Hängebrücke

mini|Golden Gate Bridge, San Francisco

Eine Hängebrücke ist eine Brücke bestehend aus Pylonen, über die Tragseile geführt werden, an denen der Fahrbahnträger aufgehängt ist. Eine früher häufig, heute nur noch äußerst selten verwendete Bauform der Hängebrücke ist die Kettenbrücke, die anstelle der Seile Augenstäbe, Ketten oder andere Elemente verwendet.

Brücken, deren Fahrbahn an einem Bogenträger abgehängt ist (z. B. Stabbogenbrücken), werden in der Regel nicht als Hängebrücke bezeichnet. Siehe auch Technische Einteilung von Brücken#Hängebrücke

Verwendung Hängebrücken werden häufig als große Straßenbrücken zur Überbrückung breiterer schiffbarer Gewässer errichtet, wie z. B. die Storebæltsbroen über den Großen Belt. Sie sind normalerweise erst ab Spannweiten von etwa 900 m wirtschaftlicher als Schrägseilbrücken. Bei Spannweiten deutlich über 1000 m sind sie die einzig mögliche Bauform. Im Regelfall werden Eisenbahnbrücken wegen der Tendenz zu Schwingungen und größeren Verformungen nicht als Hängebrücke ausgeführt.

Vor allem in China werden Hängebrücken oft auch eingesetzt, um tiefe, steil eingeschnittene Täler in großer Höhe zu queren, wie z. B. die Siduhe-Brücke, deren Fahrbahnträger 472 m über einem Gebirgsfluss liegt.

Für Fußgänger gibt es zahlreiche, leichte und kürzere Fußgängerhängebrücken, wie z. B. den Holbeinsteg über den Main in Frankfurt, oder als Anziehungspunkt für Touristen möglichst atemberaubende Konstruktionen, wie z. B. die Hängebrücke Holzgau. In Entwicklungsländern werden besonders einfache, auf die örtlichen Verhältnisse zugeschnittene Hängebrücken gebaut, wie z. B. die Hängebrücke im Annapurna Circuit oder die ebenfalls in Nepal über einen 1,4 km breiten Fluss führende Dodhara Chandani Bridge, die wahrscheinlich längste Fußgängerhängebrücke.

Im allgemeinen Sprachgebrauch wird häufig kein Unterschied gemacht zwischen einer Fußgängerhängebrücke und einer Seilbrücke ohne Pylone und gesondertem Träger für den Gehweg, der deshalb den durchhängenden Seilen folgt.

Unterschiedliche statische Prinzipien „Echte“ Hängebrücke mini|Eine echte Hängebrücke mit Ankerblöcken Echte oder erdverankerte Hängebrücken sind solche, bei denen die Zugkraft am Ende der Seile von einer Verankerung im Baugrund aufgenommen wird. Dazu werden die Tragseile in großen Ankerblöcken im Baugrund befestigt. Bei dieser Variante ist der Fahrbahnträger nur gering durch Zug- oder Druckkräfte belastet und kann sehr leicht ausgeführt werden. Die meisten Hängebrücken sind solche echten Hängebrücken.

„Unechte“ Hängebrücke mini|Unechte Hängebrücke kommt ohne Ankerblöcke aus mini|Kombinierte Hänge- und Schrägseilbrücke mini|Spannbandbrücke mini|Seilbrücke mini|Schrägseilbrücke mini|Extradosed-Brücke

Unechte oder selbstverankerte Hängebrücken sind solche, bei denen die Tragseile an dem Fahrbahnträger selbst befestigt sind. Die Horizontalkomponente der Zugkraft in den Tragseilen wird dadurch als Druckkraft auf den Fahrbahnträger übertragen, die vertikale Komponente der Zugkraft wird durch sein Gewicht ausgeglichen. Sie werden auch Zügelgurtbrücken genannt. Diese Variante erfordert kräftige und von einem zum anderen Ende durchlaufende Fahrbahnträger, vermeidet aber die großen Ankerblöcke. Andererseits sind für den vergleichsweise schweren Fahrbahnträger auch tragfähigere und damit schwerere Seile und Pylonen notwendig. Eine unechte Hängebrücke wurde dort eingesetzt, wo der Baugrund nicht ausreichend fest erschien, um die auf die Ankerblöcke wirkende horizontale Zugkraft aufzunehmen. Beispiele sind die 1900 eröffnete Mühlentorbrücke in Lübeck und die Rheinbrücken Köln-Mülheimer Brücke von 1927 mit 315 Meter Stützweite und Friedrich-Ebert-Brücke in Duisburg mit 285,5 Meter sowie die 1964 fertiggestellte Brücke des 14. Juli in Bagdad. Auch die Krefeld-Uerdinger Brücke über den Rhein mit 250 Meter Stützweite lässt sich hier nennen, obwohl sie Stahlträger anstelle der Tragkabel und Hängerseile hat.

