Hängebrücken [2]

[718] Hängebrücken sind dadurch gekennzeichnet, daß das Tragwerk derselben nach dem Prinzip der Hängewerksträger durch eine horizontal oder schräg geführte Verankerung an feste Stützpunkte angeschlossen ist, wodurch letztere einen[718] nach dem Innern der lichten Weite gerichteten Zug erfahren und auch in den Hauptteilen der Tragkonstruktion vornehmlich Zugspannungen auftreten. Als Konstruktionsmaterial kommt nur Eisen und Stahl in Betracht.

Die ersten eisernen Brücken sind als Hängebrücken erbaut worden. Es gehören zu diesen heute veralteten Ausführungen die aus der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts flammenden Kettenbrücken (unter welchen die Cliftonbrücke bei Bristol mit 214 m und die Donaubrücke zu Pest mit 203 m die größten Spannweiten besitzen) und die unversteiften Drahtseilbrücken (Saanebrücke bei Freiburg mit 273 m Spannweite) – durchwegs schlaffe Konstruktionen mit gar keiner oder nur wenig wirksamer Versteifung. Bei wechselnder ungleichmäßiger Belastung sucht die Kette oder das Seil dieser Brücken jene Form anzunehmen, welche der Gleichgewichtslage entspricht, und die Folge davon sind starke lotrechte Schwankungen der Fahrbahn unter einer bewegten Last, welche um so größer werden, je geringer die bleibende Belastung durch das Eigengewicht im Verhältnis zur zufälligen Belastung ist. Auch zeigen diese älteren Hängebrücken unter Zugrundelegung der jetzt üblichen Belastungsverhältnisse meist viel höhere Inanspruchnahmen, als bei den neueren Konstruktionen als zulässig erachtet wird. Dieser Umstand sowie konstruktive Mängel (ungleiche Längen der einzelnen Kettenstäbe und infolgedessen ungleiche Beanspruchung derselben, mangelhafte Anordnung der Auflagersättel), schlechte Erhaltung und das durch die fortwährenden Bewegungen bewirkte Ausschleifen und Schlottrigwerden der Kettenbolzen haben den Zustand der meisten bestehenden Kettenbrücken im Laufe der Zeit sehr verschlechtert und bei vielen zu Verstärkungen [4], [5] oder zu gänzlichem Umbau genötigt.

Heute werden nur solche Hängebrücken Systeme angewendet, welche sich als steife Konstruktionen darstellen, und es ist besonders in letzter Zeit im Zusammenhange mit Aufgaben der Ueberspannung großer Weiten diesem Brückensystem wieder mehr Aufmerksamkeit zugewendet worden.

Zu den Vorteilen des Hängebrückensystems gehören: die geringe Konstruktionshöhe, welche Eigenschaft es mit allen jenen Systemen teilt, deren Tragkonstruktion über der Fahrbahn liegt; die Freihaltung der seitlichen Aussicht und die geringe Behinderung des Querverkehrs auf der Brücke bei außerhalb der Tragwände gelegenen Fußwegen; das leichte Aussehen der Hängebrücke, welches sie bezüglich ihrer ästhetischen Wirkung den Bogenbrücken an die Seite stellt; die Möglichkeit, Stahl in Form von Draht, also ein Material von hoher Fertigkeit, zu den Hauptteilen der Hängeträger verwenden und dadurch sehr große Spannweiten erreichen zu können (nach angestellten Berechnungen wäre die praktisch ausführbare Grenze der mit einer Stahlkabelbrücke erreichbaren Spannweite 1320 m [6]); endlich die Möglichkeit, die Aufstellung ohne oder nur mit sehr sparsamer Anwendung fester Gerüste bewerkstelligen zu können.

Von den Einwänden, die gegen das rationell durchgebildete Hängebrückensystem geltend gemacht werden, ist wohl nur der von Belang, daß wichtige Teile der Eisenkonstruktion, die Verankerung, von deren gutem Zustande die Haltbarkeit der Brücke in erster Linie abhängt, einer regelmäßigen Untersuchung nur schwer zugänglich gemacht werden können.

Schon bei den älteren Konstruktionen der Hängebrücken war man bemüht, die durch ihre Schlaffheit bedingten vertikalen Schwankungen herabzumindern und in gewissen Grenzen zu halten und hat dies zu erreichen gesucht: a) durch Versteifung der Fahrbahn mittels Stärkerer Unterzüge oder durch Anbringung eines kräftigeren, meist in Form eines hölzernen Howeschen Trägers oder eines eisernen Gitters ausgebildeten Geländers; b) durch Anordnung gerader Hilfsseile, welche, von den Köpfen der die Kettenauflager tragenden Pfeileraufbauten in fächerförmiger Anordnung ausgehend, die gegen die Pfeiler zu gelegenen Teile der Fahrbahn mittragen und in ihrer Höhenlage fixieren sollen. Man findet diese Hilfsfeile insbesondere bei den amerikanischen Drahtseilbrücken angewendet; es wird dadurch eine Entlastung der Hauptkabel oder Ketten erzielt, weshalb man von dieser Anordnung auch bei der Rekonstruktion Schwacher Hängebrücken Gebrauch gemacht hat. Zu erwähnen wäre endlich noch c) die früher übliche Verbindung des Kabels durch Schräge Zug Seile mit dem Widerlager.

