Zoeken in Bruggen

Uitvoeringsmethoden staal- beton Bruggen

Dr. ing. A. Romeijnjun 01 01

Bij de bouw van bruggen werd in het verleden meestal slechts één materiaalsoort gebruikt; het waren óf stalen óf betonnen bruggen. De materiaaleigenschappen van beton en staal zijn echter zeer verschillend. Het ligt daarom voor de hand om bij het ontwerpen het materiaal te kiezen waarvan de eigenschappen het best tot hun recht komen. Tegenwoordig past men daarom in één brugconstructie in toenemende mate zowel staal als beton toe.
jun 01 02aIn dit artikel worden de uitvoerings- en montagemethoden van staalbetonnen rijdekken van spoorbruggen en bruggen voor gewoon verkeer beschreven. Daarna worden als voorbeeld de spoorbrug bij Nootdorp, de Eilandbrug bij Kampen en de Prins Clausbrug in Utrecht behandeld.

Uitvoeringsmethoden betonnen rijvloerjun 01 02b

De constructiemethode, de wijze waarop de betonnen rijvloer zelf wordt gemaakt, en de montagemethode, de wijze waarop de rijvloer aan de hoofddraagconstruc-tie wordt gekoppeld, kan in sterke mate de bouwkosten, bouwsnelheid en functionaliteit beïnvloeden. Daarom is het voor beide methoden belangrijk te weten wat de voor- en nadelen zijn. Hierbij moet gedacht worden aan een scala van aandachtspunten.
Bij de constructiemethode kunnen we de volgende mogelijkheden onderscheiden. Volledig in het werk gestort beton, gedeeltelijk prefab beton en volledig prefab beton. Daarnaast speelt de afweging van wel of niet voorspannen van het beton een rol.
Parameters, die van invloed zijn op de keuze van de wijze van aanbrengen van de rijvloer zijn onder andere de afhankelijkheid van het weer; de mogelijkheden voor transport; de investeringskosten en arbeidsintensiviteit bij het gebruik van bekisting; de gewenste bouwsnel-heid; eisen ten aanzien van de duurzaamheid; de wijze van aansluiting tussen ligger en rijvloer; tijdelijke onder-steuningsvoorzieningen; extra wapening voor samen-werkende delen.
Bij de montagemethode moet gelet worden op de spanningsverdeling ten gevolge van de montage; de gewenste stortvolgorde of plaatsingsvolgorde van de (onderdelen van de) rijvloer en de gewenste verbindings-volgorde van de stalen en betonnen onderdelen.
jun 01 03aVeelal wordt voorafgaand aan het aanbrengen van de rijvloer de gehele staalconstructie incl. deuvels geplaatst. Door de hoge loonkosten ten opzichte van de materiaalkosten is het wenselijk te streven naar een weinig arbeidsintensieve staalconstructie in plaats van een constructie die qua materiaalverbruik optimaal is. Dit heeft tot gevolg dat het aantal bijkomende voorzie-ningen als stabiliteitsverbanden en verstijvingsplaten tot een minimum wordt beperkt. Bijkomend voordeel is dat het totale conserveringsoppervlak afneemt en inspectie wordt vergemakkelijkt. jun 01 03b
Ten aanzien van het aanbrengen van de betonnen rijvloer zijn de volgende belangrijkste uitvoeringsme-thoden te onderscheiden:
a. in het werk gestorte rijvloer
b. inhijsen van prefab rijvloerelementen
c. schuiven van betonnen rijvloer over stalen liggers.

a. In het werk gestorte rijvloer
jun 01 04De voordelen hiervan zijn het eenvoudige transport, de eenvoudige aanpassing van doorsnede vorm, varianten in stortvolgorde en de verbindingsvolgorde tussen staal en beton, gelijkmatige schuifverbinding over ligger-lengte, duurzame verbinding tussen stalen bovenflens en betonnen rijvloer en doordat de betonplaat één ge-heel vormt, is er geen extra wapening nodig om verschil-lende delen te laten samenwerken. Nadelen zijn de weersafhankelijkheid. Met andere woorden geen gecon-ditioneerde uitharding, de vereiste bekistingconstructie en de relatief lange bouwtijd: bekisten, wapenen en storten op de bouwplaats.jun 01 05

De bekistingconstructie kan zijn:
1. van tijdelijke aard
2. verloren bekisting
3. bekisting opgenomen in het brugdek
(gedeeltelijk prefab betonnen rijvloer).

