Freitragende brücke - Cantilever bridge

Freitragende brücke
	Die Pierre-Pflimlin-Brücke ist ein ausbalancierter Kragträger aus Beton, hier im Bau gezeigt.
Vorfahr	Balkenbrücke , Fachwerkbrücke
verbunden	Keiner
Nachfahre	Drehbrücke
Trägt	Fußgänger , Autos , Lastwagen , Stadtbahn , schwere Bahn
Spannenbereich	Mittel
Material	Eisen , Baustahl , Spannbeton
Beweglich	Nein
Designaufwand	Mittel
Falscharbeit erforderlich	Sehr wenig bis keine

Eine Kragbrücke ist eine Brücke, die mit Kragträgern gebaut wird , Strukturen, die horizontal in den Raum ragen und nur an einem Ende getragen werden. Bei kleinen Fußgängerbrücken können die Kragträger einfache Balken sein ; große freitragende Brücken, die für den Straßen- oder Schienenverkehr ausgelegt sind, verwenden jedoch Binder aus Baustahl oder Hohlkastenträger aus Spannbeton . Die freitragende Stahlfachwerkbrücke war bei ihrer ersten Umsetzung ein wichtiger technischer Durchbruch, da sie Entfernungen von mehr als 460 m überspannen kann und an schwierigen Kreuzungen leichter gebaut werden kann, da wenig oder kein Lehrgerüst verwendet wird .

Ursprünge

Der ursprüngliche Stil der Kragbrücke

Die Ingenieure des 19. Jahrhunderts verstanden, dass eine Brücke, die über mehrere Stützen hinweg durchgehend war, die Lasten zwischen ihnen verteilen würde. Dies würde zu geringeren Spannungen im Träger oder Fachwerk führen und ermöglichte es, längere Spannweiten zu bauen. Mehrere Ingenieure aus dem 19. Jahrhundert patentierten durchgehende Brücken mit Scharnierpunkten in der Mitte der Spannweite. Die Verwendung eines Scharniers im Mehrfeldsystem zeigte die Vorteile eines statisch bestimmten Systems und einer Brücke, die unterschiedliche Setzungen der Fundamente bewältigen konnte. Ingenieure könnten die Kräfte und Spannungen mit einem Scharnier im Träger einfacher berechnen.

Heinrich Gerber war einer der Ingenieure, die ein Patent für einen Scharnierträger (1866) erhielten und gilt als der erste, der einen solchen baute. Die Haßfurter Brücke über den Main in Deutschland mit einer zentralen Spannweite von 38 Metern wurde 1867 fertiggestellt und gilt als erste moderne Kragbrücke.

Menschliche Demonstration des Prinzips

Die High Bridge of Kentucky von C. Shaler Smith (1877), die Niagara Cantilever Bridge von Charles Conrad Schneider (1883) und die Poughkeepsie Bridge von John Francis O'Rourke und Pomeroy P. Dickinson (1889) waren alle wichtige frühe Verwendungen des freitragende Ausführung. Die Kentucky River Bridge überspannte eine 84 Meter tiefe Schlucht und nutzte die Tatsache, dass für die Hauptspannweite einer freitragenden Brücke kein Lehrgerüst oder vorübergehende Unterstützung benötigt wird.

Die bekannteste frühe Kragbrücke ist die Forth Bridge . Diese Brücke hielt 29 Jahre lang den Rekord für die längste Spannweite der Welt, bis sie von der Quebec Bridge übertroffen wurde . Benjamin Baker illustrierte auf dem Foto rechts die Konstruktionsprinzipien des abgehängten Spannauslegers. In der Mitte ist die abgehängte Spannweite zu sehen, auf der Kaichi Watanabe sitzt. Die Notwendigkeit, der Kompression des Untergurts zu widerstehen, zeigt sich bei der Verwendung von Holzstangen, während die Spannung des Obergurts durch die ausgestreckten Arme gezeigt wird. Die Wirkung der Außenfundamente als Anker für den Kragarm wird durch die Platzierung der Gegengewichte sichtbar.

Funktion

Kragbrücke.-Eine Struktur, von der mindestens ein Teil als Verankerung dient, um einen anderen Teil zu tragen, der sich über den Stützpfeiler hinaus erstreckt.

— John Alexander Low Waddell , Brückenbau

Eine einfache Auslegerspanne wird durch zwei Auslegerarme gebildet, die sich von gegenüberliegenden Seiten eines zu überquerenden Hindernisses erstrecken und sich in der Mitte treffen. Bei einer gängigen Variante, dem abgehängten Spannfeld , treffen sich die Kragarme nicht in der Mitte; stattdessen tragen sie eine zentrale Fachwerkbrücke, die auf den Enden der Kragarme ruht. Die abgehängte Spannweite kann außerhalb des Geländes gebaut und angehoben oder mit speziellen Fahrstützen an Ort und Stelle gebaut werden.

