Handbuch Brücken (eBook)

Entwerfen, Konstruieren, Berechnen, Bauen und Erhalten

Gerhard Mehlhorn (Herausgeber)

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2010 | 2. Aufl. 2010
XVIII, 1198 Seiten
Springer Berlin (Verlag)
978-3-642-04423-6 (ISBN)

Infos

In dem Handbuch erläutern Fachautoren ihre Erfahrungen mit Tragwerkstypen, Berechnungs-, Herstellungs- und Bauausführungsverfahren sowie Bauüberwachungsmethoden. In der 2. Auflage werden die Verwendung von Ultra-Hochleistungsbeton und die mit Brückenbaupreisen (2006-2008) ausgezeichneten Brücken berücksichtigt. Die Kapitel zum Entwerfen, Konstruieren, Berechnen, Bauen und Erhalten wurden aktualisiert, das 11. Kapitel um Abschnitte zur kontinuierlichen und diskretisierten rechnergestützten Bauwerksüberwachung (Monitoring) erweitert.

Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Gerhard Mehlhorn, Jahrgang 1932, studierte bis 1959 Bauingenieurwesen an der TH Dresden. Nach Tätigkeit in der Ingenieurpraxis, zunächst im Entwurfsbüro für Straßenwesen in Potsdam-Babelsberg und danach bei Dyckerhoff & Widmann in Wiesbaden, promovierte er 1970 an der TH Darmstadt, wo er von 1972 bis 1983 eine Professur für Massivbau innehatte. Von 1983 bis 1997 war er Professor für Massivbau an der Universität Kassel.

Professor Mehlhorn ist Autor zahlreicher Veröffentlichungen in deutschen und internationalen Fachzeitschriften zu Themen des Brückenbaus, des Spannbetons, der Stabilitätstheorie von vorgespannten und nicht vorgespannten Stahlbetontragwerken sowie zum nichtlinearen Verhalten gerissener Stahlbeton-Flächentragwerke.

