7+8 Stahlbau - SSF Ing · 2020. 5. 29. · 7+8 81. Jahrgang Juli 2012, S. 497–503 August 2012, S....

7+881. JahrgangJuli 2012, S. 497–503August 2012, S. 624–631ISSN 0038-9145A 6449

Sonderdruck

Stahlbau

Erneuerung Rheinvorlandbrücke Worms:Brückenkonstruktion und Zusammenwirkenmit dem Eisenbahnoberbau, Teil 1 + 2

Hans-Joachim CasperGerald EckersbergBernd ErlenbuschWolfgang FrühaufWolfgang KnobFrank Sachse

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Fachthemen

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Stahlbau 81 (2012), Heft 7

Mit der Rheinvorlandbrücke Worms wurde eine bestehende, aus dem Jahr 1900 stammendeEisenbahnbrücke als moderne Stahlverbundfachwerkbrücke mit zweigleisigem Querschnittunter laufendem Eisenbahnbetrieb erneuert. Unter den vorgegebenen Rand- und Herstell-bedingungen stellt sie eine innovative und äußerst anspruchsvolle Ingenieuraufgabe dar.Nicht weniger herausfordernd war die Planung des Eisenbahnoberbaus, insbesondereim Übergang zwischen Rheinvorlandbrücke und anschließender Rheinbrücke. Mit derneuen Rheinvorlandbrücke wurde nicht nur ein gestalterisch, konstruktiv und funktionalhervorragendes Brückenbauwerk geschaffen, auch der Eisenbahnoberbau im Übergangzwischen Rheinvorlandbrücke und Rheinbrücke wurde entscheidend verbessert. Dankder gelungenen Planung an der Schnittstelle zwischen Brückenbauwerk und Eisenbahn-oberbau konnte das gewünschte Ergebnis erreicht werden.

Renewal of the bridge over the Rhine lowland near Worms: Bridge construction andcooperation with the railway permanent way – Part 1. With the bridge over the Rhinelowland an existing railway bridge constructed in 1900 has been renewed as a moderncomposite steel and reinforced concrete framework bridge with double line cross sectionunder running railway operation. Regarding the existing conditions of surroundings andconstruction, the structure represents an innovative and extremely ambitious task of en-gineering work. Not less challenging was the design of the railway permanent work onthe bridge, especially the transition between the bridge over the Rhine lowland and thebridge over the Rhine. Regarding its design, construction and functionality, a distinguishednew bridge of the Rhine lowland has been constructed. Moreover, the railway permanentway in the transition of the bridge over the Rhine lowland and the bridge over the Rhinehas been improved essentially. Due to the extremely satisfying design on the intersectionbetween bridge construction and railway permanent way the desired result could beachieved.

ren die Vorlandpfeiler 5 bis 21, zu er-neuern das Widerlager 22 (Bild 2).

Die westlich angrenzende Rhein-brücke war im Bestand zu erhalten.Diese wurde in den Jahren 1957 bis1960 als gemeinsamer Fachwerküber-bau mit oben liegendem Tragwerk undoffener Fahrbahn mit Holzbrücken-balken wiedererrichtet. Dreifeldträgermit den Stützweiten 104,4 + 118,3 +104,4 = 327,1, festes Lager in Längs-richtung auf dem Pfeiler 5 am Über-gang zur Rheinvorlandbrücke (Bild 3).

Das Rheinvorland im Zusam-menhang mit dem Altrhein und demin östlicher Richtung anschließendenBahndamm stellt ein FFH-Gebiet(FFH Fauna–Flora–Habitat) dar undist deshalb bezüglich bauzeitlicherEingriffe von hoher Sensibilität.

2 Der Ausschreibungsentwurf2.1 Konstruktion

Alle vorhandenen Pfeiler der Rhein-vorlandbrücke blieben mit Ausnahme

Hans-Joachim CasperGerald EckersbergBernd Erlenbusch

Erneuerung Rheinvorlandbrücke Worms: Brückenkonstruktion und Zusammenwirken mit dem Eisenbahnoberbau – Teil 1

1 Das Projekt

Die Rheinvorlandbrücke Worms istca. 603 m lang, liegt auf der Strecke3570 Worms–Biblis auf dem rechts-rheinischen Ufer und kreuzt nebendem Rheinvorland noch den Altrhein(Bild 1).

Die vorhandene Eisenbahnüber-führung, bestehend aus einer Kette vonstählernen getrennten Einfeldträger-überbauten (17 Felder, Stützweiten ca.35,50 m), Diagonalfachwerk ohneStreben mit genieteten Stahlbaukno-ten und offener Fahrbahn mit Holz-brückenbalken aus den Jahren 1900bzw. 1932, war zurückzubauen unddurch einen Neubau in alter Lage zuerneuern. Im Bestand zu erhalten wa-

DOI: 10.1002/stab.201201585Wolfgang FrühaufWolfgang KnobFrank Sachse

Bild 1. Ansicht der neuen BrückeFig. 1. View of the new bridge

06_497-503_Fruehauf (1585)3sp_000-000_Ziegler (3sp).qxd 22.06.12 07:50 Seite 497

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H.-J. Casper/G. Eckersberg/B. Erlenbusch/W. Frühauf/W. Knob/F. Sachse · Erneuerung Rheinvorlandbrücke Worms – Teil 1

Sonderdruck aus: Stahlbau 81 (2012), Heft 7

– hohe Winkeldrehungen an denÜberbaufugen

– die vorhandenen Unterbauten kön-nen die inzwischen vergrößertenHorizontalkräfte aus Bremsen undAnfahren nicht aufnehmen

Es sollten jetzt die neuen Überbautenals Durchlaufträger über 17 Felder alseingleisige Stahltragwerke mit je zweiFachwerkscheiben und obenliegenderFahrbahn ausgeführt werden (Bild 4).Wegen der abhebenden Kräfte wareine Festhaltung nach unten in Achse22 vorgesehen (Bild 5). Dort war auchdie längsfeste Lagerung mit Kalotten-lagern angeordnet. In Achse 5 genügtezur Lagesicherung eine Ballastierungmit Stahlbeton.

2.2 Übergang Rheinvorlandbrücke/Rheinbrücke

Infolge der längsfesten Überbauendenin Achse 22 ergaben sich am west -lichen Überbauende Achse 5, Über-gang Rheinvorlandbrücke/Rheinbrü-cke, große Längsverformungen, diedurch geeignete Konstruktionen auf-zunehmen waren, da die maxima-len Schienenstützpunktabstände mit0,65 m begrenzt waren. Die Gesamt-

Bild 2. Längsschnitt bestehendes Bauwerk RheinvorlandbrückeFig. 2. Longtudinal section existing bridge over the Rhine lowland

Bild 3. Längsschnitt bestehendes Bauwerk Rheinbrücke (Abbildung: privat)Fig. 3. Longtidiual section existing bridge over the Rhine

Bild 4. Regel-querschnittFig. 4. Standardcross section

der Pfeilerköpfe erhalten. Am Pfeiler5, dem Trennpfeiler zwischen Rhein-brücke und Rheinvorlandbrücke, wa-ren die Auflagerbänke auf der SeiteRheinvorlandbrücke zu erneuern.Auch auf den Pfeilern 6 bis 21 warendie Auflagerbänke neu zu errichten.Das Widerlager 22 mit den längsfes-ten Lagern war vollständig abzubre-chen und gegründet auf Großbohr-pfählen neu herzustellen.

Der Rückbau der alten Überbau-ten sollte mittels Autokran erfolgen,die alten Überbauten waren noch imRheinvorland auf transportable Maßezu zerlegen und in bereitgestellte Con-tainer zu verladen. Im Bereich desAltrheins waren die drei Überbautenzwischen den Achsen 19 bis 22 stahl-baumäßig zu koppeln, als provisori-sche Durchlaufträger in RichtungRhein zu verschieben und anschlie-ßend in gleicher Weise wie die ande-ren Überbauten zurückzubauen.

Aus folgenden Gründen kam alsKonstruktion eine Erneuerung mitEinfeldträgerüberbauten analog demBestand nicht in Frage:

Festes Lager

4,06 35,70 35,70605 5 6

34,5034,50 7511

34,5034,50 7517

1 11,50 4,50

Bewegl. Lager

Bewegl. Lager

Festes Lager

Bewegl. Lager

104,402

104,404 4,065 5

118,303

34,507518 34,507519 34,507520 34,507521 22 Pfeiler

Pfeiler

34,507512 34,507513 34,507514 34,507515 7516

34,50757 34,50758 34,50759 7510


4 Sonderdruck aus: Stahlbau 81 (2012), Heft 7


längenänderung war vom Bauherrnmit 1050 mm angegeben.