Von großem Nachteil ist, dass zur Montage der selbstverankerten Hängebrücke aufwändige Hilfskonstruktionen, wie beispielsweise Schrägabspannungen, erforderlich sind, da die Tragseile erst nach kompletter Fertigstellung des Fahrbahnträgers montiert werden können. Insgesamt hat sich die selbstverankerte Hängebrücke als Konstruktionsform aufgrund des größeren Montageaufwandes nicht durchgesetzt, sie wurde meist durch die nach dem Zweiten Weltkrieg entwickelte Konstruktion der Schrägseilbrücke ersetzt. Ein modernes Beispiel ist die Kuznechevsky-Brücke in Archangelsk in Nordrussland. Die 1990 eröffnete Konohana-Brücke in Osaka, Japan ist selbstverankert und hat nur ein Tragseil, das von A-förmigen Pylonen getragen wird.

Beim Neubau der East-Bay-Brücke im Zuge der San Francisco-Oakland Bay Bridge wird das Prinzip ebenfalls wieder angewendet.Die Fahrbahn hängt im Tragseil, FAZ 11. April 2006 Die Hauptbrücke besteht aus einer einhüftigen selbstverankerten Hängebrücke, d. h., dass sie nur einen Pylonen hat, über den die Tragseile zu den beiden Enden des Fahrbahnträgers gespannt sind.

Kombinierte Hänge- und Schrägseilbrücken Bei der Konzeption der Yavuz-Sultan-Selim-Brücke, der dritten Brücke über den Bosporus, die auf ihrem sehr breiten Hohlkasten-Fahrbahnträger sowohl Eisenbahngleise (bei ihrer Eröffnung 2016 noch nicht installiert) und beidseits je vier Fahrspuren einer Autobahn vereint, griff Michel Virlogeux auf das von John Augustus Roebling bei der Brooklyn Bridge (1883) angewandte Konzept zurück, eine Hängebrücke mit Schrägseilen zu versteifen.Mark Hansford: In: nce.co.uk. 5. Juli 2012, abgerufen am 20. Mai 2016 (Volltext u. U. über Google-Suche, englisch). Tatsächlich hatte Roebling das Konzept bereits 1854 bei der Niagara Falls Suspension Bridge realisiert.

Ähnliche Bauformen Der Sprachgebrauch unterscheidet meist nicht zwischen Hängebrücken, bei der die Tragseile über die Spitzen der Pylonen geführt werden, oder eine der folgenden, ähnlichen Bauformen, die nicht zu den Hängebrücken im engeren Sinn gezählt werden: Bei der Spannbandbrücke liegt das regelmäßig nur für Fußgänger vorgesehene Brückendeck direkt auf den Seilen oder Ketten und beschreibt damit die gleiche durchhängende Kurve wie diese. Die Seilbrücke ist eine Bezeichnung für einfache, fast nur aus Seilen bestehende Brücken, häufig in der Form einer Spannbandbrücke, die meist auf Klettersteigen im Gebirge oder im Outdoortraining verwendet werden. Bei der Schrägseilbrücke wird das Brückendeck durch schräg von den Pylonen zum Brückendeck gespannte Seile getragen. Die Extradosed-Brücke ist eine Weiterentwicklung der Spannbetonbrücke, bei der die Spannkabel nicht innerhalb, sondern außerhalb des Betonprofils angeordnet sind und dabei zusätzlich Tragprinzipien der Schrägseilbrücken verwendet werden.

Tragelemente Bauteile einer Hängebrückex250px|Hängebrücke

Der Fahrbahnträger wird mit Hängern an die Haupttragseile gehängt. Damit stehen diese Seile unter Zugspannung. Die Umlenkung der Seile auf den Pylonen verursacht eine Druckkraft in den Pylonen, die diese in die Gründung weiterleiten.

Pylonen mini|Pylone der Clifton Suspension Bridge, einer Kettenbrücke,Bauzeit 1836–1864 Die Pylonen tragen das Gewicht des Überbaus, also das Gewicht der Tragkabel, der Hänger und des Fahrbahnträgers, sowie die Verkehrslasten, also das Gewicht der Fahrzeuge und Personen auf der Brücke. Außerdem nehmen sie die Kräfte in Querrichtung auf, die beispielsweise durch den Wind verursacht werden.