Hängebrücken können entweder bloß über eine Oeffnung oder durchgehend über mehrere Oeffnungen gespannt werden. Enthält die Brücke nur eine einzige Oeffnung, so werden auf den Landpfeilern über die Fahrbahn ragende Aufbauten, sogenannte Pylonen, angebracht, welche die Auflager der Hängeträger Stützen, und der auftretende Horizontalzug wird von schrägen Rückhalte- oder Spannketten aufgenommen, die vom Pylonenkopfe nach rückwärts zur Verankerung gehen. Nur bei ganz kleinen Brücken kann die Verankerung auch in den Pylonen selbst angebracht Sein. Schließen sich an eine Hauptöffnung Seitlich kleinere Landöffnungen an, die mit unabhängigen Tragkonstruktionen überspannt sind, so wird hierdurch kein grundsätzlicher Unterschied in der Anordnung der Hauptöffnung bedingt.

Erhält die Brücke ein über mehrere Oeffnungen reichendes Tragwerk, welches nur an den Endwiderlagern verankert ist, so würde zunächst eine Schlaffe Konstruktion (Seil oder Kette) unter einer gleichmäßigen Belastung (Eigengewicht) eine solche Gleichgewichtslage annehmen, daß sich die Pfeilhöhen der Kettenbögen wie die Quadratzahlen der Spannweiten verhalten. Eine ungleiche Belastung der einzelnen Oeffnungen würde bedeutende Formänderungen hervorrufen, vorausgesetzt, daß die Lager auf den Mittelpfeilern verschiebbar sind oder die Ketten über diese gleiten können. Eine schlaffe Konstruktion wäre demnach nur dann überhaupt anwendbar, wenn das Eigengewicht hinreichend groß ist, um keine zu großen Verschiebungen der Mittellager eintreten zu lassen. Im andern Falle bedingt die Anordnung eines über mehrere Oeffnungen kontinuierlichen Hängewerkes die Anwendung Steifer Träger. Diese werden aber auch nur Selten über mehr als drei Oeffnungen geführt, da mit wachsender Felderzahl der wirtschaftliche Vorteil der Anordnung von Hängeträgern schwindet und anderseits die Formänderungen zunehmen. Am häufigsten bietet sich der Fall dar, daß an eine große Mittelöffnung beiderseits[719] nur etwa halb so große Seitenöffnungen anschließen. Dann wird man in der Regel nur an den Mittelpfeilern die Auflager der Hängeträger über die Fahrbahn erhöhen, hingegen auf den Landpfeilern keine Pylonen aufstellen.

Bei den neueren Konstruktionssystemen versteifter Hängebrücken können die folgenden Anordnungen unterschieden werden:

1. Ketten- oder Kabelbrücken mit Versteifungsbalken. Das Tragwerk besteht aus einem nach der Seillinie hängenden Zuggurte, an welchen mittels Hängestangen eine Balkenbrücke (Blech- oder Fachwerksträger) angehängt ist (Fig. 1). Den Balkenträgern fällt die Aufgabe zu, die Formänderungen des Kettengurtes oder Kabels in jenen Grenzen zu halten, welche seiner elastischen Einbiegung entsprechen, so daß bei entsprechender Steifigkeit der Träger der Kettengurt seine Gleichgewichtslage auch bei wechselnder Belastung nur unmerklich ändern wird. Der Balkenträger verteilt auch eine ungleichmäßige Belastung über die ganze Spannweite der Kette so, daß die Spannungen der Hängestangen in jenem Verhältnisse bleiben, wie es die Gleichgewichtsform der Kette verlangt. Ueberspannt der Versteifungsträger bloß eine Oeffnung oder sind bei mehreren Oeffnungen die Versteifungsträger an den Auflagern unterbrochen oder als Gerberträger ausgeführt, so ist das System hinsichtlich der äußeren Kräfte einfach statisch unbestimmt. Durch Anbringung eines Mittelgelenkes im Versteifungsträger wird statische Bestimmtheit erreicht. Diese bereits 1860 von Schwarz vorgeschlagene Anordnung empfiehlt sich vom theoretischen Standpunkte; sie hat aber gewisse praktische Nachteile, größere Einsenkungen und bei gelenkloser Ausbildung des Zuggurtes das Auftreten vermehrter Biegungsspannungen in dem über dem Gelenke gelegenen Kabel- oder Gurtquerschnitte zur Folge. Aus diesem Grunde hat man bei den bisherigen Anwendungen dieses Brückensystems von der Anordnung eines Gelenkes im Versteifungsträger abgesehen. Ueberhaupt hat dieses Hängebrückensystem erst in neuerer Zeit durch die Entwicklung der Theorie (man sehe Literaturverzeichnis in [1]) eine richtige Grundlage erhalten.