1a Bekistingconstructie van tijdelijke aard:
conventionele constructie
1b onderhangen ligger
1c verrijdbare constructie

jun 01 06De bekisting wordt afgesteund op de stalen hoofddraag-constructie. De eenvoudigste wijze van aanbrengen van beton is de methode waarbij de rijvloer achtereen-volgens in moten wordt gestort en de bekisting telkens een moot wordt opgeschoven.

2. Verloren bekisting
De gebruikskosten van een dergelijke bekisting zijn hoog en veelal zijn extra ondersteuningsvoorzieningen nodig voor bijvoorbeeld uitkragingen en in verband met de grootte van de overspanning tussen de hoofdliggers.

3. Bekisting opgenomen in het brugdek
De afstand tussen de stalen liggers wordt overbrugd door bijv. breedplaatvloeren, die naast het feit dat ze bekisting zijn, tevens constructief meewerken. Met andere woorden er is veel extra wapening nodig om de verschillende delen constructief samen te laten werken.jun 01 07

b. Inhijsen van prefab rijvloerelementen
Deze uitvoeringswijze wordt gebruikt waar sprake is van grote hart op hart afstanden van de hoofdliggers en/of sterk uitkragende rijvloeren. De sparingen opgenomen in de rijvloerelementen stroken met de posities van de deuvels op de staalconstructie. Na plaatsing van de elementen komt de verbinding tussen staal en beton tot stand door de sparingen en de voegen tussen de prefabelementen vol te storten met krimpvrije mortel.
De voordelen zijn de relatief korte bouwtijd, fabricage in de fabriek, er zijn varianten mogelijk in de volgorde van plaatsen van de prefab elementen en de verbin-dingsvolgorde tussen staal en beton. De nadelen zijn de geconcentreerde locatie van schuifverbindingen, de wapening om prefab elementen te koppelen, maat-toleranties en de spleet tussen staal en beton.

jun 01 08c. Schuiven van betonnen rijvloer over stalen liggers
De rijvloer wordt vanaf het land over de liggers geschoven. De rijvloerelementen kunnen prefab worden aangeleverd of nabij het landhoofd “geconditioneerd” wor-den gestort. De twee meest voorkomende varianten worden hieronder toegelicht.

C1 Schuiven van betonnen rijvloer over stalen liggers
Het aanbrengen van de deuvelverbinding in de spa-ringen geschiedt na plaatsing van de rijvloer. Vervolgens worden de sparingen aangestort. Nadelen hierbij zijn het op de bouwplaats moeten aanbrengen van de deu-vels en de geconcentreerde krachtsoverdracht tussen staal en beton.jun 01 09

C2 Aanbrengen van de deuvelverbinding voor het schuiven.
De sterkte in dwarsrichting wordt verzorgd door geconcentreerde wapening, geplaatst in het gedeelte tussen de sparingen. Beide varianten hebben het nadeel dat de volgorde waarin de rijvloer wordt opgebouwd niet kan worden gevarieerd, en de verbinding tussen staal en beton pas kan worden geactiveerd nadat de gehele rijvloer is geplaatst.

Montagemethoden betonnen rijvloer

jun 01 10In tegenstelling tot betonnen bruggen en stalen brug-gen kunnen staalbeton bruggen, in het bijzonder de rijvloer, op een groot aantal verschillende manieren worden gemonteerd. De achtergrond van de verschil-lende montagemethoden wordt gevormd door het feit dat trek in de betonnen rijvloer ongewenst is en de span-ningsverdeling in gerede toestand van de brug sterk door de wijze van monteren van de rijvloer kan worden gestuurd. De trekspanning in het beton veroorzaakt scheurvorming waarmee de duurzaamheid van de rijvloer en de onderliggende constructie wordt vermin-derd en afname van de stijfheid van de samengestelde staalbeton doorsnede.jun 01 11
De meest voorkomende oplossing van dit probleem is het toelaten maar beperken van de scheurwijdte door middel van de wapeningskeuze en het enigszins voor-spannen van de rijvloer, eventueel door het hanteren van een bepaalde montagemethode.