Sie werden meist als rechteckige Portale mit zwei Pfeilern entweder als Fachwerkkonstruktion oder rahmenartig mit zwei oder mehr Querriegeln ausgebildet. Breite Brücken haben häufig Portale mit drei Pfeilern, so schon die frühe Brooklyn Bridge oder die moderne Pingsheng-Brücke in Foshan, Guangdong, China. Anders als bei Schrägseilbrücken sind zentrale Mittelpylonen bei Hängebrücken selten. Fritz Leonhardt hatte für die Ponte 25 de Abril in Lissabon einen Entwurf mit Mittelpylonen und einem mittigen Tragseil vorgeschlagen.Leonardo Fernández Troyano: Tierra sobre el Agua. Vision Histórica Universal de los Puentes. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes, Madrid 1999, ISBN 84-380-0148-3, S. 537 Gebaute Beispiele sind die oben genannte Konohana-Brücke, das Viaduc du Chavanon, eine im Jahr 2000 eröffnete französische Autobahnbrücke, und verschiedene Fußgängerbrücken, wie die Fußgängerbrücke über die Schenkendorfstraße in München. Gelegentlich werden Pylonen architektonisch aufwendig gestaltet, wie bei der Liede-Brücke in Guangzhou, Guangdong, China.

Als Baustoff kommt entweder Stahl mit Kastenquerschnitten oder Stahlbeton zur Anwendung. Die Pont de Tancarville (1958) war die erste große Hängebrücke mit Pylonen aus Stahlbeton. Vor der Entwicklung dieser Baustoffe wurden gusseiserne Pfeiler auf Steinsockeln verwendet oder Portaltürme aus Stein gebaut, wie z. B. bei der Brooklyn Bridge. In sehr hohen Stahlpylonen wie denen der Akashi-Kaikyō-Brücke werden Schwingungstilger eingebaut, um durch Erdbeben oder Taifune verursachte Schwingungen zu dämpfen.

Tragkabel Im Regelfall werden zwei Tragkabel verwendet, die über die Pylonen geführt und in Ankerblöcken verankert werden. Auf den Köpfen der Pylonen werden die Kabel über offenliegende oder in Gehäusen untergebrachte Sattellager geführt, manchmal über Rollenlager. Gelegentlich wurden unterteilte Kabel zwischen den Pylonen einerseits und andererseits von den Pylonen zu den Ankerblöcken verwendet. Bei breiten Brücken wie der Brooklyn Bridge mit ihren Portalen aus drei Pfeilern werden vier, manchmal drei Tragkabel eingesetzt.

Die Kabel weisen meist einen Durchhang von 1/8 bis 1/12 der Stützweite des Mittelfeldes auf.Günter Ramberger, Francesco Aigner: Hängebrücken. In: Handbuch Brücken, Gerhard Mehlhorn (Hrsg.), S. 388–394, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007. ISBN 978-3-540-29659-1 Wegen dieses im Wesentlichen immer ähnlichen Durchhangs erfordern größere Spannweiten auch höhere Pylonen. Der Durchhang folgt nicht ganz der mathematischen Kettenlinie, da bei dieser eine Kette nur unter Eigengewicht angenommen wird.

Die Tragkabel bestehen bei modernen Großbrücken aus einem Paralleldrahtseil, also einem Bündel von parallel liegenden, hochfesten Stahldrähten, die von riesigen Seilklemmen zusammengepresst werden. Die Tragkabel werden vor Ort hergestellt, indem für die Arbeiter über die Pylonen führende dünne Laufstege mit dem gleichen Durchhang wie die zukünftigen Tragkabel eingerichtet werden.

Diese Tragseile werden im Luftspinnverfahren gefertigt. Dazu werden die einzelnen Drähte der Tragkabel von einer Seite zur anderen gezogen, zu Strängen gebündelt, von Seilpressmaschinen zum Kabel verdichtet und anschließend ummantelt. Die Drähte sind üblicherweise feuerverzinkt. Die Tragkabel müssen vor Korrosion geschützt werden. Dies geschieht entweder durch regelmäßig wiederkehrende Anstriche mit Korrosionsschutzfarbe oder in deutlich länger anhaltenden Intervallen durch Umwicklung mit Butylkautschukbändern.Rainer Saul, Oswald Nützel: „Umwickeln mit Butylkautschukbändern – ein innovativer Korrosionsschutz für vollverschlossene Brückenseile“, https://structurae.net/literature/journal-article/umwickeln-mit-butylkautschukbandern-ein-innovativer-korrosionsschutz-fur-vollverschlossene-bruckenseile Auf dem Tragkabel großer Hängebrücken befindet sich meistens ein Steg bzw. eine Treppe mit einem einfachen Drahtseilgeländer für das Inspektions- und Wartungspersonal.

In Japan werden Paralleldrahtseile aus vorgefertigten Litzenbündeln bevorzugt, die dann gebündelt, zum Kabel verdichtet und ummantelt werden, so auch bei der Akashi-Kaikyō-Brücke.Gerhard Mehlhorn (Hrsg.): Handbuch Brücken. 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-04422-9