Handbuch BrückenbauEntwurf, Konstruktion, Berechnung,

Bewertung und Ertüchtigung

Karsten Geißler

Inhaltsverzeichnis

1 Brückenentwurf ..

IX

1.11.1.11.1.21.1.31.1.41.1.51.1.61.1.7I. 1.8

1.21.2.11.2.21.2.31.2.41.2.4.11.2.4.21.2.5

1.2.5.11.2.5.21.2.5.31.2.5.41.2.5.51.2.61.27

1.31.3.11.3.21.3.2.11.3.2.21.3.2.31.3.31.3.3.11.3.3.21.3.3.31.3.41.3.4.113.4.21.3.4.31.3.4.41.3.51.3.5.11.3.5.21.3.5.31.3.5.4

Zur geschichtlichen Entwicklung des Brückenbaus .Bogenbrücken als erste bedeutende Tragwerke ...Frühe Hängebrücken .Erste Blechträger- und Fachwerkbrücken ...Bogenbrücken aus der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts.Die Weiterentwicklung der Vollwandträgerbrücken .Hängebrücken des 20. Jahrhunderts ...SchrägseilbrückenBewegliche Brücken.

Grundlagen für den Brückenentwurf ...Allgemeines.Planungsphasen und Regelwerke für den Entwurf ..Ziele flir den Brückenentwurf. .Baukulturelle sowie ästhetische Anforderungen.Bauwerksgestaltung durch optimales Formverhältnis des Tragsystems ..Bauwerksgestaltung durch gute Detailausbildung ...Anforderungen aus der Funktionalität sowie der Statik undKonstruktion des Tragwerks... . .Systeme zum wirtschaftlichen Lastabtrag ..Erforderlicher (Nutz-) Querschnitt .Randbedingungen für Bau- und Konstruktionshähen ...Spezifische Anforderungen für Fußgängerbrücken . . . .Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit der Konstruktion .Technische Anforderungen aus der Herstellung ...Herstellkosten und Nachhaltigkeit . .. .

Entwurfsvarianten für das Haupttragwerk .Vorbemerkungen . .. .. . .Balkenhrücken - Vollwandträger .Tragwirkung, Anwendungsbereiche .Querschnittsausbildung ..Aktuelle Beispiele.Rahmen, integrale und semiintegrale BauwerkeTragwirkung, Anwendungsbereiche ..Querschnittsausbildung .Aktuelle Beispiele.Balkenbrücken - FachwerkträgerZur Tragwirkung ..Anwendungsbereich ...Querschnittsausbildung ....Aktuelle BeispieleBogenbrücken. . .Zur TragwirkungAnwendungsbereich .Querschnittsausbildung .Aktuelle Beispiele ..

II3345678

88

1013161618

1919244145464849

5353535355627272747580808083848888909193

x

1.3.61.3.6.11.3.6.21.3.6.31.3.6.41.3.71.3.7.11.3.7.21.3.7.31.3.7.41.3.7.51.3.81.3.8.11.3.8.21.3.8.31.3.8.41.3.8.51.3.8.61.3.91.3.9.11.3.9.21.3.9.31.3.9.41.3.101.3.10.11.3.10.2

1.41.4. I1.4.21.4.31.4.41.4.5

1.51.5.\1.5.1.11.5.1.21.5.1.31.5.1.41.5.1.51.5.21.5.2.11.5.2.21.5.2.3\.5.2.41.5.31.5.3.11.5.3.21.5.3.3

Stabbogenbrücken ..Zum Tragverhalten .Anwendungsbereich ..Querschnittsausbildung ...Aktuelle Beispiele.Netzwerkbogenbrücken .Zur Entwicklung dieser BauweiseZum Tragverhalten .Anwendungsbereich .Querschnittsausbildung ..Aktuelle Beispiele.Schrägseilbrücken ."Zum grundsätzlichen Tragverhalten .Anwendungsbereich .Querschnittsausbildung ."Pylone.Schrägseile und Verankerungen.Aktuelle Beispiele.Hängebrücken.Zum Tragverhalten .Anwendungsbereich ..Querschnittsausbildung ...Aktuelle BeispieleSonstige TragsystemeZügelgurtbrücken ..Spannbandbrücken .

Entwurf des Lagerungssystems .Grundsätze für das Lagerungssystem ..Lagerung für im Grundriss gekrümmte Überbauten ...Elastische Lagerung ..Lagerung auf Betongelenken ..Verzicht auf Lager - integrale Brücken.

Entwurfsgrundlagen für die Unterbauten ..Pfeiler und Stützen ...Grundsätze für die Anordnung ..Anordnung und Form aus gestalterischer Sicht ....Ableitung der Vertikal- und Horizontallasten ..Platzbedarf flir technische Ausstattungen.Herstellung der Pfeiler.WiderlagerFunktion und grundsätzliche Ausbildung ..Konstruktion der Widerlagerwand ."Konstruktion der Flügelwände .Hinterflillung und Entwässerung.Gründungen für Pfeiler und Widerlager.Allgemeines.Flachgründungen ...Tiefgründungen ..

