Bågbro

Den bågbro är en av de grundläggande former av broar i tillägg till balkbron, varvid ramen bryggan och lin-stagade strukturer ( hängbro , snedkabelbro, etc.)

Framför allt uppstår kompressionskrafter i deras båge. Bågen är därför den mest lämpliga strukturen för stenar och betong med sin höga tryckhållfasthet. I distanserna finns såväl vertikala som horisontella krafter, varför bågbroen kräver en lämplig byggplats och större ansträngning för fundamentet .

Klassificering

Bågbroar kan klassificeras enligt olika kriterier.

material

Träbågsbroar

Träbågsbroar är sällsynta, inte bara på grund av materialets förgänglighet utan också för att stammar och balkar görs till okbryggor eller takstolar snarare än bågar. Ett exempel på en träbågsbro på stenpelare är Trajansbron från det romerska riket . Kintai-bron , som byggdes i Japan på 1600-talet efter en kinesisk modell, finns fortfarande idag i en form som har förnyats många gånger. Mathematical Bridge i Cambridge , England, är lite yngre . Den Ponte dell'Accademia i Venedig har ett stort trä korsvirkeshus valv . Den Kiso ingen Ohashi är en modern exempel från Japan, Montmorency Bridge en från Quebec , Kanada .

Stenbågsbroar

Stenbågsbroar består av mer eller mindre noggrant huggen sten , insidan ofta bara av stenbrott . Eftersom kilstenarna belastas nästan uteslutande under tryck, håller bågen även utan murbruk så snart bågen är stängd, dvs keystone är inställd. Ändå använde romarna redan Opus caementicium i sina broar.

Att bygga en stenbågsbro är vanligtvis ett falskt arbete . De anfallaren stenar och brygga huvuden är vanligtvis försedda med en konsol för att göra det lättare att ställa in falsework. Romarna kände redan till tvåskiktsbågar, där en enskiktsbåge ursprungligen är byggd på en relativt lätt falskt arbete, som sedan fungerar som falskt arbete för det andra skiktet och resten av bron. Denna process glömdes bort, det var bara Paul Séjourné (1851–1939) som använde den igen på sina många välvda broar.

Broar som löper diagonalt över en flod, vars valv inte bildar en rektangel utan ett parallellogram , byggdes först på 1800-talet, eftersom de är svåra att tillverka på grund av stenarnas komplicerade geometri i avslöjandet. Senare delades valvet också upp i förskjutna välvda revben.

Tegelbroar, helt gjorda av tegel , byggdes främst för de många järnvägsviadukterna . Den Göltzschtalbrücke är den största bron i sitt slag.

Betongbåge broar

Betong har egenskaper som liknar sten; den tål högt tryck men knappast någon spänning och är därför särskilt lämplig för bågbroar. Den har redan använts för ramade betongbroar och broar av obearbetad betong. Bågbryggor av armerad betong har byggts och byggs över hela världen. Den Melan konstruktion , först en falsework av stål med är cementerats i och fungerar som armering, aktiveras snart, även konkreta bågbroar i fribärande att skapa.

Bågbroar av järn och stål

Bågbroar av gjutjärn var de första järnbroarna som byggdes efter den industriella revolutionen . Gjutjärn har hög tryckhållfasthet, men vanligtvis en draghållfasthet som är fyra gånger lägre och är mycket spröd. Gjutjärnbroar byggdes därför bara fram till slutet av 1800-talet.

Det puddlade beredda smidesjärnet , som är mer elastiskt än gjutjärn och som tål högre dragspänningar, var under andra hälften av 1800-talet, konstruktionen av dominerande järnbågsmaterial. Bågarna, bestående av enskilda rullade T-balkar och snart även dubbla T-balkar , skapades för första gången i utskjutande konstruktion med avstängning. Detta var vanligtvis snabbare och billigare än att bygga upp en stenbåge på falskt arbete.

Stålbroar godkändes allmänt på 1890-talet efter första tvekan. Den höga motståndskraften hos stål, både i kompression och i spänning, ledde till dess användning i alla typer av broar, välvda broar och alla andra broformer.

CFST-broar

CFST-broar ( engelska betongfyllda stålrörbroar ) byggs ofta i Kina sedan 1990, stora välvda broar. Först byggs en segmentbåge av stålrör som sedan fylls med betong. CFST-broar sträcker sig över 200 m, inklusive Wushan Bridge med 460 m och Bosideng Bridge med 530 m.