Inhalt

Vorwort zur zweiten Auflage 4
Vorwort zur ersten Auflage 6
Inhaltsverzeichnis 9
Autorenverzeichnis 15
1 Brückenbau auf dem Weg vom Altertum zum modernen Brückenbau 17
1.1 Einführung 17
1.2 Brücken im Altertum 18
1.2.1 Brücken in China 18
1.2.2 Brücken in Griechenland, in den persischen Großreichen und in Mesopotamien 25
1.2.3 Römische Brückenbaukunst 30
1.3 Brücken im Mittelalter 39
1.4 Brücken von der Renaissance bis zur Gegenwart 47
1.4.1 Steinbrücken 47
1.4.2 Holzbrücken 53
1.4.3 Eisen- und Stahlbrücken 57
1.4.4 Bogen-, Balken- und Rahmenbrücken aus Beton 90
1.4.5 Moderne Schrägkabelbrücken 106
1.5 Aktuelle Entwicklungen, Bemerkungen zur Gestaltung von Brücken und zu besonderen Bedeutungen 112
1.5.1 Aktuelle Entwicklungen 112
1.5.2 Bemerkungen zur Gestaltung von Brücken 115
1.5.3 Brücken mit besonderer Bedeutung 120
1.6 Gestaltung von Brücken, Wettbewerbe, Brückenbaupreise 124
1.6.1 Vorbemerkung 124
1.6.2 Baukultur 126
1.6.3 Initiative Baukultur und Stiftung Baukultur 127
1.6.4 Gestaltungsmöglichkeiten für Brücken 128
1.6.5 Planungswettbewerbe im Brückenbau 130
1.6.6 Deutscher Brückenbaupreis 133
1.6.7 Gewinner und Nominierte für den Deutschen Brückenbaupreis 2006 und 2008 136
1.6.8 Beschreibung der für den Brückenbaupreis 2006 und 2008 nominierten Bauwerke 147
2Ingenieuraufgaben im Brückenbau 181
2.0 Vorbemerkung 181
2.1 Genereller Entwurf 182
2.1.1 Vorplanung 182
2.1.2 Entwurfsfindung im offenen oder eingeladenen Realisierungswettbewerb 184
2.2 Entwurfsplanung 185
2.2.1 Vorschriften 185
2.2.2 Randbedingungen 187
2.2.3 Baubetrieb und Baustelleneinrichtung 189
2.2.4 Entwurfselemente, Hilfsmittel und statische Vorberechnung 189
2.2.5 Hinweise zur Bauwerksgründung 190
2.2.6 Hinweise zu den Unterbauten 190
2.2.7 Hinweise zu Lagerung und Beweglichkeit 191
2.2.8 Hinweise zu Brückenentwässerung und Abdichtung 192
2.2.9 Hinweise zu Bau- und Herstellungsverfahren 192
2.3 Genehmigungsplanung 194
2.4 Ausschreibung 194
2.4.1 Ausschreibung mit Mengenermittlung 194
2.4.2 Randbedingungen für Sonderentwürfe 196
2.4.3 Funktionale Ausschreibung 196
2.4.4 Verpflichtung zur Eindeutigkeit 196
2.5 Angebotsbearbeitung 197
2.6 Submission 198
2.7 Vergabe 198
2.8 Ausführungsplanung 199
2.9 Prüfung 199
2.10 Bauausführung, Bauüberwachung, Abrechnung 200
2.10.1 Bauausführung 200
2.10.2 Örtliche Bauüberwachung 201
2.10.3 Bauoberleitung 201
2.10.4 Bauüberwachung bei funktional ausgeschriebenen Brückenbauwerken 203
2.10.5 Abrechnung 203
2.10.6 Nachträge 204
2.11 Objektbetreuung und Dokumentation 204
2.12 Ingenieuraufgaben im Brückenbestand 205
2.12.1 Überwachen, Bewerten und Beurteilen von Brücken 205
2.12.2 Instandsetzung und Ertüchtigung von Brücken 206
2.12.3 Verstärkung von Brückenbauwerken 207
2.12.4 Austausch oder Verbreiterung von Tragwerksteilen oder von ganzen Tragwerken 208
2.12.5 Abbruch von Brückenbauwerken 209
3 Entwurf 210
3.1 Entwurfsgrundlagen 210
3.2 Bauwerkspezifische, ­verkehrstechnische ­Vorgaben 211
3.3 Ortspezifische ­Randbedingungen 212
3.4 Funktionelle ­Anforderungen 212
3.4.1 Tragsicherheit 212