Inhaltsverzeichnis

97979898

100103103104106106107111I11118118125126129132132133133135138138138

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146146146146149153153155155157160161162162162163

Inhaltsverzeichnis XI

2

2.12.1.12.1.2

2.2

2.2.12.2.2

2.2.32.2.4

2.2.4.1

2.2.4.2

2.2.4.3

2.2.4.42.2.5

2.32.3.12.3.22.3.2.12.3.2.1.12.3.2.1.22.3.2.1.32.3.2.1.42.3.2.1.52.3.2.1.62.3.2.1.72.3.2.22.3.2.2.12.3.2.2.22.3.2.2.32.3.2.2.42.3.2.2.52.3.2.2.62.3.2.2.72.3.2.2.82.3.2.32.3.2.42.3.32.3.3.12.3.3.22.3.42.3.4.12.3.4.22.3.4.32.3.4.4

Allgemeine Bemessungsgrundlagen .

Baurecht und anerkannte Regeln der TechnikFür den Brückenbau relevante Gesetzlichkeiten in Deutschland.Anerkannte Regeln der Technik und Normen im Brückenbau .

Sicherheitskonzept der normativen Regelungentür den Brückenbau ..Allgemeine Bemerkungen zum Sicherheitskonzept .Zuverlässigkeitstheoretische Berechnungsmethoden zur Ermittlungder Bemessungswerte .Charakteristische Werte, Teilsicherheitsfaktoren und Kombinationsbeiwerte .Beispiele zur Ermittlung der Bemessungswerte, Teilsicherheitsfaktorenund KombinationsbeiwerteErmittlung der Bemessungswerte und Teilsicherheitsfaktoren "per Hand"am Beispiel eines Zugstabes mit zwei normalverteilten Basisvariablen .Ermittlung der Bemessungswerte und Teilsicherheitsfaktoren am Beispieleines Fachwerkträgers mit nicht normalverteilten Basisvariablen .Ermittlung der Bemessungswerte und Teilsicherheitsfaktorenam Beispiel eines Stahlbetonträgers .KombinationsbeiwerteEinwirkungskombinationen für den Brückenbau .

Einwirkungen tür Straßen-, Eisenbahn- und Fußgängerbrücken .Ständige Einwirkungen ...Zeitveränderliche Einwirkungen aus Verkehr auf der Brücke - Yerkehrslasten .Yerkehrslasten für Straßenbrücken .Yertikale Straßenverkehrslasten ..Horizontale Straßenverkehrslasten ..Yerkehrslasten auf Geh- und Radwegen - Lastfall Menschengedränge ..Lasten aufHinterfüllungen und Widerlager.Yerkehrslastgruppen .Lastmodell für ErmüdungsberechnungenAußergewöhnliche Einwirkungen infolge Straßenverkehrs.Yerkehrslasten für Eisenbahnbrücken.Vertikale Yerkehrslasten .....Horizontale Yerkehrslasten.Lastannahmen für Hinterfüllungen .Yerkehrslastgruppen .Lastmodell für ErmüdungsberechnungenAerodynamische Einwirkungen aus Zugverkehr ....Einwirkungen an den Befestigungsstellen für Oberleitungen und Signalmaste.Außergewöhnliche Einwirkungen aus Eisenbahnverkehr .Yerkehrslasten für Fußgängerbrücken .Sonstige außergewöhnliche Einwirkungen.Windeinwirkungen .Erläuterungen zur mittleren Windgeschwindigkeit und Böenüberhöhung .Normative Windlastansätze für den BrückenbauTemperatureinwirkungen .Allgemeines... .. .Konstanter TemperaturanteilVertikale Temperaturdifferenz .Horizontale Temperaturdifferenz .

167

167167168

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178

178

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XII Inhaltsverzeichnis

2.3.4.52.3.4.62.3.523.62.3.6.12.3.6.22.3.6.32.3.6.42.3.6.52.3.72.3.7.12.3.7.22.3.7.32.3.7.42.3.7.52.3.7.6

2.42.4.12.4.1.12.4.1.22.4.1.32.4.1.42.4.22.4.3

2.4.3.12.4.3.22.4.3.32.4.3.4

3

3.1

3.1.13.1.1.13.1.1.23.1.1.33.1.1.43.1.23.1.2.13.1.2.1.13.1.2.1.23.1.2.1.33.1.2.1.43.1.2.23.1.2.2.13.1.2.2.2

Überlagerung von konstantem Temperaturanteil und Temperaturdifferenz ."Temperaturdifferenz zwischen benachbarten Bauteilen in Querrichtung .Schneelasten .Einwirkungen während dcr Bauzustände ..Einwirkungen aus den Bauzuständen und BauhilfsmaßnahmenKorrespondierende klimatische Einwirkungen - TemperatureinwirkungenKorrespondierende klimatische Einwirkungen ~ Windlasten .Korrespondierende klimatische Einwirkungen - Schneelasten ."Anheben zum Auswechseln von Lagern ...Einwirkungen infolge Erdbeben.Erdbebenzonen und BaugrundverhältnisseElastisches Antwortspektrum .BeispielInelastisches Tragwerksverhalten .Regelungen für Pfeiler und GründungenRegelungen bei Lagerung des Überbaus mit Elastomeren ..

Normative EinwirkungskombinationenGrenzzustand der Tragfahigkeit (Ed "S Rd) .Einwirkungskombinationen und Teilsicherheitsbeiwerte .Einwirkungskombinationen für Straßenbrücken .Einwirkungskombinationen rur Fußgänger- und Radwegbrücken .Einwirkungskombinationen fur Eisenbahnbrücken ..Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (Ed:S Cd) ..Bewegungen und Horizontalkräfte zur Bemessung von Lagernund Übergangskonstruktionen .Einwirkungen ..Festlegungen bei schwimmender Lagerung ..Reaktionskräfte an Festpunkten aus dem Widerstand des Lagerungssystems .Bemessungswerte und Einwirkungskombinationen für die Lagerkräfteund Bewegungen. . .