Omdat de uiteindelijke spanningsverdeling in de staalbeton doorsnede, en dus ook de kosten, sterk wordt beïnvloed door de bouwmethode, is het zinvol te weten welke methode het meest geschikt is. Met andere woorden het is voor een verantwoord ontwerp van een staalbetonbrug te beseffen dat de interactie tussen constructie en montage belangrijk is voor de spanningsverdeling. Immers, de spanningen vóór en ná het tot stand brengen van de deuvelverbinding moeten worden gesuperponeerd. In geval van een plaatliggerbrug met een hoog gelegen betonnen rijvloer (een voorbeeld hiervan is gegeven in fig. 11) zijn de volgende belangrijkste montagemethoden te onderscheiden:

jun 01 12 jun 01 14

jun 01 13 jun 01 15
a) bepaalde stortvolgorde
b) inzet van hulpsteunpunten
c) opgelegde steunpuntverplaatsing
d) bepaald tijdstip van deuvelactivering
e) voorspannen in langsrichting
f) combinatie van de punten a t/m e.

In onderstaande beschouwing wordt ervan uitgegaan dat de stalen hoofddraagconstructie reeds is geplaatst.jun 01 16
a. Bepaalde stortvolgorde
De traditionele methode is het ter plaatse, op een verrijdbare bekisting, storten van achter elkaar liggende moten. Het nadeel hierbij is dat bij tussensteunpunten, veroorzaakt door het storten van betonmoten nadat het beton bij het tussensteunpunt reeds is gestort, grote trekspanningen in het beton kunnen optreden.
De verschillende te onderscheiden belastingswijzen (fase 0 – fase 6) voor een ligger doorgaand over drie steun-punten staan afgebeeld in fig. 13.
De bijbehorende vijf belastingsgevallen zijn:
LC1 eigengewicht stalen ligger
LC2 eigengewicht onverhard beton
LC3 eigengewicht verhard beton
LC4 eigengewicht bekisting
LC5 overige nuttige belasting (personeel, materiaal, materieel)

Een aangepaste stortvolgorde, de tussensteunpunten als laatste, kan een aanzienlijke reductie van de trek-spanning in het beton opleveren. Echter, er zijn meer handelingen met bijv. de bekisting nodig, waardoor de bouwtijd toeneemt.

jun 01 17b. Inzet van hulpsteunpunten
Hiermee wordt de staalspanning in de bouwfase gereduceerd. Nadat het beton is verhard worden de hulpsteunpunten verwijderd en ontstaat een nieuw evenwicht.
Twee montagemethoden zijn te onderscheiden:
• ondersteund met opbuiging van de staalconstructie
• ondersteund maar spanningloos.