Zur Einhaltung der maximalenSchienenstützpunktabstände warendrei offene Fugen herzustellen (Bild 6),die jeweils ein Drittel (350 mm) derGesamtlängenänderung aufzunehmenhatten. Für deren Realisierung warenAusgleichsplatten in Anlehnung anRil 804.5202 herzustellen. Diese sindkleine Überbauten, die auf der Rhein-vorlandbrücke längsbeweglich zu la-gern waren. Zur Einhaltung der de -finierten minimalen und maximalenFu genbreiten zwischen den Aus-gleichsplatten waren mechanische Ver-schiebesperren und Abstandhalter ein-zubauen.

Die Ausgleichsplatte 1 bildete denÜbergang von der Rheinbrücke undder Rheinvorlandbrücke, und warlängsfest auf einen neuen Lagerbockauf dem Pfeiler 5 gelagert. Das östli-che Ende der Ausgleichsplatte 1 warlängsbeweglich auf der Rheinvorland-brücke gelagert, den Anschluss daranbildeten die Ausgleichsplatte 2 und 3,die in Längsrichtung schwimmend ge-

lagert waren. Die Befestigung derSchienen war als direkte Befestigungauf den Ausgleichsplatten vorgesehen.Jede Ausgleichsplatte besaß in vertika-ler und horizontaler Richtung je vierKalottenlager, die vertikal bzw. hori-zontal verstellbar ausgebildet waren.Um den Übergang zwischen der Rhein-brücke (festes Lager) und der Rhein-vorlandbrücke (bewegliches Lager) be-züglich des Eisenbahnoberbaus herzu-stellen, war im Übergangsbereich einSchienenauszug SA 60-1200 einzu-bauen.

Die direkten Schienenbefestigun-gen auf den Ausgleichsplatten undden beidseitigen Anschlussbereichenwaren mit reduzierten Durchschub-widerständen auszuführen, um denLängsversatz zwischen Brückenendeund Schienenauszug zwängungsfreigewährleisten zu können. Bei einerLängenänderung der Rheinvorland-brücke konnten so die Ausgleichs-platten und die Rheinvorlandbrückemit den fest mit der Rheinbrücke (of-fene Fahrbahn, Holzbrückenbalken)verbundenen Schienen durchrutschen.

Auf den Ausgleichsplatten und denbeidseitigen Anschlussbereichen wa-ren Führungsschienen und Fangvor-richtungen auf der Innenseite beiderFahrschienen zu montieren.

2.3 Bauablauf

Der Bauablauf war jeweils bei einglei-sigem Fahrbetrieb je Bauwerkshälftevorgesehen mit folgenden Bauphasen:1. Bei eingleisigem Fahrbetrieb auf

dem Gleis Biblis–Wormsa) Einrichtung eingleisiger Betriebb) Rückbau altes Bauwerkc) Neubau Überbau Gleis Worms–

Biblis2. Bei eingleisigem Fahrbetrieb auf

dem Gleis Biblis–Wormsa) Umschwenken des Fahrbetriebs

auf das Gleis Worms–Biblisb) Rückbau altes Bauwerkc) Neubau Überbau Gleis Biblis–

Worms

Für die Stahlbaumontage war ein Takt-schieben von einem hinter dem Wider-lager 22 liegenden Montageplatz ausvorgesehen. Die einzelnen Abschnittein der Stahlkonstruktion sollten auföstlich hinter dem Widerlager 22 vor-gesehenen Montageflächen vormon-tiert werden. Je nach Bauphase wareine südliche und nördliche Montage-fläche vorgesehen (Bild 7). Die einzel-nen Überbauelemente sollten zunächstin seitlich versetzter Lage vorgefertigtund anschließend durch Querverschubin die Verschublage gebracht werden.

3 Das Nebenangebot3.1 Allgemeines

Gegenüber dem Ausschreibungsent-wurf wurden mit dem Nebenangebotu. a. folgende Änderungen vorgeschla-gen:– Ersatz der beiden 1-gleisigen Fach-

werküberbauten durch einen 2-glei-sigen Überbau (Bild 8)

– Wahl eines Stahlverbundbauwerksdurch Anordnung einer Stahlbeton-verbundplatte auf zwei stählernenFachwerkscheiben

– Anordnung von lediglich einer Aus-gleichsplatte am Übergang zwischenRheinvorlandbrücke und Rheinbrü-cke (Bild 9)

– feldweise Hubmontage der Fach-werkscheiben, lediglich im Bereichdes Altrheins wurden drei Feldermit Taktschieben hergestellt

Bild 5. Detaillängsschnitt Achse 22 (Abbildung: privat)Fig. 5. Longitudinal section axis 22 in detail

Bild 6. Detaillängsschnitt Übergang Rheinvorlandbrücke/Rheinbrücke mit dreiAusgleichsplattenFig. 6. Longitudinal section transition bridge over the Rhine lowlandbridge overthe Rhine


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– veränderte Baudurchführung durchQuerverschub zwischen Bauphase 1und 2

Dadurch wurden u. a. folgende Vor-teile erreicht:– deutliche Einsparungen in den Her-

stellkosten– wesentliche Vereinfachung der Bau-

werkskonstruktion durch jetzt zweistatt vier Fachwerkscheiben imQuerschnitt

– Vorteile in Unterhalt, Wartung undPflege durch den teilweise Entfallvon Lagern, Fugen und Ausgleichs-platten und die Reduzierung derStahloberflächen

– der Übergang an der Fuge zwischenRheinvorlandbrücke und Rheinbrü-cke wurde wesentlich vereinfacht

– Reduzierung der Gesamtbauzeitdurch deutliche Verkürzung derBauphase 2

– Schonung der Umwelt, da hinterdem Widerlager 22 keine zusätzlicheBaufläche mehr benötigt wurde

3.2 Konstruktion

Im Querschnitt wurden zwei Fach-werkscheiben in vollständig geschweiß-

ter Konstruktion angeordnet. Als Fahr-bahntafel wurde eine Stahlbetonplatteverwendet, die mit den Fachwerkschei-ben in Verbund gelegt wurde. Die Geh-wege wurden als Stahlkonstruktion andie Stahlbetonverbundplatte angefügt,in diese wurden auch einseitig dieOberleitungsmastkonsolen integriert.

Bedingt durch den schwerenÜberbau und eine Ballastierung durcheinen Stahlbetonendquerträger konntein Achse 22 auf eine Zugverankerungverzichtet werden. In Achse 5 warüberhaupt keine Ballastierung mehrerforderlich.

Das in Längsrichtung feste Lagerbeim Widerlager 22 wurde beibehal-ten. In Achse 5 erfolgte wie bisher derÜbergang zwischen Rheinvorland-brücke und Rheinbrücke mit Schie-nenauszügen und Ausgleichsplatten.

Die Pfeiler 5 bis 21 wurden un-verändert vom Ausschreibungsentwurfübernommen. Wegen des Entfalls derZugverankerung konnten beim Wider-lager 22 deutliche Vereinfachungenvorgenommen werden.

3.3 Übergang Rheinvorlandbrücke/Rheinbrücke

Der Stahlverbundüberbau unterliegtgeringeren Temperaturschwankungenals ein reiner Stahlüberbau. Weiterhinist er gegenüber einem reinen Stahl-überbau steifer und erleidet geringereEndtangentendrehwinkel. Schließlich

Bild 7. Vormontage StahlüberbauFig. 7. Pre-installation steel superstructure

Bild 8. RegelquerschnittFig. 8. Standard cross section

Bild 9. Längsschnitt Achse 5 mit AusgleichsplatteFig. 9. Longitudinal section axis 5 with compensation plate




besitzt er eine größere Längssteifigkeitund bringt deshalb geringere Längs-verformungen unter Horizontalkräf-ten. All das führte dazu, dass sich dierechnerischen Gesamtlängenänderun-gen am Übergang Rheinvorlandbrü-cke/Rheinbrücke auf ca. 700 mm re-duzieren ließen.