Massivbrücken - Entwurf, Konstruktion und Bemessung ...

Detaillierung der Entwurfsgrundlagen für Überbautenvon Massivbrücken .Mögliche Querschnittsausbildungen fur Deckbrücken .Allgemeines.Plattenbalkenquerschnitte .Plattentragwerke .Spannbetonhohlkästen .Spannbetonbauwerke - Konstruktion und Dimensionierung der Vorspannung ..Vorspannarten .Allgemeines ..Vorspannung mit sofortigem Verbund.Vorspannung mit nachträglichem Verbund.Vorspannung ohne Verbund ....Schnittkräfte infolge der Vorspannung .Schnittkraftermittlung fiir statisch bestimmte Systeme ..Schnittkraftermittlung fiir statisch unbestimmte Systeme.

270270270270270271273273274274275275280282283285

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301

301301301301310317326326326327328335342342343

Inhaltsverzeichnis XIII

3.1.2.2.33.1.2.33.1.2.3.13.1.2.3.2

3.1.2.3.33.1.2.3.43.1.2.3.53.1.2.3.6

3.23.2.13.2.1.13.2.1.23.2. I.33.2.23.2.2.13.2.2.2

3.2.33.2.3.1

3.2.3.23.2.3.2.13.2.3.2.23.2.3.2.33.2.3.33.2.3.4

3.2.3.53.2.3.63.2.3.73.2.43.2.4.13.2.4.1.13.2.4.1.23.2.4.1.33.2.4.1.43.2.4.1.53.2.4.23.2.4.2.13.2.4.2.23.2.4.2.33.2.4.2.43.2.4.2.53.2.4.33.2.4.43.2.4.53.2.4.63.2.4.7

Beispiel ~ Vorbemessung eines vorgespannten ZweifeldträgersDimensionierung der erforderlichen Vorspannkraft ...Mittelwert der Vorspannkraft Pm.t .Beispiel Zweifeldträger - Vorbemessung der erforderlichen Vorspannungüber den Dekompressionsnachweis .Genaue Ermittlung der Spannkraftverluste aus Reibung und Keilschlupf ...Spannkraftverluste aus Kriechen, Schwinden und Relaxation ..Ermittlung der Spannwege ..Beispiel Zweifeldträger ~ Genaue Ermittlung des Verlaufes der Vorspannkraft .

Konstruktion und Bemessung von Massivbrücken .Baustofikennwerte ...Beton.Betonstahl .Spannstahl .Querschnittseigenschaften ...Mitwirkende Plattenbreite .Querschnittseigenschaften unter Berücksichtigung des Langzeitverhaltensvon Beton.Schnittgrößenermittlung .Berechnungsverfahren, Momentenumlagerung und Berücksichtigungder Rissbildung ...Berechnung der Querverteilung der Verkehrslasten ...Zweistegiger Plattenbalken, unendlich steife Fahrbahnplatte .Zweistegiger Plattenbalken, biegeweiche Fahrbahnplatte .Beispiel Zweifeldträger - Qucrverteilung ..Zusätzliche Querbeanspruchungen beim HohlkastenSchnittgrößenermittlung für Bereiche ohne lineare Dehnungsverteilung(D-Bereiche) .Auswirkungen nach Theorie n. Ordnung - geometrische Nichtlinearitäten ..Einfluss von zeitabhängigen Verformungen des Betons .Nichtlineare Verfahren zur SchnittgrößenermittlungNachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit ..Bemessung rur Biegung und Längskraft .Allgemeines zum Nachweis ...Vorgehensweise zur Biegebemessung .Robustheitsbewehrung.Konstruktive Grundsätze ..Beispiel Zweifeldträger Bemessung rur Biegung und Längskraft im GZTBemessung für Querkraft .Allgemeines ...Rechnerischer Nachweis der Querkrafttragfähigkeit .Konstruktive Grundsätze.Bemessung von Druck- und Zuggurten profilierter Querschnitte.Bemessung auf Durchstanzen ..Bemessung für Torsion.Beispiel Zweifeldträger - Bemessung rur Querkraft und Torsion im GZT .Bemessung druckbeanspruchter Bauteile .Bemessung auf der Basis einer nichtlinearen Schnittgrößenermittlung .Bemessung mithilfe von Stabwerksmodellen .