3.4.2 Gebrauchstauglichkeit 213
3.4.3 Dauerhaftigkeit 216
3.5 Kulturelle Anforderungen 217
3.5.1 Kosten 217
3.5.2 Ästhetik 220
3.6 Ziel der Entwurfsarbeit 224
3.7 Überlegungen beim ­konzeptionellen Entwurf 225
3.8 Ausgewählte Brücken 231
3.8.1 Sunnibergbrücke, Schweiz 231
3.8.2 Fußgängerbrücke Kelheim, Deutschland 233
3.8.3 Osormort Viaduct, Spanien 235
3.8.4 Sacramento river trail ­pedestrian bridge, USA 237
3.8.5 Puente de la Barqueta, Spanien 239
3.8.6 Falkensteinbrücke, Österreich 241
3.8.7 Le Pont de Brotonne, Frankreich 243
3.8.8 Donaukanalbrücke in Wien, Österreich 245
3.8.9 Mangfallbrücke, Deutschland 247
3.8.10 The Normandie Bridge, Frankreich 249
3.8.11 Rheinbrücke Bendorf, Deutschland 251
3.8.12 Schrägseilbrücke Dubrovnik, Kroatien 253
4 Querschnittsgestaltung 256
4.1 Querschnittsgestaltung in Abhängigkeit von System und Funktion 256
4.1.1 Allgemeines 256
4.1.2 Allgemeine Erläuterungen zu den Hauptquerschnittstypen 259
4.1.3 Querschnitte für Straßenbrücken 261
4.1.4 Querschnitte für Bahnbrücken 262
4.1.5 Querschnitte für Fußgänger- und Radwegbrücken 263
4.1.6 Sonderquerschnitte 264
4.2 Querschnittsgestaltung in Abhängigkeit vom verwendeten Werkstoff 264
4.2.1 Betonbrücken 264
4.2.2 Stahlbrücken 276
4.2.3 Verbundbrücken 286
4.2.4 Holzbrücken 296
5 Haupttragwerke der Überbauten 305
5.1 Beton-Plattenbrücken 305
5.2 Balkenbrücken 316
5.2.1 Beton-Balkenbrücken 316
5.2.2 Stählerne Balkenbrücken 349
5.2.3 Balkenbrücken als Verbundbrücken oder Mischkonstruktionen 354
5.3 Rahmenbrücken 364
5.3.1 Rahmenbrücken aus Beton 364
5.3.2 Rahmenbrücken aus Stahl 372
5.3.3 Rahmenbrücken als Verbund- und Mischkonstruktionen 374
5.4 Bogen- und Stabbogenbrücken 376
5.4.1 Steinbrücken 376
5.4.2 Betonbogenbrücken 389
5.4.3 Stahlbrücken 398
5.4.4 Verbund- und Mischkonstruktionen 410
5.5 Schrägkabelbrücken 424
5.5.1 Konstruktionsgrundsätze 424
5.5.2 Konstruktionselemente 428
5.5.3 Lagerbedingungen 435
5.5.4 Aerodynamisches Verhalten 437
5.5.5 Konstruktive Gestaltung der Konstruktions­elemente 438
5.5.6 Ergänzungen zu Verbund- und Mischkonstruktionen 457
5.6 Hängebrücken 464
5.7 Spannbandbrücken 470
5.7.1 Einleitung 470
5.7.2 Tragwirkung 471
5.7.3 Bauverfahren 473
5.7.4 Beanspruchungen 474
5.7.5 Wirtschaftlichkeit 475
5.7.6 Ausblick 475
6 Lagerung 476
6.1 Überblick 476
6.2 Aufgaben und Beurteilung ­der Lagerung 480
6.3 Wahl der Lagerung und Anordnung der Lager 483
6.4 Ermittlung der Kräfte und Bewegungen 489
6.4.1 Allgemeines 489
6.4.2 Beispiel zur Ermittlung der Kräfte und Bewegungen und der Nachweisführung für bewehrte Elastomerlager 490
6.5 Lagerwiderstände 500
6.6 Planungsunterlagen 500
6.7 Messungen von Kräften und Bewegungen an Lagern 502
6.8 Inspektion und Instandhaltung der Lager und Lagerungen 505
7 Unterbauten 508
7.1 Überblick 508
7.2 Widerlager 508
7.2.1 Definition, Aufgaben und Konstruktionsprinzip 508
7.2.2 Anordnung von Widerlagerwand und Flügeln – Widerlagerarten 510
7.2.3 Konstruktion der Bauteile 513
7.2.4 Entwurf von Widerlagern 517
7.3 Stützen und Pfeiler 520
