Temperaturinduzierte, bleibende Verformungen von Brückensegmenten bei der Herstellung im Kontaktverfahren: Fid-Bau Portal

Temperaturinduzierte, bleibende Verformungen von Brückensegmenten bei der Herstellung im Kontaktverfahren

Abendeh, Ra'ed / Brockmann, Christian / Fischer, Oliver / Rombach, Günter A.

Segmentbrücken mit Hohlkastenquerschnitt sind aufgrund ihrer schnellen Errichtung und der ansprechenden Optik eine immer häufigere Bauform, allerdings nur außerhalb Deutschlands. Ein wichtiger Punkt für das Verlegen der Segmente und die Tragwirkung der fertigen Brückenfelder ist die Ausbildung der Fugen. Meist werden sie als Passfugen hergestellt, die in Deutschland verpflichtend mit Reaktionsharz verklebt werden müssen, bei hoher Passgenauigkeit technisch aber auch trocken ausgeführt werden könnten. Diese Genauigkeit lässt sich durch Herstellung im so genannten Kontaktverfahren oder Match-Cast-Verfahren erreichen. Dabei ist eine maßhaltige Schalung und eine umfangreiche Messüberwachung nötig. Verfahrensbedingte Einflüsse wie die Segmentverkrümmung (Bowing-Effekt) müssen beobachtet und mit geeigneten Gegenmaßnahmen minimiert werden. Am Beispiel der weltweit größten Segmentbrücke, dem 2001 fertiggestellten Bang-Na-Expressway in Bankok, wird über experimentelle und numerische Untersuchungen der temperaturinduzierten Verformungen der Hohlkastensegmente bei Herstellung im Kontaktverfahren berichtet. Beim Bau dieser 55 km langen Hochbrücke wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Massivbau und Baustofftechnologie der Universität Karlsruhe ein umfassendes Versuchsprogramm durchgeführt, das neben einem Belastungsversuch an einem vollständigen Brückenfeld im Maßstab 1:1 auch eine Versuchsreihe zur Herstellung der erstmals eingesetzten sehr schlanken Segmente umfasste. Geschildert wird der Ablauf der Segmentherstellung, das prinzipielle Entstehen der Segmentverkrümmung aufgrund des Abflusses der Hydratationswärme aus dem frischen Beton in das erhärtete Schalungssegment, das daraus resultierende Auftreten von Fugenspalten und die diversen Einflussfaktoren auf diese Effekte. Es wird festgestellt, dass zur Begrenzung der Auswirkungen alle Maßnahmen geeignet sind, die das Abkühlen des Schalungselements oder das Aufheizen des Betoniersegments minimieren. Während sich das Abkühlen mittels Abdeckplanen oder Heizkissen vermindern lässt, wobei letzteres zu einem entscheidenden Kostenfaktor werden kann, wird das Aufheizen zunächst über die Betonrezeptur gesteuert. Aber auch das Durchblasen der Hüllrohre der Querspannglieder mit gekühlter Luft ist denkbar. Die Verkrümmung kann in einem gewissen Rahmen auch durch Anordnung einer entsprechenden Quervorspannung rückgängig gemacht werden. Zur Betrachtung der Auswirkungen der gemessenen Verkrümmungen auf die Gebrauchstauglichkeit der Brücke wurde ein numerisches Modell erstellt. Festgestellt wurden große Druckspannungen an den Segmenträndern, während der Bereich zwischen den Stegen nahezu spannungslos bleibt. Allerdings führen die zeitabhängigen Betonverformungen zu einer Vergleichmäßigung der Spannungsverteilung. Ein Verzicht auf die Fugenverklebung kann anhand der theoretischen und praktischen Ergebnisse des Großversuchs befürwortet werden.