Hervorragende Beispiele dieser Art von versteiften Hängebrücken sind die amerikanischen Kabelbrücken, insbesondere die beiden East-River-Brücken, und zwar die 1876 erbaute Brooklynbrücke und die 1903 vollendete Williamsburgbrücke. Die Hauptabmessungen dieser beiden derzeit größten bestehenden Hängebrücken sind nachstehend zusammengestellt:


Hängebrücken [2]

Während die Brooklynbrücke durch die ungleiche Lastverteilung auf die sechs Versteifungsträger und durch die Anordnung zahlreicher von den Pfeilerköpfen ausgehenden, geraden Hilfsfeile vielfach statisch unbestimmt ist, zeigt die Williamsburgbrücke (Fig. 2) viel größere Klarheit in der Gesamtanordnung und eine dem heutigen Stande der Theorie entsprechende Durchbildung dieses Brückensystems. Bemerkenswert ist auch der von einem Expertenkomitee amerikanischer Ingenieure aufgestellte Entwurf für die Ueberbrückung des Hudson mit einer Mittelöffnung von 981 m (Fig. 3) [7], gegenwärtig und wohl auch für eine weite Zukunft das großartigste Brückenbauproblem, das überhaupt nur mit Anwendung des Hängebrückensystems zu lösen ist. Der. Versteifungsträger ist bei diesem Projekte in der Mitte durch ein Gelenk geteilt. Hervorzuheben ist noch, daß die amerikanischen Anwendungen dieses Systems ausnahmslos auf der Verwendung von Drahtkabeln (aus parallelliegenden Stahldrähten, s. Kabel für Brücken) beruhen und daß hierzu Gußstahldraht von rund 12000 kg qcm Fettigkeit und 4% Längendehnung in Stärken von 4–6,5 mm benutzt wird [6]. Die Inanspruchnahme solcher Kabel wird mit 3000–3500 kg/qcm als zulässig erachtet.[720]

Die Frage, ob für dieses Hängebrückensystem Kette oder Kabel zu wählen ist, wird sich einerseits durch den Kostenvergleich, anderseits durch die Rücksichtnahme auf etwaige Ausführungserleichterungen, welche die eine oder andre Konstruktion bietet, beantworten lassen. Eine Kette wird auch dann, wenn sie aus Augenstäben und aus Material von höherer Fertigkeit hergestellt ist, schwerer als ein Stahlkabel. Zieht man jedoch den höheren Einheitspreis des Kabels in Betracht, so ergibt sich, daß für Spannweiten bis zu etwa 200 m die Kette gegenüber dem Kabel im allgemeinen noch im Vorteil ist. Rücksichten auf die Ausführung können aber Veranlassung geben, die Kette auch noch für größere Spannweiten anzuwenden (Elisabethkettenbrücke in Budapest, Fig. 4), doch wird dies nur dann wirtschaftlich zweckmäßig sein, wenn dazu Stahl von hoher Fertigkeit genommen wird.

In Europa hat dieses Hängebrückensystem unter Verwendung von Drahtseilen insbesondere in

Frankreich und in der Schweiz für leichte Straßenbrücken Anwendung gefunden. Deutschland besitzt in der 1898 erbauten Straßenbrücke zu Langenargen mit 72 m Spannweite ein modernes, gut konstruiertes Bauwerk dieser Art, und als bedeutendste Ausführung und zugleich als weitestgespannte Hängebrücke auf dem Kontinente ist die 1903 vollendete Elisabethkettenbrücke über die Donau in Budapest (Fig. 4) zu nennen (Mittelspannweite 290 m). Diese Brücke, ursprünglich von Kubler als Kabelbrücke projektiert, erhielt vier Ketten aus Martinflußeisen. Die Kettenglieder, welche bis zu 15 m Länge haben, sind aus Augenstäben zusammengesetzt, und zwar sind 19 und 20 Stäbe zu einem Gliede vereinigt. Die Stäbe lind 15–25 mm stark, 400–880 mm breit; sie wurden aus Breiteisen ausgefräst. Der Versteifungsträger hat in der Mitte die geringe Höhe von 4,75 m; er ist kontinuierlich über die Seitenöffnungen geführt und an den Endauflagern verankert. Das Trägersystem ist dreifach statisch unbestimmt. Die Pylonen, welche die Kettenauflager tragen, sind als Pendelstützen konstruiert.

Sonst ist dieses Brückensystem nur noch in einigen durch nachträgliche Einfügung von Versteifungsträgern verstärkten Kettenbrücken [4] vertreten; es hat aber in neuerer Zeit größere Beachtung gefunden und sind bei den Wettbewerben für die Rheinbrücken zu Bonn und Worms von der Maschinenfabrik Nürnberg gut durchgebildete derartige Projekte aufgestellt worden [10], [11].

