Brücken aus Stahlbeton und Spannbeton: Entwurf, Konstruktion und Berechnung

Dieses Buch gibt einen umfassenden Überblick über denStahlbeton– und Spannbetonbrückenbau. Die Berechnungs– undPlanungsgrundlagen für Straßen– und Eisenbahnbrückenwerden dargestellt, die einzelnen Bauwerksteile detailliertbeschrieben sowie typische Bauvorgänge erklärt. Bemessungund Konstruktion werden sowohl theoretisch als auch anhandzahlreicher Beispiele dargelegt. Ein umfangreiches Kapitel ist demThema
Lehrgerüste gewidmet.

Für die 6. Aufl age wurde dieses Standardwerk erweitert undaktualisiert. Es berücksichtigt die eingeführtenFassungen der Eurocodes mit den jeweiligen Nationalen Anhängenfür Deutschland, die neue Ril 804 der Bahn
sowie die neuen europäischen Lagernormen der DIN EN1337–Reihe. Das Werk ist sowohl eine strukturierte Einführungfür den Berufseinsteiger als auch ein übersichtlichesNachschlagewerk für den erfahrenen
Praktiker.

Vorwort zur sechsten Auflage V

Aus dem Vorwort zur ersten Auflage VI

Einführung 1

1 Berechnungsgrundlagen fürBrückenbauwerke 3

1.1 Bauten im Bereich öffentlicher Nutzung 3

1.1.1 Genehmigungspflicht und Zulassungsverfahren 3

1.1.2 Bauten im Bereich der Straßenbauverwaltung des Bundesund der Länder 5

1.1.3 Bauten im Bereich der Eisenbahnen des Bundes und derLänder 6

1.1.4 Grundbegriffe der Tragwerksplanung 7

1.1.5 Vorschriften und Bautechnische Regelwerke 10

1.2 Einwirkungen aus dem Straßenverkehr 12

1.2.1 Zuordnung des Straßenverkehrs 12

1.2.2 Vertikallasten, charakteristische Werte 14

1.2.3 Horizontallasten, charakteristische Werte 16

1.2.4 Einwirkungen für Ermüdungsberechnungen 17

1.2.5 Außergewöhnliche Einwirkungen 19

1.2.6 Sonstige Einwirkungen 22

1.2.7 Ermittlung von Verkehrsbelastungen fürStraßenbrücken 23

1.2.8 Einwirkungskombinationen für dieGrenzzustände 24

1.3 Einwirkungen aus militärischemFahrzeugverkehr 27

1.4 Einwirkungen aus dem Eisenbahnverkehr und –betrieb 31

1.4.1 Übersicht 31

1.4.2 Vertikallasten, charakteristische Werte 31

1.4.3 Dynamische Einwirkungen 35

1.4.4 Horizontallasten, charakteristische Werte 43

1.4.5 Längsgerichtete Einwirkungen 46

1.4.6 Druck –Sog–Einwirkun gen aus Zug ver kehr (aerodynamischeEinwirkungen ) 53

1.4.7 Einwirkungen für Ermüdungsberechnungen 56

1.4.8 Außergewöhnliche Einwirkungen desEisenbahnverkehrs 58

1.4.9 Sonstige Einwirkungen 61

1.4.10 Ermitlung von Verkehrsbelastungen fürEisenbahnbrücken 62

1.4.11 Einwirkungskombinationen für dieGrenzustände 65

1.5 Einwirkungen aus dem Fußgänger– und Radwegver kehr67

1.5.1 Vertikale Lasten, charakteristische Werte 67

1.5.2 Horizontale Lasten, charakteristische Werte 68

1.5.3 Außergewöhnliche Einwirkungen 69

1.5.4 Sonstige Einwirkungen 69

1.5.5 Ermitlung von Verkehrsbelastungen fürFußgängerund Radwegbrücken 69

1.5.6 Einwirkungskombinationen für dieGrenzustände 70

1.6 Einwirkungen aus Änderungen derStützungsbedingungen 71

1.7 Einwirkungen aus Windlasten 73

1.7.1 Allgemeine Zusammenhänge 73

1.7.2 Windkräfte bei Brücken 76

1.8 Temperatureinwirkungen 81

1.8. 1 Begriffe und Formelzeichen 81

1.8. 2 Temperatureinwirkungen aufBrückenbauwerke 82

1.8. 3 Temperatureinwirkungen auf Brückenpfeiler 87

1.8. 4 Kombination für die Grenzustände 87

1.9 Schnitkräfte aus Einwirkungen infolge vertikalerVerkehrslast 87

