Brücke

mini|hochkant=1.4|Die drei Lorzentobelbrücken als Beispiele verschiedener Baukonstruktionen in verschiedenen Bauzeitenvon vorn nach hinten: gedeckte Holzbrücke (Balkenbrücke mit Hohlbalken), gemauerte Steinbrücke (Bogenbrücke), Spannbeton-Brücke (Balkenbrücke) mini|hochkant=1.4|Die Rügenbrücke ist mit 2831 m eine der längsten Brücken Deutschlands. Von links nach rechts: Stralsund, Insel Dänholm und Rügen mini|hochkant=1.4|Hängebrücke Storebæltsbroen, größte Spannweite Europas mini|hochkant=1.4|Eine Brücke als Gebäude: Brückenparkhaus, Messe Stuttgart mini|hochkant=1.4|Krämerbrücke in Erfurt, geschlossene Brückenbebauung mit Fachwerkhäusern

Eine Brücke ist ein Bauwerk, das Verkehrswege (Straßen, Geh- und Radwege, Eisenbahnstrecken, Wasserstraßen) oder Versorgungseinrichtungen (Rohrleitungen, Kabel, Förderbänder) über natürliche Hindernisse (Bäche, Flüsse, Seen, Schluchten) oder andere Verkehrswege hinwegführt.

Häufige Bauformen sind Balkenbrücken, Bogenbrücken und Hängebrücken.

Geschichte mini|Verbundene Rundhölzer, simple Brücke in Neuguinea mini|Erste Gusseisenbrücke der Welt: die Iron Bridge über den Severn mini|Bendorfer Brücke über den Rhein, Spannbeton-Balkenbrücke mit der zur Erbauungszeit weltweit größten Stützweite

Eine der ältesten archäologisch gesicherten Brücken stellt die prähistorische Brücke zwischen Rapperswil und Hurden dar, die bereits zur Zeit der Horgener Kultur (um 3000 v. Chr.) im Bereich des heutigen Seedamms von Rapperswil gebaut wurde. Überreste wurden an der Fundstelle Freienbach-Hurden-Rosshorn gefunden.Fundstelle Hurden Rosshorn palafittes.org Andere prähistorische Brücken wurden aus England und Norddeutschland bekannt.

Im 6. Jahrhundert v. Chr. bauten die Babylonier unter Nebukadnezar II. Brücken aus Zypressen- und Zedernholz. Den Bau von Bogenbrücken aus Natursteinen oder Beton beherrschten schon die Römer, wie die Brücke von Alcántara noch eindrucksvoll belegt.

Seit mindestens 1000 Jahren werden Brücken in Asien und Südamerika über enge Schluchten aus Pflanzenfasern als Hängebrücken ausgebildet, die letzte noch funktionierende dieser Art ist die Hängebrücke Q’iswachaka, sie besteht komplett aus Gras.

Bis ins 19. Jahrhundert dominierten Holz und Stein als Baumaterial, aber bereits mit der Industrialisierung entstand 1779 mit dem neuen Baustoff Gusseisen die erste Eisenbrücke der Welt, die Iron Bridge, eine Bogenbrücke von 30 m Stützweite über den Fluss Severn bei Coalbrookdale (England), die Abraham Darby III erbaute. Die weitere Entwicklung des neuen Baustoffes zu zähem und zugfestem Schmiedeeisen ermöglichte den Bau von langen Kettenhängebrücken. Eine der ersten bedeutenden war die Menai-Brücke in Wales mit einer Hauptstützweite von 177 m bei einer Gesamtlänge von 521 m, von Thomas Telford zwischen 1818 und 1826 erbaut. Die industrielle Herstellung von Walzträgern förderte den Bau von Balkenbrücken, zunächst in der Form von Hohlkastenbrücken wie der Britanniabrücke in Wales von Robert Stephenson aus dem Jahr 1850, mit Stützweiten von 146 m Länge. Es folgten die einfacher zu bauenden und kostengünstigeren Gitterträgerbrücken, die bald von Fachwerkbrücken abgelöst wurden.

Der zweite moderne Baustoff Beton wurde ab Mitte der 1860er-Jahre als Stampfbeton bei Bogenbrücken eingesetzt, die erste Eisenbetonbalkenbrücke baute 1875 Joseph Monier auf einem Landsitz bei Chazelet über den Schlossgraben. Stahlbetonbrücken mit großen Stützweiten wurden Anfang des 20. Jahrhunderts insbesondere als Bogenbrücken ausgeführt, wie 1930 bei der Salginatobelbrücke mit 90 m Stützweite.