Dadurch war jetzt die Anord-nung von nur einer Ausgleichplattemit zwei beweglichen Enden möglich.Auf dem Stützbock auf Pfeiler 5 undauf der Rheinvorlandbrücke wurdenfeste Verankerungsblöcke angeordnet.Dazwischen wurden Ausgleichsplattenin Längsrichtung schwimmend aufge-lagert, in den Fugen zwischen Veran-kerungsblöcken und Ausgleichplatteergaben sich Längenänderungen vonje ca. 350 mm.

Schienenauszüge und Führungenbzw. Fangvorrichtungen wurden wieim Ausschreibungsentwurf erforder-lich. Die Übergänge zwischen Aus-gleichsplatten mit Verankerungsblö-cken und anschließendem Schotter-bett (Rheinvorlandbrücke) bzw. offenerFahrbahn mit Holzbrückenbalken(Rheinbrücke) mussten aus Gründendes Fahrkomforts und des Unterhaltsdes Eisenbahnoberbaus elastisch aus-gebildet werden.

3.4 Baudurchführung

Die jeweils eingleisige Betriebsführungim Bauzustand wurde vom Ausschrei-bungsentwurf übernommen. Bedingtdurch den einteiligen Überbau und dieHerstellung in zwei Bauphasen wurde

ein Querverschub zwischen Bauphase1 und 2 erforderlich. Weiterhin ergabsich die Notwendigkeit von provisori-schen Pfeilerverbreiterungen bei denPfeilern 5 bis 21 und beim Widerlager22 in Bauphase 1 (Bild 10).

Es ergab sich folgender grundsätz-licher Bauablauf in Stichworten:

Bauphase 1– Einrichten eingleisiger Betrieb auf

Gleis Biblis–Worms– Ausbau vorhandener Überbau

Worms–Biblis– einseitiger Abbruch vorhandenes

Widerlager und Pfeilerköpfe– einseitiges Herstellen Widerlager 22

und Auflagerbänke Pfeiler 5 bis 21– Herstellung von Hilfsgründungen

in Verlängerung der Pfeiler und Wi-

Bild 10. Bauphasen in QuerschnittenFig. 10. Phases of construction in cross sections

Auflagerbank Verschublager für

Querverschub

Verschublager für

Querverschub

Verschublager für

Querverschub

Verschublager für

Querverschub

Querverschubbahn (Beton)

Stahlplatten und PTFE







Pressenansatz

Pressenansatz

Pressenansatz

Pressenansatz

Pressenansatz

PressenansatzPressenansatz

5.90

4.90

4.50

2.50 2.00

4.50

2.50

2.50

2.50

2.00

4.50

2.50 2.00

5.90

Hilfsstütze

Hilfsstütze

Hilfsstütze

Hilfsstütze

Hilfsstütze

Hilfsmasten

Hilfsmasten

Hilfsmasten

neuer Lagersockel

neuer Lagersockel

neuer Lagersockel

neuer LagersockelHilfsstütze

Gründung innerhalb

der Baustraße


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derlagerachsen, provisorische Ver-längerung der Auflagerbänke inAchse 5 bis 22

– Montage der Stahlkonstruktion inSeitenlage

– Herstellung der Stahlverbundplatte,abschnittsweise mittels Schalwagen

– Querverschub in die Endlage Bau-phase 1

– Montage Gehweg und Oberleitungs-mastkonsolen einseitig

– Oberbauarbeiten beide Gleise– provisorische Auflagerung Aus-

gleichsplatte

Bauphase 2– Betriebsaufnahme auf Gleis Worms–

Biblis (Biblis–Worms auf dem neuenÜberbau)

– Ausbau vorhandener 2. ÜberbauBiblis–Worms

– Abbruch 2. Hälfte vorhandenes Wi-derlager und Pfeilerköpfe

– Herstellung 2. Hälfte Widerlager 22und Auflagerbänke Pfeiler 5 bis 21

Einrichten einer Vollsperrung– Querverschub Gesamtüberbau– endgültige Einlagerung– Betriebsaufnahme eingleisig auf

Gleis Worms–Biblis

Arbeiten im Nachgang– Verschub 2. Gleis um ca. 0,50 m in

die Endlage, endgültige AuflagerungAusgleichsplatte

– Gehwegmontage 2. Seite– Aufnahme zweigleisiger Betrieb– Rückbau Hilfsgründungen, Abbruch

Auflagerbankverbreiterungen

Die Stahlbaumontage erfolgte inden Feldern 5 bis 18 durch Hub-montage mittels Autokränen. In denFeldern 19 bis 22 musste wegen derBerücksichtigung des FFH-Gebiets„Altrhein“ das Taktschiebeverfahrenangewendet werden. Dazu wurdendie dortigen Felder zunächst mittelsHubmontage im Bereich der Felder16 bis 19 vormontiert und anschlie-ßend längs in die Endlage verscho-ben (Bild 11).

Dies hatte auch Auswirkungenauf den Eisenbahnoberbau. Das neueBetriebsgleis war in Bauphase 1 umca. 0,50 m versetzt von der Endlageaufgelegt. Dies bedeutete, dass Schie-nenauszug und Ausgleichsplatte zu-nächst provisorisch einzubauen undim Zuge der Oberbauarbeiten für denEndzustand querverschoben werdenmussten.

4 Der Überbau4.1 Grundsätzliche Überlegungen

Durch die Vielzahl der Knotenpunktestellen Fachwerkkonstruktionen imAllgemeinen und orthotrope Fahr-bahnplatten im Besonderen sehr ma-terial- und lohnintensive Bauweisendar. Daher war das Ziel des Entwurfs,unter voller Berücksichtigung der In-teressen und Vorgaben der Denkmal-behörde nach einem annähernd glei-chen optischen Erscheinungsbild dieim Abschnitt 3.1 aufgeführten Vor-teile zu erreichen.

Grundidee des Entwurfs war es,die beiden bestehenden eingleisigenÜberbauten durch einen zweigleisigenÜberbau zu ersetzen. Damit konntendie beiden inneren Fachwerkscheibendes Bestands entfallen. Außerdemwurde die vorhandene reine Stahl-fahrbahn durch eine in Verbindungzum Fachwerk liegende Stahlbeton-fahrbahnplatte ersetzt (s. Bild 7).

Bezüglich des äußeren Erschei-nungsbildes wurden damit die Vorga-ben des Denkmalschutzes vollständigeingehalten, jedoch trotzdem ein wirt-schaftlicher, gestalterisch ansprechen-der und moderner Überbauquerschnitt

Bild 11. StahlbaumontageFig. 11. Installation of steel structure




entwickelt. Außerdem wurde die Ge-staltung der Strombrücke aufgegriffen,da es sich hierbei ebenfalls um einenzweigleisigen Überbau handelt (s.Bild 1).

Zur Gewährleistung des einglei-sigen Bahnbetriebs während der Her-stellung musste der Überbau in Seiten-lage fertig vormontiert, in Seitenlagebereits 1-gleisig in Betrieb genommenund in einer Sperrpause von ca. zweiWochen querverschoben werden.Durch die Montage nur eines Über-baus konnte die Gesamtbauzeit kleingehalten werden.

4.2 Technische Einzelheiten

Im Querschnitt wurden zwei Fach-werkscheiben angeordnet. Als Fahr-bahntafel wurde eine Stahlbetonplatteverwendet, die mit den Fachwerkschei-ben in Verbund gelegt wurde. Die Un-tergurte der Fachwerkscheiben wur-den mit Verbänden und Querträgernverbunden. Für den Bauzustand wur-den in Obergurtebene horizontale Aus-steifungen erforderlich. Die Gehwegewurden als Stahlkonstruktion gemäßS-KON 11 ausgeführt. Dies war not-wendig, weil aus Platzgründen auf derNordseite keine Ortbetonplatte imBereich des Randweges ausgeführtwerden konnte. In diese wurden ein-seitig die Konsolen für die Oberlei-tungsfußpunkte integriert.

Im Längsschnitt wurden die Stüt-zweiten und die Fachwerkteilung so-wie die Konstruktionshöhe der beste-henden Brücke übernommen. Damitwaren die Vorgaben für das äußereErscheinungsbild vollständig erfüllt.

Das feste Lager wurde auf demWL 22 angeordnet, beim Pfeiler 5 er-folgte der Übergang zur Rheinbrückemit einer Ausgleichsplatte und offe-ner Fuge. Beim WL 22 war eine ge-schlossene Fuge vorgesehen. Als La-ger wurden Kalottenlager verwendet.Zur Reduzierung der Horizontalkräftewurden Lager mit MSM-Gleitflächenvorgesehen. Je Lagerachse wurde einquer festes Lager angeordnet.