7.3.1 Definition, Aufgaben und Konstruktionsprinzip 520
7.3.2 Anordnung und Querschnitts­gestaltung von Pfeilern 521
7.3.3 Anordnung und Querschnitts­gestaltung von Stützen 523
7.3.4 Pfeiler- oder Stützenkopf 524
7.3.5 Herstellung 526
7.3.6 Pylone 526
7.4 Gründungen 527
7.4.1 Aufgaben und Überblick 527
7.4.2 Flachgründungen 527
7.4.3 Pfahlgründungen 530
7.4.4 Auswahlkriterien und Entwurf der Gründung 532
8 Berechnung 533
8.1 Einwirkungen auf Brücken 533
8.1.1 Allgemeines 533
8.1.2 Grundlagen 537
8.1.3 Einwirkungen aus dem Bauwerk 539
8.1.4 Einwirkungen aus der Bauwerks­nutzung 540
8.1.5 Einwirkungen aus der Bauwerks­umgebung 546
8.1.6 Bauzustände 547
8.2 Systeme, Tragverhalten, Schnittgrößen 548
8.2.1 Grundlagen 548
8.2.2 Überbauten 552
8.2.3 Unterbauten 566
8.2.4 Gesamtsysteme 571
8.3 Berechnung von Stahlbrücken 572
8.3.1 Grundlagen 572
8.3.2 Ausgewählte Probleme 576
8.4 Ausgewählte Nachweise bei einer Verbundbrücke 602
8.4.1 Allgemeines 602
8.4.2 Steifigkeit der Fahrbahnplatte 603
8.4.3 Verbundtragwirkung 605
8.4.4 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit 607
8.4.5 Ermüdungsnachweis 614
8.4.6 Nachweis im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit 617
8.5 Betonbrücken 618
8.5.1 Vorspannung von Betonbrücken 618
8.5.2 Schnittgrößen infolge Vorspannung 621
8.5.3 Einleitung konzentrierter Kräfte 636
8.5.4 Vorspannkraftverluste infolge des Kriechens und Schwindens des Betonsund der Relaxation des Spannstahls 641
8.5.5 Schnittgrößenum­lagerungen bei Systemänderungen und abschnittsweisem Bauen 648
8.5.6 Bemessungsgrundlagen 652
8.5.7 Berechnungsbeispiel, über drei Felder durchlaufende, vorgespannte Plattenbrücke 672
8.6 Berechnung von Unterbauten 704
8.6.1 Einführung 704
8.6.2 Berechnung von Widerlagern 704
8.6.3 Berechnung von Pfeilern und Stützen 722
8.6.4 Berechnung von Gründungen 732
8.7 Spezielle Probleme 743
8.7.1 Temperaturbeanspruchung 743
8.7.2 Schwingungsprobleme 766
8.7.3 Erdbebenbeanspruchung 790
9 Herstellung und Ausführungsmethoden 807
9.1 Betonbrücken 807
9.1.1 Herstellung auf Lehrgerüst 807
9.1.2 Herstellung auf Vorschubrüstung 825
9.1.3 Freivorbau 837
9.1.4 Taktschieben 851
9.1.5 Segmentbauweise 861
9.1.6 Schrägkabelbrücken 890
9.2 Stahlbrücken 912
9.2.1 Werkstattfertigung 912
9.2.2 Montage vorgefertigter Einheiten 916
9.2.3 Freivorbau 922
9.2.4 Längseinschub (Lancieren) 927
9.2.5 Spezielle Verfahren 930
9.3 Brücken in Verbund- und Mischbauweise 947
9.3.1 Fertigung und Montage Stahlüberbau 947
9.3.2 Schalung und Fertigung Betonfahrbahnplatte 950
9.3.3 Einfluss des Bauablaufs 960
9.3.4 Systemabhängige Bauabläufe 966
10Brückenausrüstung 971
10.1 Fahrbahnausbildung und Dichtungen 971
10.1.1 Fahrbahnen von Straßenbrücken 971
10.1.2 Oberbau von Eisenbahnbrücken 974
10.2 Lager 978
10.2.1 Übersicht 978
10.2.2 Verformungslager 978
10.2.3 Stahllager 986
10.2.4 Topflager 988
10.2.5 Kalottenlager 990
10.2.6 Festhaltekonstruktionen und Führungslager 991
10.2.7 Sonderlager 992
10.2.8 Einbau und Austausch der Lager 992
10.3 Fahrbahnübergänge 993
10.3.1 Allgemeines 993
