die Vorlandbrücke Segnitz auf Lehrgerüst hergestellt. Am 05. September 2010 wurde der neue Brückenzug fertiggestellt und der Verkehr umgelegt. In einem zweiten Arbeitsschritt wurde die Fahrbahnplatte beseitigt, um anschließend mit einem 500 to-autokran vom Segnitzer Ufer aus das erste Feld mit einer Länge von ca. 30 m am Stück auszuheben. Ausheben des ersten Teilstückes auf Segnitzer Seite, Ein weiteres Brückenstück mit einer Länge von ca. 20 m wurde entfernt, während ein Ponton Verkehrsübergabe am 05. Sept Abbruch Anschließend wurden die Abbrucharbeiten an der alten Mainbrücke begonnen. In einem ersten Arbeitsschritt wurde der außerhalb des Fachwerkes verlaufende Gehweg abge- den Überbau im zweiten Feld abstützte. Durch die Unterstützung wurde verhindert, dass während des Abbruchs eines Kragarmes über den Pfeilern Überbeanspruchungen am verbleibenden Tragwerk entstehen Geleichterter Überbau, Blick Richtung Marktbreit, nommen, der Belag abgebrochen und die Geländer entfernt. Der Überbau wurde Stück für Stück von Segnitz aus in Richtung Marktbreit in kleine handhabbare Elemente zerschnitten und mittels eines Baggers feldweise von einem Ponton aus demontiert. 11

12 Abbruch des letzten Teilstückes, Seite Marktbreit, Nach Abschluss der Abbrucharbeiten am Überbau wurden die Pfeiler und die Widerlager rückgebaut. Im Bereich der Flusspfeiler erfolgte der Abbruch bis auf die Flussohle und die Abbruchmassen wurden aus dem Gewässer vollständig ausgeräumt. Auf Segnitzer Seite wurde das Widerlager nur bis über die erste Steinreihe der Widerlagerwand abgebrochen, da diese als Andenken an die ehemalige Mainbrücke erhalten werden sollte. Quellenangabe: [1] Norbert Bischoff, "Alte Gschichtn", Mai 2009, Nr