Die Zugänglichkeit der unterenFachwerkebene und damit der Über-tritt vom Überbau auf dem PfeilerAchse 5 wurde durch einen seitlichenAbstieg am Überbau auf ein aus -kragendes Podest und die Anordnungeines Gitterrostbelages erreicht. ZurGewährleistung besserer Besichti-gungsmöglichkeiten im Bereich der

Achsen 19 bis 22 (Altrhein) wurde dortin Untergurtebene ein Laufsteg ange-ordnet.

Durch Einsatz der Verbundplattewird die Steifigkeit des Tragwerks zueinem Optimum erhöht. Außerdemist zu beachten, dass bei eingleisigemVerkehr jeweils der gesamte Quer-schnitt trägt. Dadurch reduzieren sichdie maximalen Durchbiegungen undVerdrehungen sowie die Häufigkeitder maximalen Verdrehwinkel. Vor-teile ergeben sich deshalb insbeson-dere für Fahrkomfort und Schall-schutz, aber auch für die Lebensdauerder Lager und Fugenkonstruktionenwird dies von Bedeutung sein.

4.3 Abdichtung

Es wurde eine konventionelle Isolie-rung mit Bitumendichtungsbahnenund Schutzbeton gewählt. Wegen derhohen Dämpfungswirkung der Stahl-betonverbundplatte konnte auf dieAnordnung von Unterschottermattenverzichtet werden.

4.4 Oberleitung für Bauphase 2

Von großem Vorteil wirkte sich aus,dass bereits in Bauphase 1 einseitigeOberleitungsmasten für beide Gleiseaufgebaut wurden. So konnte auf dieAnordnung von Interimsmasten ver-zichtet werden.

5 Die Unterbauten5.1 Pfeiler Achse 6 bis 21

Die bestehenden, mit Mauerwerk ver-kleideten Pfeiler blieben aus Gründendes Denkmalschutzes erhalten. Eswurden lediglich neue Auflagerbänkein Stahlbeton aufgesetzt. Je Achsewurden zwei Lager, davon eines quer-fest angeordnet. Diese kamen wegendes einteiligen Überbaus relativ weitinnen zu liegen, was sich auf dasTragverhalten der Pfeiler günstig aus-wirkt.

5.2 Pfeiler Achse 5

Der Pfeiler Achse 5 dient als Trenn-pfeiler zwischen Rheinvorlandbrückeund Rheinbrücke. Auf ihm ist die längs-feste Lagerung der Rheinbrücke mitLinienkipplagern angeordnet. Nebenden längs beweglichen Lagern derRheinvorlandbrücke sind dort auchnoch Auflagerböcke für die dort an-

geordneten Ausgleichsplatten samtVerankerungsblöcken eingebaut.

Der bestehende Pfeiler blieb eben-falls erhalten. Für die Auflagerung derneuen Lager der Rheinvorlandbrückeund der Auflagerböcke der Ausgleichs-platten wurde er in diesen Bereichenmit einer neuen Auflagerbank verse-hen. Weiterhin wurde die bestehendeKonstruktion durch gebohrte Veran-kerungen verstärkt.

5.3 Widerlager 22

Durch das Widerlager 22 müssen dieerheblichen Horizontalkräfte in Brü-ckenlängsrichtung aus den festen La-gern abgetragen werden. Dies war derGrund für den vollständigen Neubau.Dadurch dass keine Zuglager benötigtwurden, konnte das Widerlager ein-fach und ohne Hohlräume ausgebildetwerden. Damit sind auch statischeVorteile wegen der möglichen massi-ven Konstruktion verbunden.

Die Gründung mit Großbohr-pfählen durch die vorhandenen Alt-fundamte schaffte günstige Vorausset-zungen für eine möglichst hohe Aus-hubsohle und eine sichere Aufnahmeder angreifenden Belastungen.

Am Projekt Beteiligte:Bauherr:DB Netz AG, 76137 KarlsruheGeneralplanung:DB ProjektBau GmbH, 66111 SaarbrückenBaudurchführung:Arbeitsgemeinschaft, Ed. Züblin AG/Plauen Stahl Technologie GmbH,68199 MannheimAusführungsplanung:SSF Ingenieure AG, 80807 MünchenPrüfingenieur:Dr.-Ing. Wolfgang Vogel, 65187 Wiesbaden

Autoren dieses Beitrages:Dipl.-Ing. Wolfgang Knob, DB ProjektBau GmbH,76137 Saarbrücken,[email protected]

Dipl.-Ing. Frank Sachse, Dipl.-Ing. GeraldEckersberg, Plauen Stahl Technologie GmbH,08529 Plauen, [email protected]

Dipl.-Ing. Bernd Erlenbusch, Ed. Züblin AG,68199 Mannheim, [email protected]

Dipl.-Ing. Hans-Joachim Casper, Dipl.-Ing. Wolfgang Frühauf, SSF Ingenieure, 80807 München,[email protected]


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Fachthemen

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Hans-Joachim CasperGerald EckersbergBernd Erlenbusch

Wolfgang FrühaufWolfgang KnobFrank Sachse

Erneuerung Rheinvorlandbrücke Worms:Brückenkonstruktion und Zusammenwirken mit dem Eisenbahnoberbau – Teil 2

Fortsetzung und Schluss aus Stahl-bau Heft 7/2012

6 Besondere Bauteile am ÜbergangRheinvorlandbrücke/Rheinbrücke

6.1 Besondere Bauteile

Die notwendigen SchienenauszügeSA 60-1200 wurden gleisweise imZuge der Oberbauarbeiten eingebaut.Zur Auflagerung der Ausgleichsplat-ten und des rheinseitigen Veranke-rungsblocks mussten auf dem Pfei-ler 5 besondere Auflagerböcke inStahlkonstruktion mit Verankerungs-block eingebaut werden. Zu beachtenwar, dass der Auflagerbock im GleisWorms – Biblis sowohl der um 0,50 mseitlich versetzten provisorischen Lagewie der Endlage genügen musste.

Auf der Rheinvorlandbrückewurde ein zweiter Verankerungsblockfest über Betonstahlanschlussbeweh-rung mit der Stahlbetonverbundplatteverbunden. Zwischen den festen Ver-ankerungsblöcken wurden die Aus-gleichsplatten in Längsrichtungschwimmend aufgelagert. Der notwen-dige Entgleisungsschutz wurde direktan die Ausgleichsplatten und die Ver-ankerungsblöcke angeschlossen (Bil-der 12 und 13).

Durch die einer Festen Fahrbahnvergleichbare offene Fahrbahn mitHolzbrückenbalken auf der Rhein-brücke ergaben sich hinter den Ver-ankerungsblöcken bei den Schienen-stützpunkten erhebliche abhebendeKräfte. Diese konnten weder in dieHolzbrückenbalken eingeleitet nochvon dort in die Längsträger der Stahl-konstruktion der Rheinbrücke weiter-geleitet werden. Deshalb wurden neunReihen Stahlbrückenschwellen als Er-satz für vorhandene Holzbrückenbal-ken angeordnet, die zugfest mit den

DOI: 10.1002/stab.201201593

Bild 12. Detailgrundriss mit Ausgleichsplatte und VerankerungsblöckenFig. 12. Layout with compensation plate and anchoring blocks in detail

Bild 13. Installierte Ausgleichsplatte mit VerankerungsblöckenFig. 13. Installated compensation plate with anchoring blocks

Längsträgern der Rheinbrücke verbun-den wurden.

Auf den Stahlbrückenschwellenwurden elastische Schienenstütz-

punkte eingebaut, die zum Teil er-höhte Zugkräfte aufnehmen müssen.Bedingt durch deren verschiedenartigeVerschraubungen mit den Schwellen

10_624-631_Fruehauf (1593)_II_000-000_Ziegler (3sp).qxd 25.07.12 07:45 Seite 624


H.-J. Casper/G. Eckersberg/B. Erlenbusch/W. Frühauf/W. Knob/F. Sachse. · Erneuerung Rheinvorlandbrücke Worms – Teil 2

sind zwei verschiedene Schwellenty-pen erforderlich. Typ 1 mit lediglichelastischen Schienenstützpunkten mitDoppel-T-Form (6 Stück), Typ 2 mitelastischen Schienenstützpunkten miterhöhter Zugfestigkeit mit Kastenform(3 Stück).