349358358

361364369372373

38\381381388390391391

393394

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405406406415420420420422425426432440440440446448449450454459460461

XIV Inhaltsverzeichnis

3.2.4.83.2.4.8. \3.2.4.8.23.2.4.8.33.2.4.8.43.2.4.8.53.2.53.2.5.13.2.5.23.2.5.2.13.2.5.2.23.2.5.2.33.2.5.2.43.2.5.2.53.2.5.2.63.2.5.2.73.2.5.33.2.5.3.13.2.5.3.23.2.5.3.33.2.5.43.2.5.53.2.63.2.6. \3.2.6.23.2.6.33.2.6.43.2.6.4. \3.2.6.4.23.2.6.4.33.2.6.4.43.2.6.53.2.7

3.2.7.13.2.7.2

3.33.3.13.3.23.3.33.3.3.13.3.3.23.3.4

3.43.4.13.4.1.\

3.4.1.2

Spezielle Bemessungsprobleme ...Konzentrierte Lasteinleitung und Kopplung der Vorspannkräfte .Quervorspannung der Fahrbahnplatte .Nachweis der Teilflächenbelastung ...Bemessungs- und konstruktive Regeln für Konsolen.Bemessungs- und konstruktive Regeln für Fertigteilbrücken .Nachweise im Grenzzustand der GebrauchstauglichkeitAllgemeines, Festlegungen zum Anforderungsniveau ..Nachweise zur Spannungsbegrenzung, Dekompressionsnachweis ..SpannungsermittlungBegrenzung der Betondruckspannungen .Begrenzung der Betonzugspannungen (außer Dekompression) ..Begrenzung der Betonstahlspannungen ....Begrenzung der Spannstahlspannungen .Nachweis der Dekompression ..Beispiel Zweifeldträger - Spannungsnachweise .Nachweise zur Begrenzung der Rissbreiten .Theoretischer Hintergrund ...Normativer Nachweis nach EC 2-2 ..Beispiel Zweifeldträger - Nachweis der Rissbreitenbegrenzung ..Nachweise zur Begrenzung der Verformungen ..Begrenzung dynamischer Auswirkungen .Nachweis der Ermüdungsfestigkeit .AllgemeinesBeanspruchungen für den Ermüdungsfestigkeitsnachweis ..Ermüdungsfestigkeit ...Nachweis der Ermüdungsfestigkeit für Beton- bzw. Spannstähle .Vereinfachter Nachweis.Nachweis auf der Basis von schadensäquivalenten Spannungsdifferenzen .Nachweis der akkumulierten SchadenssummeBeispiel Zweifeldträger - Ermüdungsfestigkeitsnachweis für den Spannstahl ..Nachweis der Ermüdungsfestigkeit des Betons ....Dauerhaftigkeit und sonstige konstruktive Regelungenzur baulichen DurchbildungAllgemeines zur Dauerhaftigkeit.Ergänzende konstruktive Regelungen zur baulichen Durchbildung.

Bemerkungen zu den Bauverfahren für die Überbauten ..Herstellung des Überbaus auf Traggerüst .Herstellung des Überbaus durch Taktschieben .Herstellung des Überbaus durch Freivorbau .'.Klassischer Ortbeton-Freivorbau .Freivorbau mit Segment-Fertigteilen.Herstellung des Überbaus mit (über die ganze Spannweite konzipierten)Fertigteilen ...

Bemessung und Konstruktion der Bauteile der Unterbauten ..Stützen und Pfeiler.Kriterien für die Notwendigkeit der Schnittkraftberechnungnach Theorie 11. Ordnung ..Einfluss von Imperfektionen und Kriechen auf die Berechnungnach Theorie 1I. Ordnung.

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537537540542542544

544

545545

545

545

Inhaltsverzeichnis xv

3.4.1.3

3.4.1.43.4.1.53.4.1.63.4.1.73.4.1.8

3.4.23.4.2.13.4.2.23.4.2.33.4.2.43.4.2.53.4.33.4.3.13.4.3.2

3.4.3.33.4.3.4

4

4.1

4.1. J4.1.24.1.2.14.1.2.24.1.2.34.1.2.4

4.1.34.1.3.14.1.3.24.1.44.1.4.14.1.4.24.1.4.34.1.54.1.5.14.1.5.24.1.5.34.1.5.44.1.64.1.6.14.1.6.24.1.6.34.1.6.4

Erfassung von Baugrundbewegungen und den Horizontalkräftenaus den Lagern für die Berechnung nach Theorie H. OrdnungNachweisverfahren .Konstruktive Grundsätze ftjr stabfönnige Druckglieder .Konstruktive Grundsätze für Stahlbetonwände ."Bemessung für Anpralllasten .Beispiel rur Bemessung druckbeanspruchter Bauteile - Innenstützedes Zweifeldträgers .Widerlager ..Allgemeine Beschreibung des Tragverhaltens .Bemerkungen zur Modellbildung ..Einwirkungen und erforderliche Nachweise.Beanspruchung und Konstruktion der einzelnen Bauteile .....Beispiel- Kastenwiderlager einer EisenbahnbrückeGründungen.Allgemeines zu den geotechnischen Nachweisen ..Hinweise zu den Berechnungsverfahren zur Beanspruchungsennittlungvon Flachgründungen .Nachweise der äußeren Standsicherheit für Flachgründungen .Hinweise zu Bemessung und Konstruktion von Tiefgründungen ..

Überbauten von Stahl- und Stahlverbundbrücken -Entwurf, Konstruktion und Bemessung.

Detaillierte Entwurfsgrundlagen - Tragsysteme, Querschnitts-ausbildung, Konstruktionsgrundsätze .Tragsysteme ...Konstruktionsgrundsätze fiir vollwandige Balkenbrücken .Hauptträger .Querschnittsausbildung ..Herstellung ..Konstruktive Hinweise für Balkenbrücken in Stahl- oderStahlverbundbauweise ."Konstruktionsgrundsätze fiir Walzträger in Beton (WIB-Bauweise) ..."Klassische" WIB-Bauweise ...Sonderfall Preflex-Bauweise .Konstruktionsgrundsätze Hir vollwandige RahmenbrückenHauptträger .Querschnittsausbildung .HerstellungKonstruktionsgrundsätze für Fachwerkbrücken .Hauptträger ...Querschnittsausbildung ."Herstellung.Ergänzende konstruktive Hinweise ..Konstruktionsgrundsätze für Stabbogenbrücken .Hauptträger .. . . .Querschnittsausbildung ..Herstellung.Ergänzende konstruktivc Hinweise ..