Voor de situatie dat er geen hulpsteunpunten worden gebruikt vormt het gewicht van het onverharde beton, dat geen stijfheid kent en waardoor de deuvelwerking niet actief is, een belasting op enkel de staalconstructie.
Ondersteund, met opbuiging in de staalconstructie
Als de stalen ligger door middel van de ondersteuning wordt opgebogen, zal deze vervorming leiden tot trek in de bovenflens van de stalen hoofddraagconstructie en dus ook in het overgangsgebied van staal naar beton. Na verharding van de betonnen rijvloer en verwijdering van de ondersteuningen zal een nieuw evenwicht ontstaan. De spanningen in de stalen hoofddraagconstructie verminderen en het eigen gewicht van de staalbeton brug zal worden gedragen door de staalbeton constructie. Het beton wordt dan op druk ‘voorgespannen’.
Ondersteund maar spanningsloosjun 01 18
Bij deze uitvoeringswijze wordt de staalconstructie over de volle lengte ondersteund zonder opgedrongen vervorming. Tijdens de montage ontstaan dan nauwe-lijks spanningen in de stalen liggers. Na het verwijderen van de ondersteuningen (hulpsteunpunten) veroorzaakt het totale gewicht van de staalbeton brug spanningen in de staalbeton doorsneden. De ondersteuningen wor-den pas verwijderd wanneer de staalbeton constructie volledig samenwerkt.
In fig. 18 wordt het effect van de het toepassen van hulpsteunpunten toegelicht door de invloed op de spanningen in een staalbeton doorsnede te laten zien. Het geval waarbij geen hulpsteunpunten zijn toegepast is tevens getoond, zodat er een goede vergelijking mogelijk is. Na verwijderen van een tussensteunpunt moet de oplegreactie als permanente belasting aan de constructie worden toegevoegd.
c. Opgelegde steunpuntverplaatsing
Voor een statisch onbepaald systeem kan de spannings-verdeling sterk worden beïnvloed door vijzelen en aflaten van (tussen)steunpunten. Drie montage-methoden zijn te onderscheiden:
• vijzelen van alle tussensteunpunten en na activering deuvelwerking aflaten van deze middenopleggingen
• het beurtelings vijzelen en aflaten van de tussen-steunpunten
• aflaten van de eindsteunpunten en na activering deuvelwerking vijzelen van deze steunpunten.
De mate waarin de spanningsverdeling wordt beïnvloed is sterk afhankelijk van de toegepaste vijzelhoogte.
jun 01 19Aflaten van middenopleggingen
Bij liggers op drie of vier steunpunten is het mogelijk de betonnen rijvloer te storten op de stalen bovenflens van de staalconstructie waarvan de middenopleggingen omhoog zijn gevijzeld. Hierdoor ontstaat een trekvoor-spanning in het bovenste gedeelte van de staalcon-structie. Na het storten en verharden van het beton worden de middenopleggingen afgelaten, waardoor een voorspanning (druk) in het beton ontstaat. Een na-deel is dat door krimp en kruip een deel van die voor-spanning weer verloren kan gaan, maar het uiteindelijke resultaat blijft voordelig voor de spanningen in het beton.
Een bijkomend voordeel is dat deze methode een reduc-tie van de onderflenzen ter plaatse van de midden-opleggingen mogelijk maakt.
Beurtelings opvijzelen en aflaten van middenopleggingen:
Voor bruggen met veel steunpunten bestaat de vol-gende methode: de eerstvolgende oplegging waar nog geen beton is gestort wordt omhoog gevijzeld. Nadat het gedeelte boven de oplegging is gestort en verhard (tot aan de helft van de volgende overspanning), wordt het steunpunt afgelaten en wordt het volgende steunpunt opgevijzeld. Dit wordt bij de gehele brug toege-past. Ook hier verdwijnt een deel van het effect (druk-spanning in het beton) door krimp en kruip.
Opvijzelen van eindopleggingen:jun 01 19a
De werking is dezelfde als bij de twee eerder besproken methoden, echter nu worden, in plaats van de midden-opleggingen, de eindopleggingen eerst afgelaten en na het storten en verharden van beton opgevijzeld. Voor doorgaande bruggen over meerdere steunpunten (meer dan drie) heeft deze methode weinig effect op de trekspanningen van de betonnen rijvloer ter plaatse van de middenopleggingen van de brug. Voor een brug met drie steunpunten is het resultaat van deze methode gelijk aan die van de methode waarbij het middensteunpunt wordt afgelaten.
d. Bepaald tijdstip van deuvelactivering
Tijdens storten van het beton worden inkassingen opgenomen waar groepen deuvels aanwezig zijn. Nadat het beton verhard is worden deze inkassingen volgestort, waarmee een constructieve samenwerking tussen staal en beton wordt bereikt. Trek in het beton kan alleen worden veroorzaakt door belastinggevallen als krimp, temperatuursprong en veranderlijke belasting. De groepering van deuvels veroorzaakt lokaal grote afschuifkrachten.
jun 01 20e. Voorspannen in langsrichtingjun 01 20a
Een traditionele methode is het toepassen van een inwendige of uitwendige voorspanwapening. Een in Nederland ontwikkelde, nog niet in de praktijk toegepas-te methode is de staalbeton brug met pompvoeg. Uit-gangspunt van dit concept is het gebruik van prefab-elementen en een twee-assige drukvoorspanning. Bij dit concept (afb. 20), worden prefabelementen, in dwarsrichting reeds van voorspanwapening voorzien, onderling van een voegbuis voorzien. Na plaatsing van alle elementen wordt de buis onder hoge waterdruk gebracht. De elementen hebben hierbij een eenzijdige vaste oplegging en zijn in verticale richting gefixeerd tegen opwippen.
jun 01 21Door de hoge druk, bijv. 400 bar, vervormt de buis en duwt daarmee de prefab elementen opzij. Door de zijdelingse verplaatsing ter plaatse van een liggeruiteinde te verhinderen door de platen aan de stalen ligger te verankeren, wordt een drukkracht in het beton en een trekkracht in de stalen ligger geïntroduceerd. Deze trekkracht grijpt excentrisch aan, waardoor een gunstig opbuigend moment optreedt. Hierdoor is men in staat slanker, en dus lichter, te construeren. Om de druk te behouden wordt de voeg als volgt gevuld:
A. de ruimte boven en onder de voegbuis wordt met een speciale hoge-sterkte mortel gevuld
B. na verharding wordt de druk in de voegbuis afge-laten, waarna de hoge-sterkte mortel in de voeg de druk overneemt
C. tenslotte wordt het water in de buis vervangen door een mortel en deze mortel wordt onder druk geplaatst, zodanig dat een min of meer gelijkmatige drukverdeling over de volledige voeghoogte ontstaat.jun 01 22
Door te letten op de voor- en nadelen van de verschil-lende montagemethoden met betrekking tot het spanningsbeeld kunnen alternatieven worden bedacht - combinatie van hiervoor aangehaalde montageme-thoden - waarbij de spanningen in beton en staal gunstige waarden hebben. Een voorbeeld hiervan is door eerst de velden te storten, daarna ter plaatse van de steunpunten te storten en toepassen van een hulp-steunpunt in het midden van de overspanningen.