Die Firma BWG hat einen elas-tischen Schienenstützpunkt mit einererhöhten Zugfestigkeit bis 27 kN auf-nehmbarer Zugkraft entwickelt. Die-ser ist mit zwei elastischen Schichten,eine unter der Schiene und eine un-ter der Fußplatte des Schienenstütz-punkts, ausgerüstet.

6.2 Statische Nachweise

Die Dehnwege an der beweglichenFuge entstehen aus folgenden Einflüs-sen: – Temperaturunterschied ge-genüber

der Aufstelltemperatur – Horizon-talkräfte aus Bremsen und

Anfahren – Schwinden und Krie-chen der Stahl-

betonverbundplatte – Verformung Unterbauten – Verschiebungen des Überbaus aus

dem Auflagerdrehwinkel unter Be-lastung und Temperaturdifferenz

Der Gesamtdehnweg ergab sich da-durch mit ca. 700 mm. Durch die An-ordnung von Ausgleichsplatten mitzwei beweglichen Enden ergab sichder Dehnweg an den Enden der Aus-gleichsplatten mit jeweils ca. 350 mm.

Die erforderlichen Schnittkräftezur Ermittlung der Schienenspannun-gen und der Schienenstützpunktkräf-te wurden an einem gekoppelten Sys-tem zwischen Schiene und Schienen-stützpunkten und Ausgleichsplatte mitRheinvorlandbrücke bzw. Rheinbrü-cke ermittelt, jeweils für die Minimal-und Maximalstellung sowie die Mit-telstellung (Bild 14). Hieraus erhieltman dann die maximalen und mi-nimalen Schienenstützpunktkräfte sowie die Schienenbiegespannungen.

Die Schienenlängsspannungen wur-den durch eine gesonderte Berech-nung, ebenfalls an einem gekoppeltenSystem, errechnet.

Dabei wurden folgende Einflüsseerfasst:– Auflagerdrehwinkel aus Verkehrs-

belastung– Auflagerdrehwinkel aus Tempera-

turdifferenz– Auflagerdrehwinkel aus Kriechen

und Schwinden

Diese Angaben mussten sowohl fürdie Rheinvorlandbrücke wie für dieRheinbrücke erarbeitet werden.

Dabei wurden folgende Nach-weise geführt:– Zugkräfte in den Schienenstütz-

punkten– Druckkräfte in den Schienenstütz-

punkten– Schienenbiegespannungen aus di-

rekter Belastung und Krümmung– Schienenlängsspannungen

Die Ausgleichsplatten dienen nicht nurzur Überbrückung des Fugenspalts,sie runden auch die Biegelinien derSchiene aus Auflagerverdrehungen derangrenzenden Tragwerke besser ausund reduzieren so die auftretendenSchienenstützpunktkräfte und Schie-nenbiegespannungen.

Da auch im Bereich der Holz-brückenbalken örtlich elastischeSchienenstützpunkte eingesetzt wur-den, mussten eine Reihe von Holz-brückenbalken (30 Stück) ausge-tauscht und durch niedrigere neueHolzbrückenbalken ersetzt werden.Die Begründung erfolgt durch die we-sentlich größere Konstruktionshöheder jetzt notwendigen elastischenSchienenstützpunkte.

6.3 Elastische Übergänge

Auf den Ausgleichsplatten bzw. Ver-ankerungsblöcken wurde praktischeine Feste Fahrbahn mit direkter

Schienenbefestigung und elastischenSchienenstützpunkten geschaffen. AusGründen des Fahrkomforts und derDauerhaftigkeit des Eisenbahnober-baus waren sowohl auf der SeiteRheinvorlandbrücke – angrenzendeSchotterfahrbahn – als auch auf derSeite Rheinbrücke – angrenzende of-fene Fahrbahn – elastische Übergängezu schaffen.

6.3.1 Übergang Seite Rheinbrücke

Der Schienenauszug erstreckt sichauch noch in den Bereich der Rhein-brücke hinein. Die dort angeordnetenStahlbrückenschwellen wurden alsWeichenschwellen eingebaut. Auf derRheinbrücke erfolgte auch der Über-gang von Schiene UIC 60 (Neu) aufS 54 (Bestand) durch Übergangsschie-nen.

Auf den neuen Holzbrückenbal-ken und den Stahlbrückenschwellenwurden Führungen als Radlenker-konstruktionen eingebaut. Der Über-gang zu der bestehenden Führungs-konstruktion auf der Rheinbrücke er-folgte durch Überlappung im Bereichvon vier Schwellen. Die Schienen-stützpunktsteifigkeit wurde abschnitts-weise von 22,5 kN/mm auf den Aus-gleichsplatten zum Bestand hin imBereich der neun Stahlbrückenschwel-len und von 30 Holzbrückenbalkenangepasst. Es wurde eine verkürzteÜbergangslänge gewählt, um die Ein-griffe in den Oberbau des Bestandszu reduzieren (Bild 15).

6.3.2 Übergang Seite Rheinvorland -brücke

Hinter dem Verankerungsblock aufder Rheinvorlandbrücke wurde sofortmit dem Schotteroberbau begonnen.Zunächst wurden im Bereich desSchienenauszugs Weichenschwellen3,00 m breit eingebaut. Im weiterenVerlauf wurden, bis zum Normalbe-reich mit Schwellen B70, Schwellen

Bild 14. Statisches System AusgleichsplatteFig. 14. Static system compensation plate


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B93, B07 und B90 eingesetzt. Die Füh-rungen im Bereich Schienenauszug,als Radlenkerkonstruktion ausgebil-det, enden an deren Ende in einer5,10 m langen Fangvorrichtung. ImBereich des Schienenauszugs wurdenBWG-ERL-Schienenstützpunkte miteiner Schienenstützpunktsteifigkeitvon 17,5 kN/mm eingebaut. Anschlie-ßend wurden SchienenstützpunkteW3 mit abschnittsweise sich vergrö-ßernder Stützpunktsteifigkeit bis zum

Normalbereich verwendet, Übergangs-bereich 60 Schwellenlängen (Bild 16).

7 Baudurchführung7.1 Bauablauf allgemein

Die herstellungsbedingt gewählte Stoß-teilung der einzelnen Bauteile ent-sprach den vorhandenen Feldweiten.Die einzelnen Bauteile wurden imWerk hergestellt, zu Fachwerkscheibenzusammengebaut und endkonserviert.

Anschließend erfolgte der Straßen-transport kompletter ca. 35 m langerFachwerkscheiben auf die Baustelle.

Nach Ausbau des ersten Über-baus und einseitiger Herstellung derPfeilerauflagerbänke, der Widerlagerund Hilfsgründungen, erfolgte imRhythmus von jeweils zwei Felderneine Hubmontage auf die Pfeiler inum 6,00 m seitlich versetzter Positionzur Endlage. Dabei wurden die Fel-der Pfeiler 19 bis 22 (Altrhein) auf

Bild 15. Elastischer Übergang Eisenbahnoberbau auf der Rheinbrücke Fig. 15. Elastic transition railway permanent way on the bridge over the Rhine

Bild 16. Elastischer Übergang Eisenbahnoberbau auf der RheinvorlandbrückeFig. 16. Elastic transition railway permanent way on the bridge over the Rhine lowland




den Pfeilern 16 bis 19 vormontiertund längsverschoben.

Die Hubmontage erfolgte mitHilfe von zwei 500-t-Telekränen(Bild 17). Die Stöße in Längsrichtungwaren im Momentnullpunkt desDurchlaufträgersystems angeordnet.Die gelenkige Lagerung wurde durchAuflagerknaggen in sämtliche Rich-tungen gewährleistet.

Um aus dem gelenkig montier-ten Bauwerk die Durchlaufträgerwir-kung herzustellen, waren in den Mo-mentennullpunkten Gerüste mit Ein-hausung zum Schweißen der Montage-stöße installiert.

Anschließend erfolgte die Her-stellung der Betonfahrbahnplatte mit-tels Schalwagen (Bild 18). Aufgrund

der um 6,00 m seitlich versetztenLage entstanden keinerlei Beein-trächtigungen des Zugverkehrs, dasämtliche Arbeiten außerhalb des Ge-fahrenbereichs stattfanden. Die Fahr-bahnplatte konnte kontinuierlich her-gestellt werden, da durch die hoheSteifigkeit des Stahlfachwerkquer-schnitts keine nennenswerten Zug -spannungen im Stützbereich derPlatte eingetragen werden.