Mit der Entwicklung des Spannbetons nach dem Zweiten Weltkrieg konnten schlanke Balkenbrücken ausgeführt werden. Die über 208 m frei gespannte Bendorfer Brücke ist die deutsche Spannbeton-Balkenbrücke mit der größten Stützweite und quert seit 1965 den Rhein.Sven Ewert: Brücken: Die Entwicklung der Spannweiten und Systeme, Ernst & Sohn-Verlag, Berlin, 2003, S. 214. ISBN 3-433-01612-7 Parallel zu den Spannbetonbrücken wurde im Stahlbau die neue Konstruktionsform der weitgespannten Schrägseilbrücke entwickelt. Die erste große Brücke dieser Bauform war in Deutschland die 1957 eröffnete Theodor-Heuss-Brücke (Düsseldorf) mit einer Stützweite von 260 m und einer Gesamtlänge von 914 m.

Begriffe

Bezeichnungen

Stützweite oder auch Spannweite bezeichnet die Länge zwischen zwei Auflagerpunkten in Brückenlängsrichtung lichte Weite bezeichnet den freien Abstand zwischen den begrenzenden Bauteilen einer Brückenöffnung, wie Pfeilern oder Widerlagern lichte Höhe bezeichnet die Strecke zwischen Untergrund und Tragwerksunterkante Durchfahrtshöhe die von Schiffen nutzbare Höhe zwischen Wasserspiegel und Unterkante Tragwerk, sie ist abhängig vom Wasserstand des Gewässers Bauhöhe bezeichnet das Maß von Konstruktionsunterkante bis Fahrbahn- bzw. Schienenoberkante Konstruktionshöhe ist das Maß von Konstruktionsunterkante bis -oberkante ohne Fahrbahnbelag u. ä. Brückenkopf: Straßen, Wege oder Bauten die landseitig an die Enden der Brücke anschließen

Bauelemente

Balkenbrücke (Querschnitt) Hängebrücke (Ansicht) Bogenbrücke (Ansicht)400x150px|Balkenbrücke400x150px|Hängebrücke400x150px|Bogenbrücke

Überbau Der Überbau besteht aus der Fahrbahnplatte, den Hauptträgern sowie etwaigen Kragarmen und Querträgern. Der Überbau trägt die Lasten zu den Unterbauten ab. Das Verhältnis der Stützweite zur Höhe des Überbaus wird als Schlankheitsgrad bezeichnet. Abhängig von der Querschnittsform ist eine Schlankheit von 10 bis 35 möglich.

mini|Widerlager der Itztalbrücke vor dem Hinterfüllen Unterbauten Als Unterbauten einer Brücke werden Widerlager und Pfeiler bezeichnet. Die Unterbauten nehmen die Lasten des Überbaus auf und leiten diese in die Gründung ab.

Widerlager

Widerlager befinden sich üblicherweise an den Enden einer Brücke und bilden den Übergang vom Erddamm zum Brückenüberbau. Sie übertragen die Überbaulasten auf die Gründung und nehmen den Erddruck auf die Rückseite des Widerlagers auf.

Mittelunterstützung Die Mittelunterstützungen verringern die Stützweite des Überbaus zwischen den Widerlagern und ermöglichen damit eine geringere Bauhöhe. Sie leiten entsprechend den Stützweiten Teile der Überbaulasten in den Baugrund. Die Mittelunterstützungen werden meist als Einzelpfeiler oder Pfeilerscheiben ausgeführt. Bei Schrägseil- oder Hängebrücken wird die Mittelunterstützung durch ein Hochhängen der Brückenlasten beansprucht. In diesem Fall heißt er Pylon.

Gründung Die Gründung der Widerlager und Mittelunterstützungen und Abtragung der Brückenlasten erfolgt mit Flachgründungen (Streifenfundamente, Fundamentplatten) oder Tiefgründungen (Bohrpfähle, Rammpfähle oder Brunnen).

Kämpfer Kämpfer ist eine besondere Bezeichnung eines Widerlagers bei einer Bogenbrücke.

mini|Rollenlager Lager

Die Lager einer Brücke sind die Kontaktpunkte zwischen Über- und Unterbau. Sie müssen so beschaffen sein, dass sie die erforderlichen Dreh- und Kippbewegungen sowie Verschiebungen ermöglichen und eine zwängungsarme Übertragung der Auflagerkräfte ermöglichen.