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556566566566568570578598598

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XVI Inhaltsverzeichnis

4.1.74.1.7.14.1.7 .24.1.7.34.1.7.44.1.7.54.1.84.1.8.14.1.8.24.1.8.34.1.8.3.14.1.8.3.24.1.8.3.34.1.8.44.1.8.54.1.8.6

4.2

4.2.14.2.24.2.2.14.2.2.2

4.2.2.3

4.34.3.14.3.1.14.3.1.24.3.1.34.3.24.3.2.14.3.2.24.3.34.3.3.14.3.3.24.3.3.34.3.3.4

4.3.44.3.4.14.3.4.1.14.3.4.1.24.3.4.1.34.3.4.1.44.3.4.1.54.3.4.1.64.3.4.1.74.3.4.2

Konstruktionsgrundsätze für Netzwerkbogenbrücken .Hauptträger .Hinweise zum Entwurf bzw. der Optimierung des Hängernetzes .QuerschnittsausbildungHerstellung.Ergänzende konstruktive Hinweise.Konstruktionsgrundsätze für SchrägseilbrückenHauptträger .Querschnittsausbildung ..Aeroe1astische Anregung.Allgemeines ..Galloping ...FlatternPylone.Herstellung.Ergänzende konstruktive Hinweise.

Allgemeine Regeln zur Bemessung und baulichen Durchbildungvon Stahlbrücken .Allgemeine Regeln zur Sicherstellung ausreichender Dauerhaftigkeit ..Konstruktion und Bemessung orthotroper Fahrbahnplatten .Elemente und Lastabtrag .....Empfehlungen für die Konstruktion der orthotropen Fahrbahnplattevon Straßenbrücken .Empfehlungen für die Konstruktion der orthotropen Fahrbahnplattevon Eisenbahnbrücken.

Konstruktion und Bemessung von Stahlbrücken .Baustoflkennwerte ..Baustahl.Verbindungsmittel .LagerbauteileQuerschnittseigenschaften ..Querschnittklassen ..Mitwirkende Gurtbreite .Schnittgrößenennittlung ...Berechnungsverfahren ..Berechnung nach Theorie H. Ordnung ..Ennittlung der Quereinflusslinie (Querverteilungslinie)Ennittlung der Querbiegemomente aus der Einleitung asymmetrischerLasten in einen Hohlkastenquerschnitt .Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) .Nachweise der Querschnittstragfähigkeit .Nachweis fur Zugbeanspruchung ..Nachweis für Druckbeanspruchung .Nachweis rur BiegungNachweis rur Biegung und Nonnalkraft ..Nachweis für Querkraft .Nachweis ftir Biegung und Querkraft ..Beispiel- Stählerne Eisenbahnbrücke als Zweifeldträger .Stabilitätsnachweise (Knicken, Biegedrillknicken, Beulen) .

661661664667669671674674674677677678678682683683

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725726726726727727727728728730751

Inhaltsverzeichnis XVII

4.3.4.2.14.3.4.2.24.3.4.2.34.3.4.34.3.4.3.14.3.4.3.24.3.4.3.34.3.4.3.44.3.4.3.54.3.54.3.5.14.3.5.24.3.5.34.3.5.44.3.64.3.6.14.3.6.24.3.6.34.3.6.3.14.3.6.3.24.3.6.3.34.3.6.44.3.6.4.14.3.6.4.24.3.6.4.3

4.3.6.4.44.3.6.4.54.3.74.3.7.14.3.7.1.14.3.7.1.24.3.7.1.34.3.7.2

4.3.7.2.14.3.7.2.24.3.7.2.3

4.3.7.2.44.3.7.2.5

4.44.4.14.4.24.4.2.14.4.2.24.4.2.34.4.2.44.4.3

Biegeknicken .Biegedrillknicken von Trägem.BeulenKonstruktion und Tragfähigkeit der Verbindungen ..Verbindungsarten .Schweißverbindungen .Schraubverbindungen .Nietverbindungen .Bolzenverbindungen ..Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit .Nachweise zur Spannungsbegrenzung .Begrenzung der Plattenschlankheit von Stegblechen ...Begrenzung der Verformungen ..Begrenzung von dynamischen Auswirkungen.Nachweis der Ermüdungsfestigkeit ..Allgemeines ...Beanspruchungen fur den Ermüdungsfestigkeitsnachweis ..Ermüdungsfestigkeit ..Wählerlinien .Bezugswöhlerlinien .Wählerlinien nach EC 3 - Kerbfallkatalog .Nachweis der Ermüdungsfestigkeit ..Vereinfachter Nachweis.Nachweis mithilfe schadensäquivalenter Spannungsdifferenzen .Beispiel zweifeldrige Eisenbahnbrücke - normierter Ermüdungsfestigkeits-nachweis ..Nachweis über eine direkte SchadensakkumulationsberechnungErmüdungsnachweis bei resonanter Erregung.Spezielle BemessungsproblemeBemessung von Seilen.Allgemeines.Fiktiver Elastizitätsmodul .Dynamische Anregung ....Zum Nachweis des Schwingungsverhaltens zugbeanspruchter Bauteile(z. B. Hänger von Stabbogenbrücken) ."Wirbelerregte Querschwingungen ..Galloping und Flattern .Beispiel- Nachweis wirbelerregter Querschwingungen und Gallopingan einem Flachstahlhänger einer Eisenbahnbrücke.Regen-Wind-induzierte Schwingungen.Maßnahmen gegen Schwingungen von Brückenhängern ..