Danach wurde der Verbundüber-bau um 1,50 m in die Endlage fürBauphase 1 verschoben (um 4,50 mversetzt zur Endlage) und dort provi-sorisch eingelagert. Die Brückenaus-stattung wurde ergänzt sowie dieOberbauarbeiten und der Aufbau derOberleitung durchgeführt. Parallel

dazu wurde einseitig der Gehweg er-gänzt. Danach erfolgte die Betriebs-aufnahme auf dem neuen Gleis, dasseitlich um 50 cm zur Endlage aufdem neuen Überbau verschoben ist.

Damit war in der Bauphase 1 derneue Überbau vollständig hergestelltund für die Bauphase 2 betriebsfertig.

In Bauphase 2 wurde nach demAusbau des vorhandenen zweitenÜberbaus und der Herstellung des 2.Teils des Widerlagers und der Auf -lagerbänke die Montage der endgülti-gen Ober leitungen vorgenommen.Danach wurde die Vollsperrung fürca. zwei Wochen eingerichtet. Inner-halb dieser Vollsperrung erfolgte derQuerverschub des Gesamtüberbausin die endgültige Lage, die endgültigeEin lagerung sowie die Vervollständi-gung der Brückenausstattung. Da-nach konnte der eingleisige Betriebin endgültiger Lage aufgenommenwerden.

Anschließend musste das zweiteGleis um 50 cm in seine endgültigeLage verschoben und der Gehweg aufder zweiten Seite montiert werden.Danach war die Aufnahme des zwei-gleisigen Betriebs möglich. Abschlie-ßend erfolgten der Rückbau der Hilfs-gründungen mit Auflagerbankver-breiterungen und die Beräumung derBaustelle.

Die Baumaßnahme erfolgte imDetail in folgenden Bauphasen:

Bauphase 1Der Überbau wurde in um 4,50 mseitlich versetzter Lage als gesamterQuerschnitt hergestellt. Dabei wur-den die folgenden Leistungen 1 bis 7in einer um weitere ca. 1,50 m seit-lich versetzen Lage durchgeführt.

1. Einrichtung eingleisiger Betriebauf Gleis Biblis–Worms

2. Ausbau vorhandener ÜberbauWorms–Biblis

2.1 Einbau Mittelverbau Widerlager22

3. Einseitiger Abbruch vorhandenesWiderlager und Pfeilerköpfe

4. Einseitige Herstellung Widerlager22 und Auflagerbänke Pfeiler 5-21

5. Herstellung von Hilfsgründungenund Auflagerbankverbreiterungenin Verlängerung der Pfeiler- undWiderlagerachsen

6. Montage Stahlkonstruktion mitHubmontage (Längsverschub Be-reich Altrhein)

Bild 17. Hubmontage der StahlfachwerkträgerFig. 17. Elevated installation of the steel framework girder

Bild 18. Installierter Schalwagen für Herstellung Fahrbahnplatte Fig. 18. Installated formwork wagon for manufacturing of the reinforced concretesuperstructure


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7. Herstellung Stahlbetonverbund-platte mit Schalwagen

8. Querverschub in die Endlage fürBauphase 1 um ca. 1,50 m

9. Provisorische Einlagerung auf dieendgültigen Lager

10. Provisorischer Anschluss Entwäs-serung und Erdung

11. Oberbauarbeiten beide Gleise12. Provisorische Auflagerung Aus-

gleichsplatte13. Aufbau der Oberleitungsmasten

einseitig für beide Gleise14. Einseitige Montage Gehweg15. Betriebsaufnahme auf dem neuen

Gleis

Der Schritt 6 wurde weiter unterteilt:

6.1 Hubmontage zwischen Achse16–19

6.2 Längsverschub in Achse 19–22(Bereich Altrhein)

6.3 Hubmontage zwischen Achse5–19

In Bauphase 1 war also der neue Über-bau vollständig hergestellt und für dieBauphase 2 betriebsfertig.

Bauphase 21. Betriebsaufnahme auf neuem

Überbau in seitlicher Lage imGleis Biblis–Worms

2. Ausbau vorhandener ÜberbauBiblis–Worms

3. Abbruch vorhandenes Widerla-ger und Pfeilerköpfe der zweitenHälfte

4. Herstellung Widerlager 22 undPfeilerköpfe der zweiten Hälfte

5. Herstellung Lagerbock in derzweiten Hälfte

6. Einrichtung Vollsperrung7. Querverschub Gesamtüberbau8. Endgültige Einlagerung9. Endgültiger Anschluss Entwässe-

rung und Erdung10. Umspannen Fahrdraht Oberlei-

tung bisheriges Betriebsgleis11. Endgültige Auflagerung Aus-

gleichsplatten12. Aufnahme eingleisiger Betrieb in

bisheriger Lage (Gleis Biblis-Worms)

Arbeiten im Nachgang1. Seitlicher Verschub 2. Gleis um

0,50 m in endgültige Lage2. Aufbau Oberleitung auf der 2. Seite3. Gehwegmontage 2. Seite4. Aufnahme zweigleisiger Betrieb

5. Rückbau Hilfsgründungen, Ab-bruch Auflagerbankverbreiterun-gen

Im Zeitpunkt der Vollsperrung warennur die Vorgänge 6 bis 12 erforderlich.Dafür genügten ca. zwei Wochen.

7.2 Werksfertigung Stahlbau

Die gesamte Fertigung der Brücken-konstruktion erfolgte im Werk vonPlauen Stahltechnologie. Der Zu-schnitt wurde an allen Gewerken(Schneiden, Sägen, Bohren, Fräsen)mit modernen CNC-Maschinen ange-steuert. Die CNC-Daten wurden da-bei direkt aus der CAD-Konstruktionan die entsprechende Zuschnittsma-schine geleitet.

Im Technischen Büro wurden ne-ben den Konstruktionsaufgaben Ver-formungsberechnungen durchgeführt.Aus diesen Berechnungen wurden Zu-gabewerte für Länge, Breite und Krüm-mung für den Zuschnitt der Einzelteileermittelt. Die Höhengenauigkeit derTeileabmessungen wurde durch mo-dernste Zuschnittstechnologien vonSäge-, Bohr-, Klinkanlagen, Autogen-und Plasmaportalanlagen und einem3D-Phasenroboter zur Schweißnaht-vorbereitung erreicht.

Der Zusammenbau erfolgte nachdem Baugruppenprinzip. Die einzel-nen Baugruppen wurden gezielt vor-rangig und an mechanisch verstellba-ren Zulagen endmontiert (Bild 19).

Die zur Anwendung gekomme-nen Schweißverfahren MAG und UP

im Einzel- oder Tandemprozess wur-den von eigenem, erfahrenem und zer-tifiziertem Fachpersonal ausgeführt.Die teilmechanisierten Schweißpro-zesse waren mit modernsten digitalenStromquellen ausgerüstet, so konntenje nach Schweißaufgabe gewünschteLichtbögen – Sprühlichtbogen, Impuls-lichtbogen oder Force Arc-Lichtbogeneingestellt werden. Mit stationärenHalb- und Vollportalen und verstell-baren Zulagen konnten Längsnähtein hoher Qualität wirtschaftlich ge-schweißt werden.

Im Werk wurden nach erfolgterGeometriekontrolle und Abnahme derSchweißnähte die Werksbeschichtun-gen entsprechend Korrosionsschutz-plan aufgebracht. Die Montagestößewurden vor Ort nachkonserviert.

7.3 Baubehelfe

Zur Unterstützung des Überbaus inSeitenlage waren Hilfsgründungenund temporäre Verlängerungen derPfeiler in Achse 5-21 und des Wider-lagers in Achse 22 erforderlich. Diesemussten auf den Eisenbahnverkehr inBauphase 2 ausgelegt werden.

Wichtig war es, dass die tempo-rären Verlängerungen nahezu set-zungsfrei gegründet wurden. Deshalbwurden hierzu Rammpfähle aus Stahl-trägern verwendet (Bild 20). Diesewurden gemäß der Auswertung vonRammformeln im Baugrund abgesetzt.Anschließend wurden sie mit dyna-mischen Pfahlprobebelastungen ge-testet.