10.3.2 Fahrbahnübergänge für Straßenbrücken 994
10.3.3 Schienenauszugs­vorrichtungen 1003
10.4 Schrammborde, Schutzeinrichtungen, Kappen und Geländer 1004
10.4.1 Kappen von Straßenbrücken 1004
10.4.2 Kappen auf Eisenbahnbrücken 1005
10.4.3 Geländer und Leiteinrichtungen 1006
10.5 Brückenentwässerungen 1008
10.6 Beleuchtung 1010
10.7 Versorgungsleitungen 1012
10.8 Lärmschutzanlagen 1014
10.8.1 Überblick 1014
10.8.2 Lärmschutzanlagen auf Brücken 1015
11 Überwachung, Prüfung, Bewertung und Beurteilung von Brücken 1020
11.1 Einleitung 1020
11.2 Ursachen für Schäden an Betonbrücken 1020
11.2.1Allgemeines 1020
11.2.2 Schäden am Beton 1021
11.2.3 Schäden am Bewehrungsstahl 1026
11.2.4 Schäden an den Fugen und Lagern 1032
11.3 Schäden an Stahl- und Verbundbrücken 1035
11.4 Überwachung und Prüfung von Brückenbauwerken 1046
11.4.1 Grundlagen zur Überwachung von Brückenbauwerken 1046
11.4.2 Prüfung von Betonbrücken 1047
11.4.3 Prüfung von Stahl- und Verbundbrücken 1056
11.4.4 Prüfung der Brückenausstattung 1063
11.4.5 Prüfung der Brückenausrüstung 1064
11.5 Zustandsbewertung und -beurteilung von Brücken 1065
11.5.1 Allgemeines 1065
11.5.2 Verfahren zur Zustandsbewertung von Brücken 1066
11.6 Brückenmanagement 1070
11.6.1 Allgemeines 1070
11.6.2 Brückenmanagement­systeme 1071
11.7 Kontinuierliche rechnergestützte Dauerüberwachung 1073
11.7.1 Allgemeines 1073
11.7.2 Festlegung eines Konzepts für die Dauer­überwachung 1073
11.7.3 Messgrößen und zugehörige Sensoren 1074
11.7.4 Aufzeichnung der Messdaten 1077
11.7.5 Aufbereitung und Verarbeitung der Messdaten 1078
12 Brückeninstandsetzung und -sanierung 1080
12.1 Einleitung 1080
12.2 Betonbrücken 1080
12.2.1 Planung von Instandsetzungs- und Sanierungsmaßnahmen 1080
12.2.2 Vorbereitende Maßnahmen 1082
12.2.3 Durchführung der Instandsetzungs- und Sanierungsmaßnahmen 1086
12.3 Stahlbrücken 1094
12.3.1 Korrosionsschutz 1094
12.3.2 Niete und Schrauben 1094
12.3.3 Instandsetzung von Abrostungen 1095
12.4 Fahrbahnbeläge 1095
13 Brückenverstärkung 1097
13.1 Einleitung 1097
13.2 Betonbrücken 1097
13.2.1 Geklebte Kohlenstofffaser­verbundwerkstoffe 1097
13.2.2 Externe Vorspannung 1106
13.2.3 Querschnittsergänzung 1110
13.3 Stahl- und Verbundbrücken 1114
13.3.1 Fahrbahnverstärkung 1116
13.3.2 Systemverstärkung 1117
13.3.3 Systemänderung 1122
Literatur 1124
Brückenverzeichnis 1179
Personen- und Firmenverzeichnis 1189
Sachverzeichnis 1193

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 26.2.2010
• Zusatzinfo: XVIII, 1198 S. 1000 Abb., 100 Abb. in Farbe.
• Verlagsort: Berlin
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie
• Themenwelt: Technik ► Architektur
• Themenwelt: Technik ► Bauwesen
• Schlagworte: Ausführungsmethoden • Bewertung • Brücke • Brückenausrüstung • Brückenbau • Brückeninstandsetzung • Brückensymposium • Brückenverstärkung • Entwurf • Haupttragwerke • Herstellung • Ingenieuraufgaben • Lagerung • Moderner Brückenbau • Querschnittsgestaltung • über • Überbauten • Unterbauten
• ISBN-10: 3-642-04423-9 / 3642044239
• ISBN-13: 978-3-642-04423-6 / 9783642044236