Ein Diagramm der Teile der John P. Grace Memorial Bridge

Ein üblicher Weg, Stahlfachwerk- und Spannbetonauslegerspannweiten zu konstruieren, besteht darin, jeden Auslegerarm mit einem anderen Auslegerarm auszubalancieren, der in die entgegengesetzte Richtung vorsteht und einen ausgewogenen Ausleger bildet ; Wenn sie an einem festen Fundament befestigt sind, werden die Ausgleichsarme als Ankerarme bezeichnet . So gibt es bei einer Brücke, die auf zwei Fundamentpfeilern gebaut ist, vier Kragarme: zwei, die das Hindernis überspannen, und zwei Ankerarme, die sich vom Hindernis weg erstrecken. Wegen des erhöhten Festigkeitsbedarfs der ausbalancierten Kragträger wird der Brückenüberbau häufig als Türme über den Gründungspfeilern ausgeführt. Die Commodore Barry Bridge ist ein Beispiel für diese Art von Kragbrücke.

Stahlfachwerkausleger tragen Lasten durch Zug der oberen und Druck auf die unteren. Üblicherweise verteilt die Struktur die Zugspannung über die Ankerarme auf die äußersten Stützen, während die Kompression auf die Fundamente unter den Mitteltürmen übertragen wird. Viele Fachwerk-Kragarmbrücken verwenden verstiftete Verbindungen und sind daher statisch bestimmt, ohne gemischte Lasten tragende Elemente.

Ausbalancierte Kragbrücken aus Spannbeton werden häufig in Tübbingbauweise errichtet .

Bauweisen

Einige Stahlbogenbrücken (wie die Navajo-Brücke ) werden mit reinen Auslegerspannweiten von jeder Seite gebaut, ohne Lehrgerüst unten und temporäre Stütztürme und Kabel oben. Diese werden dann mit einem Stift verbunden, normalerweise nach dem Auseinanderdrücken der Verbindungsstelle, und wenn die Buchsen entfernt und der Brückenbelag hinzugefügt wird, wird die Brücke zu einer Fachwerkbogenbrücke . Eine solche freitragende Bauweise ist nur möglich, wenn während des Baus entsprechendes Gestein zur Abstützung der Spannung im Obergurt der Spannweite vorhanden ist, wobei diese Methode in der Regel auf das Überspannen enger Schluchten beschränkt ist.

Die im August 2014 abgebildete alte östliche Brücke der San Francisco-Oakland Bay Bridge wird fast in umgekehrter Reihenfolge ihres Baus abgebaut. Während des Baus der Brücke wurden unter jedem Ankerarm ähnliche temporäre Stützen verwendet.

Nach Länge auflisten

Die längsten Kragbrücken der Welt (nach längster Spannweite):

Quebec Bridge ( Quebec , Kanada , 1919) 1.800 Fuß (549 m)
Forth Bridge ( Firth of Forth , Schottland , 1890) 2 x 1.710 Fuß (521 m)
Minato-Brücke ( Osaka, Japan , 1973) 1,673 Fuß (510 m)
Commodore Barry Bridge ( Chester, Pennsylvania , USA, 1974) 1,644 Fuß (501 m)
Crescent City Connection (zwei Spannweiten) ( New Orleans, Louisiana , USA, 1958 und 1988) 1,575 Fuß (480 m)
Howrah Bridge ( Kolkata , Westbengalen , Indien, 1943) 1.500 Fuß (457 m)
Gramercy Bridge ( Gramercy, Louisiana , USA, 1995) 1.460 Fuß (445 m)
Tokyo Gate Bridge ( Tokio, Japan , 2012) 1.443 Fuß (440 m)
JC Van Horne Bridge ( Campbellton, New Brunswick & Pointe-à-la-Croix, Quebec , Kanada, 1961) 1.247 Fuß (380 m)
Horace Wilkinson Bridge ( Baton Rouge, Louisiana , USA, 1968) 1,235 Fuß (376 m)
Tappan-Zee-Brücke ( South Nyack, New York & Tarrytown, New York , USA, 1955–2017) 1,212 Fuß (369 m)
Lewis and Clark Bridge ( Longview, Washington & Rainier, Oregon , USA, 1930) 1.200 Fuß (366 m)

Beispiele

Die Quebec Bridge hat die oben gezeigte allgemeine Struktur.
Die Vejle Fjord Bridge ist eine Betonbrücke, die im Freivorbauverfahren gebaut wurde.
Ehemalige östliche Spannweite der San Francisco-Oakland Bay Bridge
Howrah-Brücke, Kalkutta
Die Forth Bridge mit ihren drei Doppelauslegern.
Original 1938 Spannweite des Blue Water Bridge
Pulaski Skyway