Bild 19. Werkstattfertigung der Stahlfachwerkscheiben Fig. 19. Work shop manufacturing of the framework girders




7.4 Bauwerksquerverschub

Der Verschub des Überbaus in seineEndposition wurde in den folgendenzwei Teilschritten realisiert:

Nach Abschluss der Stahlbau-montage konnte mit der Herstellungder Fahrbahnplatte begonnen werden.Nach Fertigstellung der Betonarbei-ten wurde der Überbau nun um 1,5 min seine bauzeitliche Zwischenlageverschoben und der Bahnbetrieb ein-gleisig auf den neuen Überbau umge-legt (kleiner Querverschub = Teilver-schub). Nach Beendigung aller Rück-bauarbeiten und Fertigstellung derUnterbauten wurde nun der Überbauin einem zweiten Schritt in seine end-gültige Lage verschoben. Man sprichthierbei von dem so genannten Gro-ßen Querverschub.

Nachfolgend werden die wesent-lichsten Elemente des Verschubs amBeispiel des 2. Querverschubs vorge-stellt:

Das Prinzip des ersten Teilver-schubs entspricht dem des zweitenVerschubvorgangs. Im Rahmen des„Großen Querverschubs“ war derkomplett fertig gestellte Überbau inkl.Überbau, Gleisanlagen und Elektrifi-zierung um 4,5 m von seiner bauzeit-lichen Lage in die endgültige Lage zuverschieben. Das zu bewegende Ge-samtgewicht betrug hierbei 17000 t beieiner Bauwerkslänge von ca. 605 m.Da sich der Überbau vor dem zwei-ten Querverschub bereits in Betriebbefand, waren auch die endgültigenLager bereits eingebaut und aktiviert.

Für den Verschub wurden zwi-schen den Lagersockeln Verschubbah-nen errichtet, welche aus einem Ver-bund aus Beton und Stahl bestanden.Auf der Oberseite waren zusätzlichEdelstahlbleche angeordnet, um mög-lichst geringe Reibwiderstände zu ge-

währleisten. Für den Einbau der Ver-schublager unter den eigentlichen Brü-ckenlagern wurde der Überbau inLängs- und Querrichtung mit tempo-rärer Seitenführung und Längsfest-haltungen versehen.

Nach entsprechender Aktivierungder Festhaltungen konnten die Ver-schraubungen zwischen unteren La-gerplatten und den Ankerplatten ge-löst und der Überbau angehoben wer-den. Nun war der Einbau der Schub-lager unter den Lagerplatten möglich.Für den Querverschub wurden dieBrückenlager mit entsprechendenFesthaltekonstruktionen versehen, umVerschiebungen zwischen Lagerober-und Lagerunterteil anzuschließen.

Bereits im Vorfeld der Sperrpausefür den Querverschub wurden die An-triebselemente für den Verschub in-stalliert. Hierbei handelte es sich um

Litzenheber, welche seitlich über eineVerschubtraverse an den Überbau an-geschlossen wurden. Die Rückveran-kerung der Litzen erfolgte an den je-weiligen Pfeilerköpfen. Es kamen ins-gesamt neun Litzenheber mit einerKapazität von jeweils 120 t zum Ein-satz. Der Antrieb erfolgte somit an je-der zweiten Achse. Die Litzenheberwurden über eine zentrale Steuerein-heit betätigt. Zur Überwachung derVerschubwege waren an den AchsenLasermesseinrichtungen installiert,welche ihre Daten an die zentraleSteuereinheit weiterleiten (Bild 21).Somit konnte während des Verschubseine kontinuierliche Überwachung derVerschubwege und Verschubkräfte si-chergestellt werden.

Nach Erreichen der Endpositionwurden die Verschublager demontiertund der Überbau in seiner endgülti-gen Lage eingelagert. Für den Ver-schubvorgang wurde ein Zeitraumvon sieben Stunden benötigt.

8 Statik und Konstruktion8.1 Konstruktion

Als Teilerneuerung der bestehendenEisenbahnbrücke war das Tragwerkdurch den Bestand mit den regelmä-ßigen Stützweiten von ca. 36 m undder Bauhöhe von ca. 5 m unter SOvorgegeben. Der einteilige Verbund-querschnitt mit den zwei unten liegen-den Fachwerkbindern war Bestand-

Bild 20. Querschnitt Pfeiler mit PfeilerverbreiterungFig. 20. Cross-section pillar with widening

Bild 21. Querverschub des BauwerksFig. 21. Displacement of the construction


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teil des funktional und wirtschaftlichoptimierten Nebenangebots.

Die Ausführung des Tragwerksals Durchlaufsystem über 17 Felderwar neben den Gründen, die sich ausder Interaktion zwischen Tragwerkund Gleisoberbau und aus den Anfor-derungen an die Dauerhaftigkeit er-gaben, auch aus der Sicht der Trag-werksplanung angeraten, da die hö-heren Bremslasten der aktuellen Nor-mung nicht über die bestehenden undverbleibenden Pfeiler, sondern nureinseitig über das neu zu errichtendeWiderlager in Achse 22 abgetragenwerden konnten. Die Geometrie derbiegesteifen Fachwerkträger wurdewesentlich durch die beizubehaltendeAnsicht der zu erneuenden Brückebestimmt. Zu beachten war hierbei,dass die Knotenabstände im Ober-gurt nicht zu groß gewählt waren, dazum einen die Achslasten des Eisen-bahnverkehrs über die freie Länge derTräger abgetragen werden müssen undsich zum anderen die Schubkräftezwischen Stahl- und Betonbauteilenin den Knotenpunkten des Fachwerkszentrieren.

Die unterhalb der im Mittel0,45 m dicken Verbundplatte ange-ordneten Obergurte wurden als lie-gende offene Profile ausgebildet. Inden Fachwerkknoten wurde die Höheder vertikalen Flansche zur Schub-kraftübertragung zur Anordnung vonSchubbügeln vergrößert und bis unterdie obere Lage der Verbundplattenbe-wehrung geführt. Zur Durchführungder unteren Querbewehrung wurdenBohrungen vorgesehen (Bild 22).

Neben der möglichen Schubkraft-übertragung über die statisch erforder-lichen Kopfbolzendübel waren mit derErhöhung der Obergurtflansche in dieFahrbahnplatte weitere baubetriebli-che Vorteile verbunden. Über umsetz-bare Stahlplatten konnten die Lastendes Schalwagens aufgenommen wer-den. Gesonderte Schalwagenstühlewaren nicht erforderlich. Weiterhinwurden zur Stabilisierung des Trag-werks beim Betonieren mittig in derFahrbahnplatte an jedem zweitenObergurtknoten Querstäbe vorgese-hen, damit diese so dem im Bauzu-stand vorhandenen Vierendeelsystemeine ausreichende Steifigkeit gewähr-leisteten und gesonderte Montagever-bände vermieden. Mit den erhöhtenObergurtflanschen konnten die ge-nannten Querstäbe in den Fachwerk-

knoten in einfacher Weise angeschlos-sen werden.

Zur Begrenzung der Blechdickenwurden die Untergurte der Fachwerkeals geschweißte Hohlkastenprofile aus-gebildet (s. Bild 23). Die Diagonalstäbesind zur konstruktiven Vereinfachungder Knotendetails offene Schweiß-profile. Zur Aussteifung der druck -belasteten Untergurte in den Stützbe-reichen und zur Horizontallastabtra-gung in Bauwerksquerrichtung ist inder Untergurtebene ein durchgehen-der Horizontalverband vorhanden.Am Obergurt wurden zusätzlich zurFahrbahnplatte keine Querträger not-wendig. Zur räumlichen Querschnitts-aussteifung genügten bei den vorhan-denen kurzen Stützweiten Vertikal-verbände in den Auflagerachsen.

Die Auflagerung des Brücken-überbaus erfolgte über Kalottenlagermit Querfesthaltungen in jeder Lager-achse. Am Widerlager in Achse 22waren in Bauwerkslängsrichtung imGrenzzustand der Tragfähigkeit ca.11 MN Horizontalkraft von jedemLager aufzunehmen. Wegen der Größe

der Horizontalbelastung wurden beideLager längsfest ausgebildet, da bei denkurzen Stützweiten der Vorteil derLastverteilung gegenüber dem Nach-teil zusätzlicher horizontaler Ein-spanneffekte überwog.

Zwischen den beiden Lagerpunk-ten war während des Querverschubsim Bauzustand eine Hilfslängsfesthal-tung erforderlich, die unterhalb desEndquerträgers angeschraubt, die Auf-lagerbank U-förmig umklammerteund in ähnlicher Form im Falle einesLagerwechsels ausgeführt werdenkann.

