Project:
Contact:
Object:
Lenne valley bridge
Type:
New replacement bridge
Location:
State:
Germany
Architect:
Materials:
Hebetec Engineering AG 🔗 (Shifting technique)
Published:
baublatt 13/2021
Pages:
20 - 23
Content:
[article]      
 

Querverschub einer Autobahnbrücke bei Hagen

Fetter Schlitten

Dank ausgereifter Schweizer Technik wurde bei Hagen in Deutschland eine fast kilometerlange Autobahnbrücke als Ganzes erfolgreich um knapp 20 Meter seitlich verschoben. In Deutschland war dies die bislang längste Brücke, die auf diese Weise bewegt wurde.
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Exakt 984,5 Meter lang ist der Ersatzneubau der Lennetalbrücke, welcher mit der Technik der in Hindelbank ansässigen Hebetec Engineering AG um genau 19,15 Meter in einem Stück zur Seite geschoben wurde. Nunmehr nimmt die Stahlverbundbrücke die Position der im Vorfeld abgebrochenen früheren Autobahnbrücke der A45, der so genannten Sauerlandlinie, ein. Es war in Deutschland die bislang längste Brücke, die auf diese Weise als Ganzes bewegt wurde, entsprechend aufwändig waren hierfür die vorbereitenden Arbeiten. Das berichtet Michael Neumann, verantwortlicher Projektleiter für die "Die Autobahn GmbH des Bundes" in einem Interview, das er dem baublatt gab. Von Hagen aus koordinierte er das Projekt, das 2017 mit dem Rückbau der alten Brücke und der teilweisen Sprengung der Pfeiler seinen Fortgang nahm. Das Großprojekt währte zu diesem Zeitpunkt allerdings schon weitaus länger, da zuvor der jetzt verschobene westliche Überbau neben dem Bestandsbauwerk auf Behelfsunterbauten errichtet worden war. Über diesen Überbau floss auch während des Abbruchs des Bestandsbauwerks und des Neubaus der östlichen Bauwerkshälfte in Endlage der Verkehr in beide Richtungen.
Nach Fertigstellung des östlichen Überbaus und aller endgültigen Unterbauten konnte der Verkehr auf diesen verlegt werden und die zuerst errichtete Bauwerkshälfte in ihre endgültige Lage quer eingeschoben werden. Die temporären und die endgültigen Pfeiler waren dabei in ihren Kopfbereichen mit einer horizontalen Spange aus Stahlbeton verbunden, auf der jeweils eine stählerne Verschubbahn montiert war. Die 13, maximal 22 Meter hohen endgültigen Pfeiler bestehen aus aufeinander gesetzten, schachtringartigen Betonhalbfertigteilen, die in Dorsten von der Fuchs Fertigteilwerke GmbH vorproduziert wurden. Sie bildeten einen verhältnismäßig dünnen Hüllkörper aus Beton, indem sodann die Bewehrung eingebaut und der schlussendlich mit Ortbeton vergossen wurde.
Technische Grundidee
Grundsätzlich ähnelt die Technik des Brückenquerverschubs dem klassischen Taktschiebeverfahren im Brückenbau, wie etwa beim Hochmoselübergang im baublatt 5/2020 vorgestellt. Der Brückenkörper wird mittels zahlreicher Stahllitzen, die von hydraulischen Pressen angezogen werden, etappenweise vorangeschoben. Der Brückenhohlkasten gleitet dabei auf temporären Lagern bis zu seiner endgültigen Position. Die reibungsarme Bewegung wird ermöglicht durch in diese Lager integrierte Teflonkissen sowie mit Hilfe von Unmengen technischen Fetts – einer Art teflonhaltiger Vaseline. Der Querverschub erforderte dennoch erhebliche Voruntersuchungen, da hier auf eine Länge von annähernd einem Kilometer jede noch so marginal erscheinende unterschiedliche Zugkraft zu einer unabsichtlichen Verformung des Brückenhohlkastens und damit zu einer Verkantung oder gar zu Rissen hätte führen können.
Auf allen 13 Pfeilern und auch auf beiden Widerlagern wurde je eine Zugeinheit montiert, die unter anderem aus einer stählernen Verschubbahn mit einer Länge von circa 20 Metern und einer Breite von 1.200 Millimetern bestanden. Darauf glitt ein mit Teflonpolstern ausgestatteter Stahlschlitten, der zu seiner Führung seitlich an der Verschubbahn heruntergezogen war. Während des Zugmanövers achteten Techniker durchgehend auf eine ausreichende Fettschicht auf den insgesamt 15 Gleitsystemen. Ausgeführt wurde der Verschub mit 15 Hydraulikaggregaten, die jeweils mittig vor die Verschubbahn an die finalen Betonpfeiler montiert waren.
Kompensation von Seitenwind
Ergänzt wurde diese Anordnung von sechs weiteren Hydraulikaggregaten, die an jedem zweiten Pfeiler in Gegenrichtung angebracht waren. Mit ihnen wurde eine leichte Gegenspannung aufgebaut, um eine absolut gleichmäßige Kraftverteilung über den gesamten Brückenkörper hinweg sicherzustellen. Dadurch sollten unkalkulierbare Seitenwindeffekte vermieden werden. Denn eine knapp 1000 Meter lange Brücke, an der bereits eine durchgehende, 4,50 Meter hohe Lärmschutzwand montiert ist, kann selbst bei einer moderaten Windstärke wie ein Segel wirken.