Lager aus Stahl

Stahllager gibt es als feste Linienkipplager oder als bewegliche Linienlager (Rollenlager), die bei Autobahnbrücken in Deutschland lange üblich waren, aber bei Neubauten kaum noch eingesetzt werden. Rollenlager bestehen aus Stahlzylindern, die seitlich gehalten werden und auf Stahlplatten laufen. Sie können große Bewegungen der Brücke ausgleichen.

mini|Elastomerlager

Elastomerlager

Elastomerlager sind Verformungslager, d. h., sie übertragen die Kräfte über die Verformung des Elastomers. Sie bestehen aus einem alterungsbeständigen flexiblen Kunststoff, in den bei bewehrten Lagern Stahlplatten eingearbeitet sind, die die Druckfestigkeit erhöhen und die Kompressibilität senken. Die Verformungslager sind allseits beweglich und erlauben die Aufnahme horizontaler und vertikaler Lasten bei gleichzeitiger Verdrehung um drei Achsen und bei gleichzeitiger Verschieblichkeit in zwei Richtungen. Die Verschieblichkeit in horizontaler Richtung kann durch die Anordnung von Festhaltekonstruktionen aus Stahl verhindert werden. Das Elastomerlager kann nicht so große Bewegungen wie ein Rollenlager aufnehmen, ist jedoch wartungsärmer, weil die Stahlbleche nicht mit Luft und Feuchtigkeit in Berührung kommen und deshalb korrosionsgeschützt sind und keine beweglichen Teile vorhanden sind. Bei größeren Verformungen wird das Verformungsgleitlager benutzt, bei dem das Elastomerlager mit einer zusätzlichen Gleitschicht versehen ist.

Lager aus Beton Durch entsprechende Dimensionierung und Geometrie als Betongelenk kann Stahlbeton auch Verdrehungen aufnehmen und so als unverschiebliches Lager wirken.

Fahrbahnübergänge mini|hochkant|Übergangskonstruktion mit Rautenelementen zum verbesserten Lärmschutz

Der Überbau einer Brücke verformt sich in Längsrichtung infolge Temperaturwechsel und Längskräften aus Bremsen des Fahrzeugverkehrs sowie bei Spannbetonbrücken zusätzlich durch die Vorspannung und das Kriechen und Schwinden des Betons. Diese Verformungen treten am Widerlager nicht auf oder in kleinerem Umfang und müssen daher durch eine Übergangskonstruktion ausgeglichen werden. Außerdem sollen die Fahrbahnübergänge ein sicheres Überqueren auch bei hohen Geschwindigkeiten ermöglichen.

Auf den seitlichen Gehwegen im Bereich der Kappen oder Gesimse ist dieser Fugenspalt mit einem Abdeckblech zu belegen oder durch geeignete Fugenprofile bündig abzuschließen. Das Abdeckblech wird nach DIN EN 10088 aus nichtrostendem Stahl gefertigt.DIN EN 10088-4:2009-08: Nichtrostende Stähle – Teil 4: Technische Lieferbedingungen für Blech und Band aus korrosionsbeständigen Stählen für das Bauwesen; Deutsche Fassung EN 10088-4:2009. Seit einigen Jahren kommen auch Fahrbahnübergänge aus feuerverzinktem Stahl zum Einsatz.www.feuerverzinken.com.

Kappen (DE) – Randbalken / Gesimse (AT) – Konsolköpfe (CH) mini|Brückenkappe mit feuerverzinkter Bewehrung Die nicht zur Fahrbahn gehörende Randausbildung von Brücken aus Stahl- oder Spannbeton wird als Brückenkappe bezeichnet. Sie dient dem Schutz der tragenden Brückenkonstruktion, wird gegenüber der Fahrbahn häufig um 7 cm erhöht und trägt Distanzschutzplanken. Alternativ wird sie als 15 cm hohes Schrammbord zur Fahrbahnbegrenzung oder zum Schutz von Fußgängern oder Fahrradfahrern ausgebildet. Auf den Kappen werden auch Geländer und Lärmschutzwände befestigt.

Stahlbetonkappen werden nachträglich nach dem Ausschalen der Fahrbahnplatte und Herstellung der Abdichtung gemeinsam mit dem Gesims aufbetoniert. Maßungenauigkeiten in der Auskragung des Überbaus werden damit kaschiert. Sie sind mit dem Überbau durch Anschlussbewehrung oder Telleranker kraftschlüssig verbunden. In Österreich werden auch Brückenanker mit Ringmutter eingesetzt. Sie werden üblicherweise aus frost- und tausalzbeständigem Luftporenbeton hergestellt und zunehmend mit feuerverzinktem Betonstahl bewehrt um chloridinduzierte Bewehrungskorrosion zu vermeiden. Die Oberfläche wird hydrophobiert oder zur Nutzung als Geh- und Radweg beschichtet.

Fahrbahnbelag und Abdichtung mini|hochkant|Schematischer Aufbau eines Brückenbelages nach ZTV-ING

Fahrbahnbelag