Das Projekt »Bonner Wappen« für die Rheinbrücke bei Bonn weist eine Mittelöffnung von 225 m und zwei Seitenöffnungen von je 112,5 m Stützweite auf (Fig. 5). Die Versteifungsbalken sind Fachwerksträger, die an den Mittelpfeilern unterbrochen und horizontal verschiebbar gelagert sind. Das System ist einfach statisch unbestimmt. Die Kette besteht aus einer größeren Zahl von lotrecht gestellten Blechen, welche in den Anknüpfungspunkten der Hängestangen Bolzengelenke haben. In den Seitenöffnungen bildet die Kette einen Teil des Gurtes des Versteifungsträgers. Ueber die auf den Pylonen beweglich angeordneten Auflagersättel sowie auch in den Verankerungen sind die Ketten in Form von wagerechten Blechen geführt.[721]

Das Projekt »Eisenkette« für die Rheinbrücke zu Worms hat drei Stromöffnungen, zu 103 m, 116 m und 103 m, für welche versteifte Hängeträger mit kontinuierlich durchgehendem Versteifungsbalken gewählt sind. An diese schließen sich beiderseits noch je eine kleine Oeffnung von 35 m, über welche die Rückhalteketten zur Verankerung geführt sind. Die Träger dieser kleinen Oeffnungen stehen mit der Kette nicht in Verbindung. Die Auflager der Kette liegen bei den beiden mittleren Strompfeilern höher als auf den Landpfeilern. Bei den letzteren sind Rollenlager, bei den ersteren Pendelstützen auf sphärischen Lagern vorgesehen. Sonst ist die Konstruktion der Kette die gleiche wie bei dem vorbeschriebenen Entwürfe. Wegen des durchgehenden Versteifungsträgers ist das System dreifach statisch unbestimmt.

Die Anhängung der Fahrbahn bezw. der Versteifungsträger bei diesem Brückensysteme wird bei Kabelbrücken in der Regel durch Drahtseile bewerkstelligt, während bei Kettengurten Hängestangen aus Rundeisen oder mit steifem, aus Profileisen zusammengesetztem Querschnitte angewendet werden. Die Aufhängung erfolgt entweder an den verlängerten Querträgerenden (Budapester Brücke) oder am Obergurt des Versteifungsträgers (Rheinbrücken). Hängeseile oder Hängestangen müssen in ihrer Länge regulierbar sein. Zur Erhöhung der Horizontalsteifigkeit der Brücke werden die Kabel häufig in nach einwärts geneigte Ebenen gelegt; bei Ketten wird man durch Anordnung wenigstens einzelner steifer Hängestangen den Horizontalschwankungen der Fahrbahn entgegenarbeiten. Zwischen den Kabeln oder Ketten werden aber in der Regel keine Querverbindungen (außer zwischen den Pylonen) oder Windstreben angebracht, sondern letztere nur auf die Ebene zwischen den Untergurten der Versteifungsträger beschränkt.

2. Fachwerkshängebrücken. Das Tragwerk der in diese Gruppe einzureihenden Hängebrücken kann in allen Fällen als ein umgekehrter Fachwerksbogen aufgefaßt werden, dessen Widerlagspunkte eine kleine Horizontalverschiebung, hervorgerufen durch die Ausdehnung der Rückhalteketten oder durch die Formänderung der angrenzenden Felder, erfahren. Wie bei den Fachwerksbogen können auch bei diesen Hängeträgern drei Hauptformen unterschieden werden:

a) Träger mit ausgefachten Bogenzwickeln bezw. mit Ausfachung zwischen dem Kettengurte und dem annähernd wagerechten, in Fahrbahnhöhe gelegenen Untergurte (Fig. 5). Ersterer ist nach der Kettenlinie oder nach einer ihr nahekommenden Kurve (Parabel; oder Hyperbel) polygonal geformt und nimmt die Eigengewichts- und auch eine totale gleichmäßige Belastung nahezu allein auf; er wird bei nicht zu kleinem Verhältnis des Eigengewichts zur zufälligen Last überhaupt nur auf Zug beansprucht, so daß er auch als Kabel ausgeführt werden kann. Das letztere ist der Fall bei der von Barlow 1862 erbauten Lambethbrücke in London, welche die erste Anwendung dieses Trägersystems, allerdings in unvollkommener und nicht klarer Durchführung, darstellt.

Ein gut durchgebildetes Beispiel einer derartig versteiften Kabelbrücke zeigt der von der Maschinenfabrik Eßlingen aufgestellte Entwurf für die Rheinbrücke bei Bonn [10] (Fig. 6) mit einer Mittelöffnung von 212,8 m und zwei Seitenöffnungen von je 106,4 m Weite. Das parabolisch geformte Gußstahlkabel ist durch einfache Dreiecksausfachung mit dem annähernd horizontalen Untergurt in Verbindung gebracht. Die Auflagersättel auf den Pylonen sind horizontal beweglich. Das System dieser Hängeträger ist einfach statisch unbestimmt, und es war ein eigenartiger Montierungsvorgang in Aussicht genommen, um die Grenzspannungen im Untergurt und in den Ausfachungsstäben herabzusetzen. Es sollte nämlich zunächst an die Kabel das ganze Eigengewicht und die halbe Verkehrslast durch die Vertikalpfosten angehängt werden, die Schrägstäbe der Ausfachung sollten also erst dann eingezogen werden, wenn die fertige Brücke mit der halben Verkehrslast total belastet war. Es werden alsdann sämtliche Stäbe der Ausfachung und des Untergurtes bei wechselnder Belastung ebenso stark gedrückt wie gezogen, und es ist ihre größte Spannung gleich dem arithmetischen Mittel aus den beiden Grenzspannungen durch die volle Verkehrslast. Die Ausbildung der Knotenpunkte, welche derart sein muß, daß die Ausfachungsstäbe ihre Kräfte an das Kabel abgeben können, macht aber gewisse Schwierigkeiten, und es besteht dafür noch keine ganz befriedigende Lösung.

