Reduktion der Schienenauszüge durch eine nichtlineare Berechnung und die Optimierung der Gründung
Kreuzungsbauwerk Barmbek
Reduktion der Schienenauszüge durch eine nichtlineare Berechnung und die Optimierung der Gründung
- Fakten
- Essay
Bauwerk:
- Bauwerkstyp:
- Eisenbahnbrücke
- Baujahr:
- 2015 - 2016
- Lage:
- Hamburg, Stadtteil Barmbek
- Konstruktion:
- Stabbogenbrücke
- DB-Strecke:
- 1241 Hamburg Hbf – Poppenbüttel, km 8,056 (S-Bahnstrecke)
- Abmessungen:
Brückenlänge: 100,6 m
Brückenbreite: 12,5 m
Konstruktionshöhe: 20,7 m
- Inbetriebnahme:
- 2016
Tätigkeiten:
- Berechnung der Gleis-Tragwerksinteraktion und Konzeption der Gründung für die Festpunktsicherung
- Gründungsoptimierung
Leistungszeitraum:
2013
Das Bauwerk
Im Hamburger Stadtteil Barmbek überquert die zweigleisige S-Bahnstrecke eine eingleisige Güterumgehungsbahn. Wegen des schlechten Bauzustands musste das ehemalige Kreuzungsbauwerk ersetzt werden. Bedingt durch das enge Baufeld und die erforderliche Aufrechterhaltung des Verkehrs während der Bauzeit wurde durch die DB AG eine 100 m lange Stabbogenbrücke entworfen.
Die Interaktion zwischen Gleis und Tragwerk
Bei der vorhandenen Ausgleichslänge von 100 m werden die Effekte aus der Gleis/Tragwerks-Interaktion maßgebend für den Entwurf sowohl des Tragwerks und der Unterbauten als auch für die Auslegung des Oberbaus. Um gleichzeitig die Anzahl von Schienenauszügen zu minimieren und die von den Unterbauten abzutragenden Kräfte zu reduzieren, mussten in einem iterativen Arbeitsprozess die Interaktion zwischen Gleis und Tragwerk berechnet und die Gründungseigenschaften optimiert werden.
Eine innovative Lösung zur Absicherung der Festpunktsteifigkeit
Der Schlüssel für die erfolgreiche Lösung war die Ausbildung eines steifen Widerlagers am Festlager des Stabbogens zur Reduzierung der Bauwerksverschiebungen für den Bremslastfall. Aufgrund der schlechten Baugrundverhältnisse konnte mit der geplanten Tiefgründung nicht genügend Horizontalsteifigkeit im Festpunkt aktiviert werden. Zur Erhöhung der horizontalen Steifigkeit wurde deshalb eine rückwärtige Ankerwand aus Stahlbeton im Hinterfüllbereich angeordnet und mit dem Widerlager über Stahlbetonbalken verbunden. Über diese Wand werden in den Hinterfüllbereichen sowohl Druck- als auch Zugkräfte aus dem Bauwerk eingeleitet. Die baugrundseitigen Nachweisführungen und Steifigkeitsermittlungen wurden an einem 3D-Praxismodell erarbeitet und die Ergebnisse in eine nichtlineare Schienenspannungsberechnung integriert. Mit dieser baulich einfachen Lösung konnte die erforderliche Festpunktsteifigkeit trotz extrem schlechter Baugrundeigenschaften erreicht werden. Der Einbau von teuren und wartungsintensiven Schienenauszügen wurde auf eine Achse beschränkt.