1.9.1 Belastungsprinzip 87

1.9.2 Verkehrslast und Einfluslinie 88

1.9.3 Verkehrslast und Einflusfeld 90

1.10 Berechnungsbeispiele 94

1.10.1 Ermitlung einer Windkraft 94

1.10.2 Ermitlung eines Biegemomentes eines Balkentragwerkes95

1.10.3 Ermitlung eines Biegemomentes einesFlächentragwerkes 96

1.10.4 Ermitlung der charakteristischen Werte der Einwirkungenund der Verkehrslastgrupen für eine Eisenbahn brücke99

2 Gestaltung der Brückenbauwerke 119

2.1 Gestaltungsmerkmale 119

2.2 Querschnittsgestaltung 120

2.2.1 Bedeutung der Querschnittsform 120

2.2.2 Plattenquerschnitte 121

2.2.3 Plattenbalkenquerschnitte 123

2.2.4 Hohlkastenquerschnitte 126

2.3 Längsschnittgestaltung 130

2.3.1 Balkenbrücken 130

2.3.2 Rahmenbrücken 133

2.3.3 Integrale Brücken 136

2.3.4 Bogenbrücken 137

2.3.5 Fachwerkbrücken 142

2.3.6 Durchlässe 142

3 Planungsgrundlagen der Verkehrslastträger 149

3.1 Planung von Straßenbrücken 149

3.1.1 Brückenlänge und Wahl der Stützweite149

3.1.2 Wahl der Querschnittsbreiten 157

3.1.3 Bauhöhe, Konstruktionshöhe und lichteHöhe 162

3.1.4 Brückenende und Übergang zurStraßentrasse 168

3.2 Planung von Eisenbahnbrücken 171

3.2.1 Problemstellung des Eisenbahnbrückenbaus 171

3.2.2 Überlegungen zur Gestaltung der Bauwerke 173

3.2.3 Eisenbahnspezifische Konstruktionsanforderungen 175

3.2.4 Bauhöhe, Konstruktionshöhe und lichteHöhe 183

3.2.5 Konstruktionsbesonderheiten zur Abtragunglängsgerichteter Kräfte 187

3.2.6 Feste Fahrbahnen 191

3.2.7 Brücken in der HochgeschwindigkeitsstreckeKöln–Frankfurt 196

3.2.8 Brückenende und Übergang zur Eisenbahntrasse199

3.3 Erfordernisse der Entwurfsplanung 201

3.3.1 Bedeutung eines Bauentwurfes 201

3.3.2 Einzelheiten der Entwurfsbearbeitung 203

4 Lehrgerüste 209

4.1 Aufgaben und allgemeine Anforderungen 209

4.2 Baustoffe und Bauelemente 210

4.2.1 Schalhaut und Schalung 210

4.2.2 Bauelemente aus Holz 212

4.2.3 Bauelemente aus Stahl 214

4.3 Bauliche Durchbildung der Traggerüste 223

4.3.1 Einteilung der Gerüste 223

4.3.2 Konstruktive Anordnung der Verbände 225

4.3.3 Besonderheiten für Traggerüste vonSpannbetonbrücken 229

4.4 Berechnungsgrundlagen 232

4.4.1 Sicherheiten 232

4.4.2 Einwirkungen aus vertikalen und horizontalenLasten 232

4.4.3 Nachweis der Horizontalkräfte 235

4.4.4 Verformung der Traggerüste 244

4.4.5 Gründungen 245

4.5 Schalungs– und Obergerüst 245

4.5.1 Konstruktive Durchbildung 245

4.5.2 Schalungsdruck 249

4.6 Berechnungsbeispiel: Traggerüst alsRüstträgergerüst 252

4.6.1 System, Aufgabenstellung und Abmessungen 252

4.6.2 Nachweis der Rüstträgerbeanspruchung Feld 1 undFeld 3 253

4.6.3 Nachweis der horizontalen Einwirkungen 256

4.6.4 Darstellung 261

4.7 Traggerüstbauweisen 263

4.7.1 Entwicklung des Lehrgerüstbaus 263

4.7.2 Traggerüste von Bogenbrücken 264

4.7.3 Traggerüste von Balkenbrücken 272

5 Überbauten der Brückenbauwerke 291

5.1 Entwicklung der Tragsysteme im Überbau 291

5.2 Berechnungsgrundlagen für Überbauten 293

5.2.1 Tragverhalten von Plattentragwerken 293

5.2.2 Tragverhalten von Balkentragwerken 339

5.2.3 Maßgebende Schnittgrößen ausäußeren Einwirkungen 378

5.2.4 Schnittgrößen aus Vorspannung 382

5.2.5 Vorgespannte Tragwerke im Gebrauchszustand 408

5.3 Bemessung der Betonbauteile 429

5.3.1 Bemessungskonzept der DIN–EN 1992–2/NA, 1991–1–1/NA429