Von den ausgeführten Fachwerkshängebrücken mit genietetem, aus Blechen und Winkeleisen[722] zusammengesetztem Zuggurte sind zu erwähnen der 1869 von Schmick erbaute Steg über den Main zwischen Frankfurt und Sachsenhausen, mit einer Mittelöffnung von 82 m, und die Brücke über die Elbe bei Loschwitz (schematische Skizze in Fig. 7). Dieses letztere, 1893 von Köpcke errichtete Brückenbauwerk ist nicht nur durch seine namhaften Dimensionen, sondern auch durch mehrfache konstruktive Einzelheiten von besonderem Interesse. Die Mittelöffnung hat 146,68 m, die beiden Seitenöffnungen haben je 61,76 m Weite. Die Pfeilhöhe der Mittelöffnung ist 24 m. Der obere Zuggurt hat in der Mittelöffnung die Form einer Hyperbel, in den Seitenöffnungen ist er nach einem Kreisbogen gekrümmt. Der Untergurt ist gerade. Die Ausfachung ist als zweiteiliges System mit durchweg geneigten Stäben ausgeführt, und beträgt die Querträgerentfernung fast durchweg 3,86 m, die Knotenweite der Ausfachung gegen die Mittelpfeiler hin aber 7,72 m, so daß hier die zwischen den Knotenpunkten liegenden Querträger mittels Hängeeisen an den Kreuzungspunkten der Gitterstäbe aufgehängt wurden. Die Hängeträger haben gleich jenen der Frankfurter Brücke ein Mittelgelenk, sind sonach hinsichtlich der angreifenden Kräfte vollkommen statisch bestimmt. In dem Gelenke sind die beiden Gurtungen vollständig zusammengeführt, dasselbe ist sonach in die Ebene der Fahrbahn bezw. Windverstrebung gelegt, was für die Horizontalsteifigkeit der Brücke von großem Werte ist. Zur Aufnahme der Vertikalkräfte und zur Herstellung der erforderlichen Widerstandsfähigkeit gegen Biegung in dem in der Tragwandhöhe sehr reduzierten Mittelteile ist daselbst ein gerader Versteifungsträger angebracht (nach Köpckes System [13]), der natürlich über dem Mittelgelenk unterbrochen ist, wobei aber beide Teile durch zwei kreuzweise befestigte vertikale Federplatten (s. Gelenke) so verbünden sind, daß eine Uebertragung der bei unsymmetrischer Belastung auftretenden Vertikalkräfte stattfindet. Später hat man sich veranlaßt gesehen, auch noch die Obergurte der beiden Hälften des Versteifungsträgers durch ein übergreifendes eingeklemmtes Horizontalblech auf Reibung zu verbinden, um insbesondere kleinere Schwingungen hintanzuhalten, ohne in die Konstruktion eine wesentliche statische Unbestimmtheit zu bringen. Die Pylonen sind mit den Trägern der Mittelöffnung in fester Verbindung und bilden deren Endständer; sie sind auf Rollenlager gestellt und am oberen Ende mit den Trägern der Seitenöffnung wieder mittels Federgelenken verbunden. Eigenartig ist ferner die Verankerung [12]. Sie ist so ausgeführt, daß sie in allen Teilen vollkommen zugänglich ist. In einer geräumigen Kammer des Widerlagermauerwerks liegt eine hebelartig wirkende Ankerkonstruktion, welche mit ca. 1500 t Schlacke und Roheisen beladet ist und hierdurch den Zug der Hängeträger aufnimmt bezw. in einen Schub im Stützpunkte des Hebels umsetzt. Natürlich ist, um der wechselnden Größe des Horizontalzuges infolge Belastung Rechnung zu tragen, das Ende des Ankerhebels nicht freischwebend, sondern nach unten und auch nach oben gestützt; die Ankerbelastung ist aber so hoch bemessen, daß ein Druck nach aufwärts nur bei einer kaum vorkommenden Vollbelastung der Brücke auftreten würde.

Von Brückenentwürfen, welche dieses Hängeträgersystem anwenden, ist besonders das Pfeuffersche Projekt für die Ueberbrückung der Donau in Budapest mit einer Oeffnung von 316,3 m zu erwähnen [9]. Die Träger haben ein Mittelgelenk in Form eines Doppelscharniers, indem die in der gleichen Vertikalebene liegenden Bleche der beiden Zuggurthälften mittels Laschen und zweier Gelenkbolzen verbunden sind, außerdem aber noch ein dritter schwächerer Bolzen nur zwischen die Enden der beiden Gurthälften eingesetzt ist, um die vertikalen Scherkräfte aufzunehmen.