Bågform

Den båge var en lång tid, från romarna till senmedeltiden , stenbron dominerande konstruktion. Dess cirkulära båglinje beskriver en komplett halvcirkel (180 °). Konstruktionen baserades på erfarenhet långt innan statik började registrera dess egenskaper. Till och med 1913 kunde Paul Séjourné börja sitt stora verk Grandes Voûtes (stora brobågar) med meningen: Brobågar är byggda från bågarna byggda: det är en fråga om erfarenhet.

Den spetsiga bågen förekommer nästan uteslutande vid brokonstruktion i osmanska och persiska bågbroar.

Den segmentbågen är, som namnet antyder,, vars diameter är en sektion av en cirkelbåge större än den fria bredden av bron. En segmentbågsbro är därför plattare än en rund bågbro, men utövar en starkare sidokraft. Även romarna byggde ibland segmentbågsbroar. En mycket elegant segmentbågsbro är den kinesiska An-Ji Qiao (även kallad Zhaozhou Bridge) , byggd år 605 e.Kr. Idag är de den vanligaste formen av alla bågbroar.

Den korg bågen är en jämförelsevis platt båge i vilken krökningen ökar från spetsen till distanser. Korgbågar användes först under renässansen vid Ponte Santa Trinita , där de ger bron en tidigare ouppnådd platt profil.

Den streckprickade linjen beskriver slacket i en kedja upphängd vid dess ändar. En upp och ned kedjelinje beskriver rent teoretiskt en idealisk brobåge med konstant tjocklek per båglängd, men som inte behöver bära andra belastningar, såsom en överbelastning för en horisontell vägbana. Eftersom det är svårt att tillverka i praktiken användes den teoretiska betydelsen nästan alltid vid brobyggnad.

Den parabel är en mycket liknande kurva till kedjan linje, vilken såsom en bågform är lättare att göra än en kedja linje i praktiken. En parabel beskriver i rent teoretiska termer en idealisk brobåge med konstant tjocklek för varje horisontell längd, men som inte behöver bära andra laster, såsom en överbelastning för en horisontell körväg. Gustave Eiffel använde först den paraboliska korsvirkesbågen , som går tillbaka till sin partner Théophile Seyrig , för Ponte Maria Pia , öppnad 1877 , som korsar den djupt skurna Douro med en stor båge . Sedan dess har parabolbågen använts i stor utsträckning i järn-, stål- och betongbroar. I moderna broar är den dock så platt att den knappt kan särskiljas från en kedjelinje eller en segmenterad båge.

Sickelbågar är tvåfogade bågar med två parabolor i olika storlekar eller bågar av en cirkel som skär varandra i stridsfogarna . Den paraboliska bågen i Ponte Maria Pia kan därför också kallas en segelbåge, den första höga bron i Grünentaler hade en skärbåge gjord av cirkelbågar .

Körvägens läge

Fram till början av 1800-talet hade stenbroar en körväg ovanpå bågen; utrymmet ovanför båg höfterna var massivt fyllt med stenmaterial. I de större stenbågsbroarna under följande tid arrangerades håligheter bakom de ursprungligen fortfarande stängda spindlarna för att spara vikt. Den Grosvenor Bridge och Union Arch Bridge var, om inte den första, för att några av de första att använda denna metod. Regelbundna sparark infördes senare där, vilket tydligt kan ses i Max-Joseph-Brückes öppna spindlar .

Efter Eiffels Ponte Maria Pia, överbryggade bron, som finns överallt idag, med en upphöjd körväg på toppen. Den upphängda körbanan är anordnad ungefär halvvägs upp i bågen och delvis upphängd, delvis upphöjd. Körbanan nedan är anordnad vid bågens tvärben och helt upphängd. Ändå talar man om en bågbro och inte en hängbro. Viadukterna har överliggande körbanor på mestadels smala, massiva runda bågar.

• 

  Förhöjd vägbana

• 

  Avstängd spår

• 

  Körväg nedanför

• 

  viadukt

typ

Uniform båge - dubbel båge - bågribbor

I århundraden var den enhetliga bågen byggd på ett falsverk det bärande elementet i stenbrokonstruktionen. När spännvidden blev större på 1800-talet, blev också förfalskningen större, mer krävande och dyrare. Vid Adolphe Bridge delade Paul Séjourné först upp den i två smala dubbelbågar, som uppfördes efter varandra på samma smala och därför mycket billigare falska. Däcksplattan av armerad betong ovanpå sparbågarna täcker utrymmet mellan de två bågarna.