Bemessung von Stahlverbundbrücken .Allgemeines.Baustoffe.Baustahl ..Beton ..Betonstahl/Spannstahl ..Verbundmittel ...Konstruktive Regelungen zur baulichen Durchbildung

751756773819819820847856856858858859860862863863866871871875879891892892

897909912912912912913914

916916920

925929931

935935935935935937937937

XVIII

4.4.44.4.4.14.4.4.24.4.4.34.4.4.44.4.4.54.4.4.5.14.4.4.5.24.4.4.5.34.4.4.5.44.4.4.64.4.54.4.5.14.4.5.24.4.5.2.14.4.5.2.24.4.5.2.3

4.4.5.34.4.5.44.4.5.54.4.5.64.4.5.74.4.64.4.6.14.4.6.24.4.6.2.14.4.6.2.24.4.6.2.34.4.6.34.4.6.3.14.4.6.3.24.4.6.3.34.4.6.44.4.6.4.14.4.6.4.24.4.6.4.34.4.6.4.44.4.6.4.54.4.74.4.7.14.4.7.24.4.7.2.14.4.7.2.24.4.7.34.4.7.44.4.7.4.14.4.7.4.24.4.7.4.34.4.7.4.4

Inhaltsverzeichnis

Querschnittseigenschaften .. 938Querschnittsklassen . 938Mittragende Breite.. 940Steifigkeiten des ideellen Querschnitts - Betonplatte in der Druckzone . . 940Beispiel Zweifeldträger mit Stützweiten von jeweils 35 m . 944Steifigkeit des Querschnitts infolge Rissbildung im Beton. 948Bereich "Zustand 1" 948Zustand der "Erstrissbildung" . 950Zustand mit "abgeschlossener Rissbildung" . 951Beispiel- Ermittlung der Steifigkeit im Stützenbereich . 952Torsionssteifigkeit von Kastenquerschnitten .. 954Schnittgrößenermittlung . 956Berechnungsverfahren . 956Einfluss der Rissbildung in der Betonplatte . 956Methoden zur Schnittkraftermittlung für Durchlaufträger .. 956Beispiel- Zweifeldträger ... 958Schnittkraftermittlung von Tragwerken mit einer zentrischzugbeanspruchten Stahlbetonplatte . 961Einfluss von Kriechen und Schwinden. 962Einfluss der Herstellungs- und Belastungsgeschichte . 963Theorie Ir. Ordnung-Berechnung.. . 967Nichtlineare Schnittgrößenermittlung . 967Beispiel Zweifeldträger - Einwirkungen und Schnittgrößen . . 967Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) ... 969Allgemeines. 969Nachweise der Querschnittstragfahigkeit . 971Momententragfahigkeit.... 972Querkrafttragfähigkeit . . 976Beispiel- Zweifeldträger ... 977Stabilitätsnachweise (Knicken, Biegedrillknicken, Beulen) . 981Biegeknicken infolge von zentrischem Druck. 981Biegedrillknicken . 981Beulen. 990Nachweise der Tragfahigkeit der Verbundfuge 990Ermittlung der Längsschubkräfte .. 991Tragfahigkeit der Verdübelung, Nachweis der Verbundsicherung . 994Konstruktive Festlegungen für die Verdübelung . 997Querbewehrung .. 998Beispiel- Zweifeldträger .. 1002Bemessung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit .. . 1006Erforderliche Nachweise, Ermittlung der Beanspruchungen. 1006Nachweise zur Spannungsbegrenzung . .. 1007Grenzwerte ... ....... I 007Beispiel- Zweifeldträger .. . 1008Nachweis gegen Stegblechatmen .. . 1013Nachweise zur Rissbreitenbegrenzung . 1013Nachweis der Mindestbewehrung. 1014Nachweis der Rissbreitenbegrenzung .. 1015Beispiel für den Nachweis der Rissbreitenbegrenzung (Zweifeldträger) 1017Rissbreitenbegrenzung für zentrisch zugbeanspruchte Stahlbetonbauteile . . 1020

Inhaltsverzeichnis XIX

4.4.7.54.4.7.64.4.84.4.8.14.4.8.24.4.8.34.4.94.4.9.14.4.9.24.4.9.3

Verformungsbegrenzungen ..Begrenzung der dynamischen Auswirkungen.Nachweis der Ermüdungsfestigkeit ..Beanspruchungsermittlung ..Ermüdungsfestigkeit und Nachweis.Beispiel Zweifeldträger - Ermüdungsfestigkeitsnachweise .Regelungen für spezifische Bauweisen.Bauweise mit teilweise einbetonierten Stahlträgern (WIB-Bauweise) .Verbundplatten .Fahrbahnplatten mit Betonfertigteilen ..