Die Auflagerung der Träger auf den Mittelpfeilern und Pylonen kann nach den in Fig. 811 skizzierten Anordnungen erfolgen. Nach Fig. 8 sind die Obergurte mittels Bolzengelenks an ein auf den Pylonen verschiebbares Lager A angeschlossen und die Untergurte mit dem Knotenpunkte des Endfaches horizontal beweglich gelagert (Frankfurter Hängesteg). Anstatt dieser Auflagerung kann der Untergurt, der aber über den Mittelpfeilern immer zu trennen ist, mit seinen Endknoten nach Fig. 9 unmittelbar an den Aufhängebolzen A angehängt sein. Fig. 10 zeigt die Anordnung der Loschwitzer Brücke. Die Pylonen sind mit der Mittelöffnung fest verbunden und bilden deren Endständer, die unten auf einem beweglichen Lager aufstehen, während die Träger der Seitenöffnung mit jenen der Mittelöffnung nur am oberen Ende der Pylonen (hier durch ein Federgelenk) in Verbindung sind. Endlich stellt Fig. 11 die Anordnung nach dem Projekt der Donaubrücke dar. Die Pylonen sind als Pendeltürme ausgeführt, an welche jedoch die Untergurte der Träger nicht fest angeschlossen sind. Untersuchungen über günstigste Verhältnisse der Knotenweiten und der Trägerhöhen unter dem Mittelgelenk in [1].

Bei großen Spannweiten ergeben sich bei diesem Trägersysteme an den Pfeilern lange Ausfachungsstäbe, und es erscheint daher die zuerst von Lindenthal bei seinem Projekte für[723] die Brücke über den St. Lorenz-Strom zu Quebec angewandte und auch für die dritte Hängebrücke über den East-River (Manhattanbrücke) in Vorschlag gebrachte Trägerform als zweckmäßig, bei welcher durch geradlinige Abbiegung des Untergurtes die größte Trägerhöhe ungefähr im Viertel der Spannweite, also dort entsteht, wo auch die größten Biegungsmomente unter der Verkehrslast auftreten. Das Projekt der Manhattanbrücke (Fig. 12) zeigt eine Mittelöffnung von 448 m und zwei Seitenöffnungen von je 220,9 m. Es sind bei einer Gesamtbrückenbreite von 37,2 m vier Tragwände angeordnet. Zwischen den beiden mittleren Tragwänden liegt eine 12 m breite Straßenfahrbahn, während zwischen den äußeren Tragwänden in zwei Etagen je zwei Eisenbahngleise, im ganzen acht, angeordnet sind. Der Obergurt ist als Gelenkkette aus Augenstäben gebildet, und es ist dafür Nickelstahl von hoher Fettigkeit (7000 kg/qcm) in Aussicht genommen. Die Pylonen sind als Pendelpfeiler konstruiert. Es ist aber bisher noch nicht entschieden, ob die Brücke, deren Pfeiler bereits im Baue sind, nach diesem Projekte oder als Kabelbrücke mit Versteifungsbalken ausgeführt werden wird.

b) Sichelförmige Hängeträger mit einem Mittelgelenk. Dieses statisch bestimmte System ist durch die Monongahelabrücke bei Pittsburg und durch die Towerbrücke in London in hervorragender Weise vertreten. Es entspricht einem umgekehrten Dreigelenkbogen mit im Scheitel und an den Kämpfern zusammengeführten Gurtungen.

Bei dem ersterwähnten Bauwerke (Fig. 13), einer Straßenbrücke von 243,8 m Spannweite des Mittelfeldes, ist der kettenförmige Untergurt nach der Stützlinie des Eigengewichtes geformt, so daß im unbelasteten Zustand der Brücke die Versteifungskonstruktion keine Beanspruchung erfährt. Letztere besteht aus zwei geraden Balken, welche die. Obergurte der Träger bilden und in der Mitte untereinander und mit der Kette scharnierförmig verbunden sind. Zwischen Ober- und Untergurt ist ein doppeltes Fachwerk eingeschaltet.