Der Endquerträger in Achse 22weist entsprechend den Lagergrößeneinen ca. 1,7 m breiten Unterflanschauf und ist zur Ballastierung als mas-siver Stahlbetonquerschnitt betoniert.Am gegenüberliegenden Brückenende,am Trennpfeiler in Achse 5, sind Fahr-bahnübergänge und Ausgleichsplattenvorhanden. Zur Vermeidung unzuläs-siger Querbiegungen im Endquerträ-gerbereich wurde auch hier eine Be-tonscheibe mit Durchgang zum Pfei-ler ausgebildet.

Bild 22. Oberer Fachwerkknoten Fig. 22. Upper framework knot

Bild 23. Stahltragwerk im Bauzustand Fig. 23. Steel structure in construction phase




Ausgeführt ist das Stahltragwerkin Baustahl S 355, die Verbundplattemit Stahlbeton der Güte C 35/45.

8.2 Statische Berechnung

Zur statischen Berechnung des Brü-ckenüberbaus wurde für die Stahl-konstruktion ein räumliches Stabsys-tem gewählt und die Fahrbahnplatteund die Endscheibe am Widerlager inAchse 22 mit Schalenelementen ab-gebildet. Die Stäbe der Fachwerkträ-ger sind wie auch das Fachwerk unddie Betonfahrbahnplatte biegesteif mit-einander verbunden. Die Anschlüsseder Verbände sind Gelenke.

Die Montagereihenfolgen wurdendurch die Unterteilung in Element-gruppen und die Annahme von Stab -endgelenken an Verschlosserungensimuliert und Bauteile und Systementsprechend dem Bauablauf aktiviert.Die Dimensionierung des Tragwerksim Endzustand ergibt sich so aus derAddition der Schnittkräfte aller ein-zelnen Bauphasen. In allen Bauzu-ständen wurden Verkehrsbelastungen,Wind- und Temperaturbeanspruchun-gen betrachtet.

Die Berechnung des Tragwerksmit dem Programm Sofistik ermög-licht die freie Wahl von Stabachsen,an die die Nullpunkte der Quer-schnittseingabe gekoppelt werden kön-nen. Exzentrizitäten der Schwerach-sen der Stabelemente wurden so auchunter Berücksichtigung von Quer-schnittssprüngen vom Rechenpro-gramm eigenständig berücksichtigt.

Exzentrizitäten, die sich in derObergurtebene zwischen den System-linien des Stahlbaus, der definiertenElementebene in der Mittelachse derFahrbahnplatte und den Diagonalen-achsen ergeben, wurden durch kine-matische Kopplungen beschrieben.

Die Beschreibung der Materialei-genschaften der Fahrbahnplatte hattedie örtlich verminderte Steifigkeit imZustand II zu berücksichtigen. Hier-für wurde ein orthotropes Material-verhalten beschrieben, das die Erfas-sung unterschiedlicher Steifigkeitenin Längs- und Querrichtung ermög-lichte. Die sich in Bauwerkslängsrich-tung im Zustand II befindlichen Be-reiche der Fahrbahnplatte wurden imVergleich der maßgebenden Lastfall-kombination mit der 1,3-fachen Be-tonzugfestigkeit festgelegt. Mit der An-nahme des Zustandes I für die Fahr-

bahnplatte in Brückenquerrichtung lagdie Ermittlung der Schnittkräfte ausEffekten der Profilverformung auf dersicheren Seite.

Dimensioniert wurde das Trag-werk für die Lastmodelle UIC 71 undSW/2 mit dem Lasterhöhungsfaktorα = 1,21. Grundlage der Bremslastenist ein Betriebslastenzug mit einemGesamtgewicht von 4200 t, was beieiner Streckenlast von 80 kN/m einerLänge von 525 m entspricht. Als au-ßergewöhnliche Einwirkung wurdenauch die Erdbebenbeanspruchungenentsprechend der Erdbebenzone 1 mitzugehörigen Bodenbeschleunigungenvon 0,4 m/s2 berücksichtigt.

Die Ermüdungsberechnungenwurden für eine Jahrestonnage ausPersonen und Güterverkehr von 11× 106 t/Jahr/Gleis und für eine Le-bensdauer des Brückentragwerks von100 Jahren geführt. Bauteilabhängigergaben sich die ermüdungswirksamenSpannungsschwingbreiten aus globa-ler und lokaler Tragwirkung. Zur not-wendigen Erfassung der beiden An-teile und der korrekten Berücksichti-gung der Anpassungsbeiwerte wurdenverschieden gelagerte Systeme des Ge-samtmodells betrachtet. Die lokalenSchwingbreiten der Obergurte erga-ben sich hinreichend genau an einemin allen Untergurtknoten gelagertenRechenmodell. Der Ermittlung derSchwingbreiten in den Diagonalenwurde ein in allen Obergurtknoten ge-lagertes statisches System zugrundegelegt.

Besondere Bedeutung kommtbeim vorliegenden Verbundtragwerkder schubfesten Anbindung der Fahr-bahnplatte an die Fachwerkobergurtein den Knotenpunkten zu. Konzen-triert sind in diesen Punkten die Quer-kräfte aus der Fahrbahnplatte, dieSchubkräfte aus der Längstragwir-kung sowie die Querbiegungsmo-mente aus der globalen und lokalenEinspannwirkung der Verbundplattein das Stahlfachwerk zu übertragen.

Als Verbundmittel wurden inüblicher Form Kopfbolzendübel mitDurchmessern von 22 mm gewählt,deren Anzahl sich aus den Nachwei-sen für die Grenzzustände der Trag -fähigkeit, der Gebrauchstauglichkeitund den Anforderungen an die Ermü-dungsfestigkeiten bestimmte. Die er-müdungswirksamen Einwirkungenwaren, wie für das Stahltragwerkselbst, anhand der unterschiedlichen

statischen Systeme getrennt für glo-bale und lokale Tragwirkungen zu be-trachten.

Neben den Ereignissen der elek-tronischen Systemberechnungen zuden Schubkraftverteilungen warenräumliche Fachwerkmodelle Grund-lage für die Betrachtung des Kraftflus-ses aus den Querbiegemomenten mitder Dimensionierung der Kopfbolzen-dübel und der konstruktiven Durch-bildung der erforderlichen Bewehrung.Entsprechend den statischen und kon-struktiven Anforderungen wurden dieKopfbolzendübel beidseitig der ver-größerten vertikalen Knotenbleche so-wie auf den liegenden Stegen ange-ordnet.

9 Schlussbemerkung

Nach ca. 2,5 Jahren Bauzeit wurdeder Überbau am 18. 01. 2012 in seineEndlage verschoben. Dies geschahunter großer Anteilnahme der Fach-welt und der allgemeinen Öffentlich-keit. Mit einem Verschubgewicht vonca. 17000 t, einer Bauwerkslänge vonca. 605 m und einem Verschub durchneun synchron geschaltete Pressen-stationen stellte das Projekt einen Su-perlativ für den Bereich der DeutschenBahn dar. Am 02. 04. 2012 wurde derzweigleisige Verkehr termingerechtaufgenommen.

Die Baudurchführung erfolgteohne besondere Probleme völlig ter-mingerecht. Die sich bei der Aufstel-lung des Nebenangebots angestelltenÜberlegungen haben sich durchwegals zutreffend und richtig erwiesen.All dies ist das Ergebnis der ergebnis-orientierten und kollegialen Zusam-menarbeit aller am Projekt Beteiligten.

Autoren dieses Beitrages:Dipl.-Ing. Wolfgang Knob, DB ProjektBau GmbH, 76137 Saarbrücken,[email protected]

Dipl.-Ing. Frank Sachse, Dipl.-Ing. Gerald Eckersberg, Plauen Stahl Technologie GmbH, 08529 Plauen,[email protected]

Dipl.-Ing. Bernd Erlenbusch, Ed. Züblin AG, 68199 Mannheim,[email protected]

Dipl.-Ing. Hans-Joachim Casper, Dipl.-Ing. Wolfgang Frühauf, SSF Ingenieure, 80807 München,[email protected]


7+8 Stahlbau - SSF Ing · 2020. 5. 29. · 7+8 81. Jahrgang Juli 2012, S. 497–503 August 2012, S....

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