. . 1021. ... 1022

.. 1022. 1022

.... 1026. .... 1028

10341034

... 1038. 1039

....... 1043

........ 1041. 1041

104110411042

5

5.15.1.15.1.25.1.2.15.1.2.25.1.2.3

5.1.2.4

5.1.2.55.1.2.6

5.25.2.15.2.2

Baustoffunabhängige Grenzkriterien und spezielle Nachweise .. 1041

Grenzkriterien tür die Verformungsnachweise .Straßen- und Fußgängerbrücken ..Eisenbahnbrücken .Nachweis der maximalen Vertikaldurchbiegung .Nachweis der maximalen Verwindung des Überbaus ..Nachweis des Endtangentenwinkels des Überbaus bei Gleisenmit SchotterbettGrenzwerte der maximalen horizontalen Verformung für Überbautenvon Eisenbahnbrücken 1044Nachweis der Ditferenzverformungen am Überbauende bei Fester Fahrbahn. 1044Zusammenstellung der Verformungsgrenzwerte . 1048

Grenzkriterien tür dynamische Auswirkungen bei Eisenbahnbrücken. 1050Vertikale Beschleunigungen für Eisenbahnbrücken.. . 1050Nachweis der maximalen horizontalen Beschleunigung der Überbautenstählerner Eisenbahnbrücken.. ...... 1050

.1072

... 10511051

. 10521054

. 1054

. 1054.... 1056... 1061

. 1063. 1068

10711071

Nachweis der resonanten Erregung tür Eisenbahnbrücken.Grundlagen des NachweisesAbgrenzungskriterien für den Ausschluss der Resonanz ..Vereinfachter Nachweis.Detaillierte Berechnungen ..Geschwindigkeiten und auszuwertende Frequenzen ..Einwirkungen für die dynamische Berechnung ..Tragsystem - Modellbildung ...Nachweise und Grenzkriterien .Dynamische Nachrechnung bestehender Eisenbahnbrücken.Beispiele.EÜ in WIB-Bauweise .Allgemeine Betrachtungen zu gegliederten Stahlbrücken am Beispielvon Stabbogenbrücken ..

5.35.3.15.3.25.3.35.3.45.3.4.15.3.4.25.3.4.35.3.4.45.3.4.55.3.4.65.3.4.6.15.3.4.6.2

5.45.4.15.4.25.4.35.4.4

Schwingungsnachweis tür Fußgängerbrücken .Mögliche Anregungen durch Personen ..Zur Berechnung .Grenzwerte .Maßnahmen zur Vermeidung von Schwingungen ..

...... 10801080

............. 108210831083

xx Inhaltsverzeichnis

5.5

5.5.1

5.5.1.15.5.1.25.5.1.35.5.1.45.5.2

5.5.2.15.5.2.2

5.5.3

5.5.3.15.5.3.25.5.3.35.5.3.4

5.5.45.5.4.15.5.4.25.5.4.3

6

6.1

6.26.2.16.2.26.2.2.16.2.2.26.2.2.36.2.2.46.2.2.56.2.36.2.3.16.2.3.26.2.3.36.2.3.4

6.36.3.16.3.2

6.3.3

Gleis-Tragwerks-Interaktion bei Eisenbahnbrücken, Schienen-spannungsberechnung ...Vereinfachte Berücksichtigung der Gleis-Tragwerks-Interaktionfür die Verteilung der Horizontallasten aus Bremsen!Anfahren ..Randbedingungen tlir die Näherungsansätze ..Näherungsansätze fLir die Mindeststeifigkeit der Unterbauten.Ursprüngliches vereinfachtes Verfahren (nach DIN-Fb 101) .Vereinfachtes Nachweisverfahren nach Ee 1-2 .Vereinfachte Erfassung der Horizontalkräfte im Überbau aufgrundtemperaturabhängiger Zwängungen durch die Gleis-Tragwerks-Interaktion .Temperaturabhängige Zwängungen im System ..Vereinfachte Erfassung der Horizontalkräfte infolge Temperatur,Grenzstützweiten ...Detaillierte Gleis-Tragwerks-Berechnung bzw. Schienenspannungs-berechnung .Zur Modellbildung .Zur Berechnung.Grenzwerte .Beispiel für eine Schienenspannungsberechnung unter Berücksichtigungder Glcis-Tragwerks-Interaktion.Konstruktive Maßnahmen zur Verringerung der Schienenspannungen .Anordnung hydraulischer Kriechkopplungen (Dämpfer) ..Anordnung von RSB-Stäben .Anordnung von Steuerstabsystemen .

Brückenausstattung ..

Allgemeines . .

Lager ...Allgemeine konstruktive HinweiseLagertypen .Elastomerlager .Kalottenlager ..Topflager ..Führungslager ..Rollen- Lmd Kipplager .Hinweise für die Planung und Bemessung der Lager ..Hinweise zur Planung ...Zur Bemessung der Elastomerlager .Zur Bemessung der Kalottenlager ..Zur Bemessung der Festhaltekonstruktionen ..

Fugen- und Übergangskonstruktionen .Fahrbahnübergangskonstruktionen fiir Straßenbrücken .Konstruktion der Fugen- und ÜbergangskonstruktionenfLir Eisenbahnbrücken ...Bemessung der Übergangskonstruktionen ...