Die sichelförmigen Hängeträger der Towerbrücke [13] (Fig. 14) haben bei einer Stützweite von 90,4 m unsymmetrische Form mit ungleich hoch liegenden Aufhängepunkten. Ober- und Untergurt sind sichelförmig gekrümmt, wodurch die Stützlinie für die totale Belastung mehr in die Mitte zwischen beide Gurte gebracht und eine annähernd gleiche Beanspruchung in diesen erzielt wird. Ueber der durch eine Klappbrücke geschlossenen Mittelöffnung sind die Hängeträger der beiden Seitenöffnungen durch ein horizontales Zugband verbunden, so daß die Brückentürme nur den von der Verkehrsbelastung einer Oeffnung herrührenden Horizontalzug aufzunehmen haben. In der Höhe dieses Zugbandes ist dann noch ein horizontaler Steg angebracht, der den Fußgängerverkehr während des Offenseins der Klappbrücke vermittelt.

c) Hängeträger mit Doppelketten oder parallelen Gurtungen, die durch Gitterwerk miteinander verbunden sind. Diese Träger entsprechen in ihrem statischen Verhalten dem Bogenträger mit Kämpfergelenken, wenn die beiden Gurte am Auflager über den Pylonen miteinander vereinigt sind. Im andern Falle, wenn die beiden Gurte oder Ketten getrennte Auflager und Rückhalteketten haben, erhöht sich, in gleicher Weise wie beim eingespannten Bogen, die Zahl der statischen Unbestimmtheiten auf drei. Dieses System ist, auf Kettenbrücken angewendet, schon 1842 von Wendelstadt an der Neckarbrücke bei[724] Mannheim und 1860 und 1864 von Schnirch bei zwei über den Donaukanal in Wien führenden Brücken zur Ausführung gebracht worden. Infolge von Mängeln in der Dimensionierung und konstruktiven Ausgestaltung haben sich jedoch diese Ausführungen nicht bewährt, und es besteht derzeit von diesen versteiften Kettenbrücken nur mehr die Aspernbrücke in Wien, welche aber auch bald einem Neubau Platz machen wird.

Von modernen Anwendungen wäre ein theoretisch und konstruktiv interessantes Projekt der Nürnberger Maschinenfabrik für die Rheinbrücke bei Worms [13] (Motto »Hessen und bei Rhein«) zu erwähnen. Dasselbe wendet zur Ueberspannung dreier Oeffnungen Ketten aus hochkantig gestellten Blechen an, welche ihre Versteifung durch eine darüber hängende, mit flacherem Pfeil geführte Versteifungskette erhalten. Letztere hat die Ausbildung eines hängenden, genieteten Gitterbogens mit parallelen Gurtungen. Die tiefer hängende Tragkette und die Versteifungskette sind nur durch Hängestangen verbunden, an den Auflagern über den Pfeilern aber in einem gemeinschaftlichen Aufhängebolzen vereinigt. Das System ist vierfach statisch unbestimmt (Horizontalzug der durchgehenden Versteifungskette und in einer jeden Tragkette der drei Oeffnungen). – Hierher gehört ferner das bedeutsame Lindenthalsche Projekt für das bereits oben erwähnte Problem der Ueberbrückung des Hudson [14] (Fig. 15). Dasselbe nimmt eine Mittelöffnung von 944,5 m und zwei Seitenöffnungen von je 548,6 m Weite an. Der Ueberbau hängt an vier Stahldrahtkabeln, welche, paarweise übereinander hängend, durch Ausfachung zu je einem hängenden Bogenfachwerksträger mit parallelen Gurtungen vereinigt sind. Die Pfeilhöhe der Kabel ist 94 m, ihr Vertikalabstand 19,8 m. Die Konstruktion dieser Kabel ist ganz eigenartig geplant. Sie sollen nicht aus parallel von einer Verankerung zur andern laufenden Drähten hergestellt werden, sondern aus einzelnen selbständigen Gliedern, die, von Knotenpunkt zu Knotenpunkt reichend, mittels Gelenkbolzen in Verbindung gebracht sind, derart, daß jedes Kabel eigentlich aus vier übereinander liegenden Kabelketten gebildet ist (s. Kabel). Von den gewaltigen Dimensionen des Bauwerks gibt es eine Vorstellung, daß der Durchmesser eines fertigen Kabels mit der Umhüllung rund 4 m beträgt, Die Brückenkabel werden auf den beiden Mittelpfeilern von je zwei Stahltürmen getragen, die eine Höhe von rund 160 m über Hochwasser erhalten. Zur Erzielung größerer statischer Bestimmtheit ist nur das untere Kabel beweglich aufgelagert und mit dem oberen Kabel durch ein Gelenkviereck verbunden (Fig. 16). In der Verankerung sind beide Kabel durch einen gemeinschaftlichen Bolzen an die Ankerkette angeschlossen. Das System ist solcherart, wenn von der Unbestimmtheit der Ausfachung und dem noch zu erwähnenden besonderen Versteifungsträger abgesehen wird, einfach statisch unbestimmt. Dieser Versteifungsträger, Fachwerksträger von rund 20 m Höhe, ist in seiner Wirkung nicht eigentlich als ein solcher behandelt, sondern bloß ein Verteilungsträger, dessen Steifheit aber einen Zuschuß zur Steifigkeit der ausgefachten Kabelbogen bildet. Seine Gurtungen sind aber hauptsächlich für die Windverstrebung berechnet, welche als horizontale Gitterträger in der Ebene der beiden Gurte der Versteifungsträger angeordnet sind. Die Brücke, welche zur Ueberführung von acht Eisenbahngleisen projektiert ist, erfordert im Ueberbau ein totales Stahlgewicht von 95500 t, in den Türmen und in den Verankerungen von 39160 t, daher insgesamt 134660 t. Ihre Kosten sind ohne Einlösung des Baugrundes auf 21 Millionen Dollar veranschlagt.