Denna typ av bro, som har upprepats många gånger, utvecklades snart för betongbroar till broar med två eller, om vägbanans bredd kräver det, mer välvda revben med smala stöd och en upphöjd vägplatta, ofta gjord av förspänd betong . Den Colorado Street Bridge är ett elegant exempel.

Robert Maillart utvecklade den välvda bron till en tre-ledad lådbalk som förenar bågen, däcket och sido kinderna för att bilda en stödjande struktur . Christian Menn fortsatte idén om den polygonala välvda bron med en upphöjd förspänd betongspår. B. förverkligades vid broarna Cascella och Nanin i södra San Bernardino-passet .

Truss båge

Sedan Eiffels Ponte Maria Pia har bågbroar av järn och stål byggts från korsvirkeshus . Kända exempel är Hell Gate Bridge , Sydney Harbour Bridge och Bayonne Bridge . Särskilda fall är t.ex. B. Soo Line High Bridge eller Crooked River High Bridge , där det välvda nedre ackordet är förbundet med ett ramverk med det betydligt högre, horisontellt löpande övre ackordet.

Lådbalk

När spännvidden ökar blir massiva betongbågar tyngre än vad som är ekonomiskt och tekniskt motiverat. Det är därför Eugène Freyssinet byggde den Pont de Saint-Pierre-du-Vauvray i 1923 med den största spännvidd på tiden med konkreta Bågar av box balkar . 1930 satte han sitt rekord vid Pont de Plougastel (senare Pont Albert-Louppe). De ömtåliga trussbågarna, vars stag måste fästas med tusentals nitar eller bultar , blev gradvis oekonomiska med arbetskraftskostnaderna snabbare än materialkostnaden . De därför ersättas med rutan balken. Den Regnbågsbron nedan Niagara Falls var en av de första välvda broar med stora valv tillverkade av ihåliga stålbalkar.

Ur statisk synvinkel

Ur statisk synvinkel kan bågarna spännas fast i båda ändar och sedan tre gånger statiskt obestämda . De kan vara ledade ( två- gångjärnsbåge) och helt enkelt statiskt obestämda eller ha en tredje led i vertexen ( tre- gångjärnsbågen ) och bestämmas statiskt.

Enligt cantilever-teorin skulle historiska stenbågsbroar därför alla vara statiskt obestämda på tre sätt om reglerna för konstruktionsteknik som utvecklades under 1800-talet tillämpades på dem. På grund av de många murfogarna har de dock en inre rörlighet som inte går att förstå med dessa enkla termer.

1908 lade Emil Mörsch grunden för integrerade betongbroar med Gmündertobelbron i den schweiziska kantonen Appenzell Ausserrhoden , vars strukturella delar är sammankopplade för att bilda monolitiska strukturer.

Sätt för erektion

Under lång tid byggdes stenbågar och betongbågar på falskt arbete , ursprungligen av trä och senare av stål. I Melan-konstruktionsmetoden fungerade stålbågen som ursprungligen uppfördes som förstärkning och samtidigt som formstöd för betongbågen.

När Eads Bridge (1874) byggdes över Mississippifloden tillåts inte felarbete på grund av sjöfarten. Bron var därför av bundna utskjutande balkar i utkragade byggnader. På ett liknande sätt, kort därefter, avrättades de återhållna båghalvorna av Eiffels Ponte Maria Pia och Garabit Viaduct tills de slogs samman i mitten för att bilda en komplett båge. Den Sydney Harbour Bridge var även verkställas utan back stärkande, endast på fackverkssektionerna som redan hade installerats.

För motorvägsbroarna Caracas - La Guaira stöddes helt enkelt falskt arbete för de yttre tredjedelarna av bågribben på akterspeglarna och hängdes upp från sidostolparna. För den mellersta tredjedelen monterades en förfalskning på golvet, förstyvades med ett slips och lyftes på plats från spetsarna på båg tredjedelarna.

Många betonglådebalkar betongades i den klassiska utkragningskonstruktionen på avstängningar som lades fram i sektioner, eller först golvplattan med utkragade träramar .

I Storms River Bridge (Paul Sauer Bridge) (1956) i Sydafrika hade Riccardo Morandi de två båghalvorna gjutna i vertikalt läge och sänktes sedan ner till bågen och förenades. Denna metod användes senare på Argentobel Bridge (1986) och används ofta i Kina.

Ibland byggs kompletta broar på sidan av stranden och sedan vänds eller lyfts över floden.