5.3.2 Grenzzustand der Tragfähigkeit für Biegung undLängskraft 436

5.3.3 Grenzzustand der Tragfähigkeit fürQuerkraft 444

5.3.4 Grenzzustand der Tragfähigkeit für Torsion454

5.3.5 Grenzzustand der Tragfähigkeit für Ermüdung460

5.3.6 Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit 472

5.3.7 Grenzzustände der Verformungen und Schwingungen imEisenbahnbrückenbau 503

5.3.8 Besondere Bemessungsprobleme 506

5.4 Grundsätze der baulichen Durchbildung 519

5.4.1 Anordnung der schlaffen Bewehrung 519

5.4.2 Anordnung der Spannbewehrung 525

5.4.3 Querschnittsrandkappen 540

5.5 Berechnungsbeispiele 545

5.5.1 Fußgängerbrücke, vorgespannt 545

5.5.2 Rechtwinklige Fahrbahnplatte , schlaffbewehrt 563

5.5.3 Rechtwinklige Fahrbahnplatte , vorgespant 575

6 Widerlager von Brückenbauwerken 599

6.1 Form, Aufgabe und Zweckbestimmung der Widerlager 599

6.2 Konstruktion und Tragverhalten der Widerlager 601

6.2. 1 Konstruktionsformen 601

6.2. 2 Tragverhalten eines Widerlagers 612

6.3 Berechnung eines Widerlagers 624

6.3. 1 Einwirkungen auf das Widerlager 624

6.3. 2 Nachweis der Standsicherheit 638

6.3. 3 Bemessung und Bewehrungsführung 646

6.4 Berechnungsbeispiele 653

6.4. 1 Ermitlung der Standsicherheit eines schiefwinkligenWiderlagers 653

6.4.2 Bemessung einer einfachen Widerlagerstützwand 673

7 Stützen und Pfeiler 695

7.1 Konstruktion und Gestaltung 695

7.1.1 Stützen 695

7.1.2 Pfeiler 699

7.2 Berechnung und Bemessung 702

7.2.1 Zum Tragverhalten von Stahlbetondruckgliedern 702

7.2.2 Nachweisverfahren 707

7.2.3 Bemessungserfordernisse 708

7.2.4 Stütze und Fundament 722

7.3 Berechnungsbeispiele 727

7.3.1 Ermittlung der charakteristischen Werte der Einwirkungenauf die Mittelstütze einer Zweifeldstraßenbrücke727

7.3.2 Rechteckstütze mit Knicksicherheitsnachweis nach demModellstützenverfahren 734

7.3.3 Rechteckstütze mit Knicksicherheitsnachweis nachTheorie II. Ordnung 737

7.3.4 Rechteckstütze mit Fahrzeuganprall 742

7.3.5 Rechteckstütze und Fundament 745

8 Brückenlager 749

8.1 Begriffe, Einteilungen, Symbole 749

8.2 Statische und kinematische Einwirkungen am Lager 752

8.2.1 Haupt– und Nebenschnittgrößen 752

8.2.2 Einwirkungen auf die Lager 755

8.3 Konstruktion und Lagerungsplan 759

8.3.1 Bauliche Durchbildung der Lager 759

8.3.2 Auflagerbank 761

8.3.3 Lagerungsplan 763

8.4 Lagerarten 766

8.4.1 Feste Lager 766

8.4.2 Bewegliche Lager 769

8.4.3 Elastomerverformungslager 773

9 Fahrbahnübergänge undBrückengeländer 779

9.1 Fahrbahnübergänge 779

9.1.1 Problemstellung und Berechnungsansätze 779

9.1.2 Einfacher Überbauabschluss für kleineDehnwege 780

9.1.3 Fahrbahnübergänge aus Asphalt 781

9.1.4 Fahrbahnübergänge aus Stahl undElastomer 782

9.2 Nachweis an Überbaurändern 787

9.3 Brückengeländer 789

10 Brückenentwässerung 793

10.1 Allgemeine Anforderungen 793

10.2 Anordnung der Brückenabläufe 794

10.2.1 Straßenbrücken 794

10.2.2 Eisenbahnbrücken 795

10.3 Abführung des Oberflächenwassers 796

10.4 Entwässerung derWiderlagerwandrückseite 798

Ausklang 801

Literaturverzeichnis 805

Stichwortverzeichnis 809

Nachweis der verwendeten Bilder 813

Ralph Holst ist in der Bundesanstalt fürStraßenwesen (BASt), Abteilung Brücken– und Ingenieurbautätig.

Karl Heinz Holst ( ) war Professor fürBrückenbau an der Fachhochschule Lübeck.