3. Hängebrücken mit geraden Tragketten. Bei diesem System wird ein Balkenträger in einzelnen Punkten durch je ein Dreieckshängwerk bezw. durch gerade Zugbänder gestützt (Fig. 17). Um die Schlaffheit der langen Zugbänder, welche unter der Belastung schädliche Schwankungen in der Höhenlage der Aufhängepunkte des Balkens zur Folge haben würde, zu beheben, ist noch eine schwache polygonale Kette oder ein Drahtseil angebracht, welches aber nur die Aufgabe hat, die geraden Tragketten zu stützen. Beispiele der Anwendung dieses Systems sind die 1868 von Ordish-Lefeuvre erbaute Franz-Josefs-Brücke über die Moldau in Prag (Fig. 17) und die 1872 vollendete Albertbrücke über die Themse in London. Die an diesen Brücken gemachten Erfahrungen sind jedoch keine günstigen. Das System ist mehrfach statisch unbestimmt, und es können zufolge Dehnung der Tragketten und durch Temperaturwirkung, wenn darauf nicht gebührend Rücksicht genommen wird, leicht Ueberanstrengungen des Balkenträgers eintreten. Die Prager Brücke mußte 1898 einer durchgreifenden Rekonstruktion unterzogen werden, bei der die ursprünglich aus Stahlblechen gebildeten, hoch beanspruchten Zugbänder durch Drahtseile ersetzt und auch sonstige Verstärkungen an den Blechbalken und an der Fahrbahn angebracht wurden. – Ueber die konstruktive Anordnung der Verankerungen (s.d.).[725]


Literatur: [1] Handbuch der Ingenieurwissenschaften, II, Brückenbau, 5. Abt., 13. Kap., Theorie der eisernen Bogenbrücken und der Hängebrücken, bearbeitet von J. Melan; 14. Kap., Konstruktion der Hängebrücken, desgl., 3. Aufl., Leipzig 1905 (daselbst auch ausführliche Literaturangabe.) – [2] Heinzerling, Die Brücken der Gegenwart, I, Heft 5, Die eisernen Hängebrücken, Aachen 1880. – [3] Boulogne, Construction des ponts suspendus modernes, Annales des ponts et chaussées 1886, I. – [4] Zampis, Die Verkeilung der Rudolfskettenbrücke in Wien, Zeitschr. d. österr. Ingen.- u. Arch.-Vereins 1888. – [5] Weingärtner, Auswechslung von Kettengliedern an der Egerbrücke in Ellbogen, Oesterr. Monatschrift für den öffentl. Baudienst 1895, S. 181. – [6] Report of board of engineer officiers as to maximum Span practicable for Suspension bridges, Washington 1894. – [7] Report of board of engineers upon New York and New Jersey Bridge, Washington 1894. – [8] Die East-Riverbrücke zwischen New York und Brooklyn, Journal of the American Society of civ.-eng. 1877; Scientific American 1873, 1876, 1877; Deutsche Bauztg. 1870, 1873, 1876, 1878 und 1880; Engineering 1873, 1876, 1877, 1878, 1879, und in den meisten andern Fachzeitschriften von den gleichen Jahrgängen. – [9] Der Wettbewerb für die Erbauung zweier Donaubrücken in Budapest, Zentralblatt der Bauverwaltung 1894, ferner Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1894. – [10] Der Wettbewerb für eine fette Rheinbrücke bei Bonn, besprochen von Th. Landsberg im Zentralblatt der Bauverwaltung 1895, Nr. 3–13, und von Zschetsche in der Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1895. – [11] Der Wettbewerb für eine fette Straßenbrücke über den Rhein bei Worms, besprochen von Th. Landsberg im Zentralblatt der Bauverwaltung 1896, und von Luck in der Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1896. – [12] Kopeke, C., Ueber Hängebrücken mit drei Gelenken, Zeitschr. d. Arch.- u. Ingen.-Ver. zu Hannover 1888, S. 29. – [13] Die Towerbrücke, Zentralblatt der Bauverwaltung 1893, Engineering. – [14] Die North-Riverbrücke, besprochen von J. Melan, Zeitschr. d. österr. Ingen.- u. Arch.-Ver. 1895, S. 365; ferner Vortrag von G. Lindenthal in den Verhandlungen des Vereins für Eisenbahnkunde in Berlin 1896. – [15] Die Williamsburgbrücke, Engin. News 1896, 1897, II, 1898, I, 1899, I, 1901, 1902, 1903; Zeitschr. des Vereins deutscher Ingenieure 1896, 1901, 1902, 1904, S. 1213. – [16] Bohny, Theorie und Konstruktion versteifter Hängebrücken, Leipzig 1905.

Melan.

Fig. 1.
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Fig. 2a.
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Fig. 16., Fig. 17.
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Quelle:
Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 4 Stuttgart, Leipzig 1906., S. 718-726.
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