Falska bågbroar

Langerscher balk

Den Langersche strålen , även känd som en bunden bågbro , är en förankrad bågen överbryggar. Med det absorberas och neutraliseras bågens lateralt verkande drag av vägbanan, som är utformad som ett spännband. Körbanan är därför anordnad längst ner och körbanan måste vara tillräckligt stark för att absorbera dessa krafter. När det gäller Langers balkar, liksom för balkbryggan, uppträder i huvudsak endast vertikala belastningar i stödpunkterna. Den används särskilt där den befintliga underytan inte skulle kunna motstå trycket från anslaget till en riktig båge. Eftersom den endast träder i kraft efter anslutningen mellan bågen och vägbalkarna kan den inte skapas med hjälp av cantilever-metoden. Därför lyfts det idag vanligtvis på plats eller svävas in som en färdig stålbrygga .

Nielsen broar

Nielsen-bron, patenterad av den svenska ingenjören Octavius ​​F. Nielsen 1926, är en välvd bro vars upphängningsstavar är anordnade i en vinkel så att de förankras nära varandra längst upp och ned i bågen eller balken, så att fördela lasterna jämnare.

Nätbågsbroar

Ett nätverk bågbro är en bunden bågbro med byglar som korsar varandra flera gånger, vilket resulterar i en ännu jämnare lastfördelning.

Modifierade välvda bågbroar

I synnerhet i Kina används ofta flugfågelbågen. Med honom förlängs en välvd bro med en upphängd väg som ligger ungefär halvvägs upp i bågen på båda sidor genom svängning av en fågelliknande stag och där förbunden med vägbalken, som är utformad som dragsko. Bogens sidokraft neutraliseras på ett liknande sätt som en Langers balk. Den Chaotianmen Yangtze Bridge är ett exempel på denna konstruktion.

Ibland är stora fackverksbroar utformade som Gerber- balkar , vars upphängningsbalk är en Langer-balk. Den Puente de las Américas över Panamakanalen är en sådan bro.

Design med bågelement

I USA konstruerades stora fackverksbroar som kontinuerliga balkar , som har både cantilever och arch bridge-element. Den Lake Champlain Bridge (1929) var det första exemplet. Den Julien Dubuque Bridge över floden Mississippi är känd som en kontinuerlig stål-arch truss bro med en upphängd däck . Den Francis Scott Key Bridge är ett annat exempel

Balkbryggor med böjda ackord

De typer av konstruktion som används vid slutet av 19-talet, såsom linsbärare , fisk mage bärare , paraboliska bärare och de halvparaboliska bärare och Schwedler bärare , som ofta används i järnvägsbroar , har krökta remmar; Eftersom deras bärande effekt baseras på ramverket och inte på bågen, och i huvudsak endast vinkelräta krafter uppträder i stödpunkterna, räknas de inte bland de välvda broarna utan som balkarna.

Se även

• Brobyggnadens historia
• Lista över de största bågbroarna
• Lista över romerska broar
• Lista över medeltida stenbroar i Tyskland

webb-länkar

Individuella bevis

1. Bü Dirk Bühler: Brobyggnad . 2: a upplagan. Deutsches Museum, München 2000, ISBN 978-3-940396-15-0 , s. 21 . 
2. ^ Fritz Leonhardt: Föreläsningar om solid konstruktion. Del 6: Grunderna för solid brokonstruktion. Springer, 1979, s. 30.
3. ^ Morrisville - Trenton järnvägbro
4. Sé Paul Séjourné: Grandes Voûtes . Tome I - VI. Imprimerie Vve Tardy-Pigelet et fils, Bourges 1913 ( begränsad förhandsgranskning i Googles boksökning). 
5. ^ Gerhard Mehlhorn, Manfred Curbach (red.): Handbokbroar . 3: e upplagan. Springer-Vieweg, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-03339-2 , pp. 102 . 
6. ↑ Leonardo Fernández Troyano: Bridge Engineering. Ett globalt perspektiv . Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puentes; Thomas Telford, London 2003, ISBN 0-7277-3215-3 , pp. 285 ( begränsad förhandsgranskning i Google Book-sökning). 
7. ↑ Julien Dubuque Bridge på HistoricBridges.org
8. ↑ Otto Lueger (red.): Linsträger , lexikon för hela tekniken och dess hjälpvetenskap . Vol. 6, Stuttgart, Leipzig 1908, s. 171. På Zeno.org
9. ↑ Otto Lueger (red.): Fischbauchträger Lexicon of all technology and its auxiliary sciences , Vol. 4, Stuttgart, Leipzig 1906, s.41.