Materialforschung
Neben unkalkulierbaren Wettereinflüssen sollten natürlich materialindizierte Unwägbarkeiten so weit wie möglich ausgeschlossen sein. Bei der Klärung dieser Fragen brachte sich die Hebetec Engineering AG mit einer umfassenden Materialforschung ein, was letztlich den mit dem Brückenbau beauftragten Generalunternehmer, die Hochtief AG, zur Beauftragung des Schweizer Unternehmens bewog. So wiesen die Hebetec- Techniker nach, dass der Verschub nicht ausschließlich mit Edelstahl, sondern auch mit herkömmlichem Stahl ausführbar wäre. Dabei müssten die Stahlflächen nicht zwingend vollständig blank, sie könnten auch schon leicht angelaufen sein. Allein Roststellen wären zu vermeiden. Diese banal erscheinenden Erkenntnisse führten anhand der Projektgröße zu relevanten Kosteneinsparungen. Bei der Materialwahl "Stahl statt Edelstahl" ist das leicht nachzuvollziehen. Baustellenbedingt waren die Lager und Schlitten nur schwer perfekt vor dem Wettergeschehen zu schützen. Diese Materialwahl ermöglichte den Technikern ein größeres Zeitfenster für die abschließende Korrosionsprüfung aller mechanischen Bauteile. Sie musste nicht mehr zwingend am eigentlichen Verschubtag erfolgen.
Messtechnische Überwachung
Von großer Bedeutung beim Brückenverschub war eine begleitende, sich gegenseitig kontrollierende Überwachung. Auf dem Überbau selbst war die Kommandozentrale eingerichtet. Von hier aus wurden mit einem Zentralcomputer die Kräfte der 15 Hydraulikaggregate und der sechs Gegenzugaggregate gesteuert, die diese insgesamt 21 Zugmaschinen aufbrachten. Daran angeschlossen war ein Lasermesssystem, das den gleichmäßigen Brückenverschub kontrollierte. Dazu war an jeder Achse ein Laser aufgebaut, der kontinuierlich die Distanz zum Ende der Verschubbahn erfasste. Daraus ergab sich die aktuelle Position und die Bewegungsgeschwindigkeit der Brücke an jedem Zugaggregat.
In Ergänzung dazu überwachten unterhalb der Brücke mehrere Vermessungsingenieure den Brückenverschub mit ihren Messgeräten. Sie achteten insbesondere auf mögliche Torsionen des Brückenkörpers und hätten diese sofort an ihre Leitstelle übermittelt.. Eine erkannte Komplikation hätte sofort zum Stopp des Verschubs geführt.
Lagerwechsel
Da einerseits der Verkehr auf der bereits fertig gestellten Brückenhälfte den Verschub nicht behinderte und dieser andererseits auch keine Gefahr für den laufenden Verkehr darstellte, konnte der Verschub Anfang März 2021 ohne Autobahnsperrung erfolgen und war nach knapp sieben Stunden durchgeführt.
Damit ist der Brückenneubau aber bei Weitem noch nicht abgeschlossen. Zunächst wurden die Verschubbahnen demontiert und der Brückenhohlkörper auf seine endgültigen Lager gestellt. Grundsätzlich sind die Lager aller modernen Brücken als Verschleißteile ausgelegt, die mit verhältnismäßig geringem Aufwand getauscht werden können. Dieser Vorgang geschieht tagtäglich und wird kaum bemerkt, da er in der Regel ohne Brückensperrungen auskommt. Dazu können die Brücken von ihren Pfeilerköpfen mittels Hydraulikpressen um wenige Zentimeter angehoben werden – ein Prinzip, das dem eines Wagenhebers ähnelt. Wie bei einem Auto kann dies nicht an jeder Stelle der Brückenkonstruktion erfolgen. Auch hier gibt es bestimmte Ansatzpunkte, um den Brückenkörper oder den Pfeilerkopf nicht zu beschädigen. Nach dem Anheben kann das beschädigte Lager – in der Regel eine etwa quadratmetergroße Stahlkonstruktion – vom Pfeilerkopf heruntergezogen und ein neues Lager eingeschoben werden.
Dieses generelle Austauschprinzip erklärt die oft anzutreffenden, übergroßen Pfeilerkopfflächen, die meist eine große Horizontalfuge bildend, mittig nur ein unscheinbares Lager aufweisen. Statt dass die Pfeilergeometrie auf diesen Lagerpunkt fokussiert ist, weitet sie sich meist pilzartig auf und orientiert sich vielfach an Kantenlinien des Brückenkastens.
Bei der neuen Lennetalbrücke geschahen diese Arbeiten in den Wochen nach dem Rückbau der stählernen Verschubbahn. Parallel dazu erfolgte der Endausbau der Fahrbahn. Hierbei wurden insbesondere die Brückenzufahrten mit den fahrbahnintegrierten Übergangskonstruktionen angelegt, die den jahreszeitlichen Dehnweg der Brücke ausgleichen. Schließlich wurden die 13 temporären Brückenpfeiler, auf denen der Hohlkasten in Seitenlage gefertigt wurde, abgerissen.
Ausblick
Die Lennetalbrücke der A45 wird täglich von rd. 90.000 Fahrzeugen benutzt. Der Neubau der Autobahnbrücke hat 179 Mio. Euro gekostet und wird im Sommer 2021 in Nutzung gehen.
Robert Mehl, Aachen