..1084

..1084

.. 1084

.. 1085

.. 1087.1087

.. 1088

.. 1088

.. 1089

.. 1091

..1091· 1094

.. 1094

..1098· 1102

.. 1102

.. 1102

.. 1102

1105

.. 1105

.. 1105ll05

· 110611061I 0811 11111111111112111211121I141115

11161116

11191119

Inhaltsverzeichnis XXI

6.46.4.16.4.26.4.36.4.46.4.5

7

7.17.1.17.1.27.1.2.\7.1.2.27.1.37.1.47.1.4.17.1.4.2

7.27.2.17.2.27.2.2.17.2.2.27.2.2.37.2.37.2.3.17.2.3.27.2.3.37.2.3.47.2.47.2.4.1

7.2.4.2

7.2.57.2.5.17.2.5.2

7.2.5.2.17.2.5.2.27.2.5.2.37.2.5.2.472.5.2.57.2.5.2.672.5.2.77.2.5.2.8

Sonstige Brückenausstattungen ....Kappen.Geländer und deren Befestigung ....Schallschutzwände und deren Befestigung.Schutzeinrichtungen auf StraßenbrückenBrückenentwässerung .

Bewertung und Ertüchtigung der Bestandsbauwerke .

Systematisierung der Bestandsbauwerke .Allgemeines.Typische Tragsysteme älterer Stahlbrücken .Eisenbahnbrücken .Straßenhrücken .Bogenbrücken aus Mauerwerk.Typische Tragsysteme älterer Stahlbeton- und Spannbetonbauwerke ..Überbauten in Stahlbetonbauweise .Überbauten in Spannbetonbauweise .

Bewertung bestehender Brücken ...Vorgehensweise bei der Bewertung .Bauwerksprüfung und Zustandsbewertung ..Bauwerksprüfung .Zustandsbewertung auf der Basis der BauwerksprüfungBauwerksdaten .Materialkennwerte ..Eisen und (Bau-) Stahl.Beton, Betonstahl, Spannstahl .Mauerwerk aus natürlichen oder künstlichen Steinen ."Baugrundverhältnisse und Bodenkenngrößen ...BelastungsentwicklungEntwicklung der Eisenbahnverkehrslasten und der entsprechendenLastmodelleEntwicklung der Straßenverkehrslasten und der entsprechendenLastmodelleNachweiskonzepte ..Entwicklung der Nachweiskonzepte .Normative Regelungen zur Bewertung I Nachrechnung bestchenderEisenbahnbrückenAllgemeines zum Nachweiskonzept ..Einwirkungen, Teilsicherheitsbeiwerte ..SchnittgrößenermittlungMaterialkennwerte ..Nachweise der Tragfähigkeit ..Nachweise der Gebrauchstauglichkeit ...Errnüdungs- bzw. Restnutzungsdauemachweise .Hinweise zur Bewertung am Beispiel der Eisenbahnhochbrücke überden Nord-Ostsee-Kanal in Rendsburg

112211221125

...... 112811301132

1135

11351135

· 1137113711451150115311531153

1157115711591159115911621162116311721180

· 11841184

· 1184

11891191

· 1191

1193119311941196119811981211

· 1212

· 1220

XXII Inhaltsverzeichnis

7.2.5.3

7.2.5.3.17.2.5.3.27.2.5.3.3

7.2.5.3.4

7.2.5.3.57.2.5.3.67.2.5.4

7.37.3.17.3.27.3.2.17.3.2.27.3.2.37.3.2.47.3.2.57.3.37.3.3.17.3.3.27.3.3.3

7.3.3.47.3.4

8

9

10

11

Normative Regelungen zur Bewertung / Nachrechnung bestehenderStraßenbrücken ...Allgemeines zum Nachweiskonzept .Einwirkungen, Teilsicherheitsbeiwerte ..Stahl- und Stahlverbundbrücken - Tragfähigkeit und Gebrauchs-tauglichkeit .Stahlbeton- bzw. Spannbetonbrücken - Tragfähigkeit unJ Gebrauchs-tauglichkeit .Gewölbebrücken - Tragfähigkeit und GebrauchstauglichkeitErmüdungs- bzw. Restnutzungsdauernachweise ...Statische und dynamische Bauwerksmessungen - messwertgestützteBewertung.

Möglichkeiten zur Bauwerksertüchtigung ..Bauwerkserhaltung bzw. -verstärkung ...Verstärkung von StahlbrückenVerstärken von einzelnen Bauteilen durch zusätzliche Bleche.SystemänderungenNachträgliche externe Vorspannung ...Teilersatz .Sanierung bzw. Verstärkung der Fahrbahnplatte .Verstärkung von Massivbrücken .Allgemeine Verfahren.Verstärkung durch Querschnittsergänzungen mit Beton ..Verstärkung der Bewehrung durch aufgeklebte CFK-Lamellen in Längs-und in Querrichtung ....Verstärkung mit zusätzlichen externen Spanngliedern ..Ertüchtigung von Bogenbrücken aus Mauerwerk ..

Beispielverzeichnis ..

Brückenverzeichnis .

Literaturverzeichnis .

Stichwortverzeichnis ..

1225.... 1225

1228

1230

... 1233..... 1239

...... 1239

..... 1254

. 1267.. 1267

........ 1267.. 1267

..... 127512761277

. ... 12781280

.... 1280...... 1280

... 1280.... 1281

.1284

....... 1287

1289

.. 1295

...... 1321