jun 01 23

Rekenvoorbeeld.

Een analyse, gebaseerd op eurocode gegevens, van de invloed van de verschillende montagemethoden is gegeven op de spanningsverdeling (t=0) in een staal-beton brug. De afmetingen van de beschouwde brug is gegeven in afb. 22. De gehele brug heeft dezelfde staal- en betondoorsnede en het scheurvormingseffect van het beton(C50/60) wordt voor deze verkennende analyse niet meegenomen. De in rekening gebrachte belastingen zijn die ten gevolge van het eigen gewicht van het staal en beton, de bekisting en onvoorzien (materiaal en personen).
Aangepaste stortvolgorde
Variant 1.1: storten van achter elkaar liggende moten
Variant 1.2: eerst de velden storten en daarna boven het steunpunt (zie afb. 23 links)
Variant 1.3: eerst boven het steunpunt storten en daarna ter plaatse van de velden (zie afb. 23 rechts).

jun 01 24
Uit afb. 24 blijkt dat variant 1.2 het gunstigst is. De trekspanning in het beton blijft beperkt tot 3.6 N/mm2. Aan de bovenkant van de stalen ligger ter plaatse van het middensteunpunt bedraagt de spanning 434 N/mm2.
Toepassing van hulpsteunpunten
Variant 2.1: tien hulpsteunpunten per overspanning (zie afb. 25 links)

jun 01 25
Variant 2.2: één hulpsteunpunt per overspanning
(zie afb. 25 rechts).
Uit afb. 26. blijkt dat variant 2.2 het gunstigst is. De trekspanning in het beton blijft beperkt tot 9.8 N/mm2. Aan de onderkant van de stalen ligger ter plaatse van het middensteunpunt bedraagt de spanning 160 N/mm2. Gelet op de verschillen in uitkomst heeft het weinig zin veel hulpsteunpunten in te zetten.

jun 01 26
Toepassing van opgelegde steunpuntsverplaatsing
Variant 3.1: tussensteunpunt omhoog vijzelen met 0.1m (zie afb. 27 links)

jun 01 27
Variant 3.2: tussensteunpunt omhoog vijzelen met 0.5m
Variant 3.3: tussensteunpunt omhoog vijzelen met 1.0m
Variant 3.4: Begin- en eindsteunpunt aflaten met 0.1m (zie afb. 27 rechts).
Uit afb. 27 blijkt dat de vijzelhoogte die moet worden toegepast sterk afhankelijk is van de gewenst druk-spanning in het beton. Omdat door effecten als kruip en krimp, de rustende belasting en de mobiele belasting, in de definitieve fase, trekkrachten in de betonnen rijvloer ter plaatse van het middensteunpunt ontstaan, moet de vijzelhoogte daarop worden aangepast en zal dan circa 0.5m bedragen, variant 3.2. De staalspanning vormt dan echter nog wel een probleem, daar deze oploopt tot 531 N/mm2 ter plaatse van het tussensteunpunt. De benodigde maximale vijzelkracht is in dat geval 442 ton, wat in de praktijk geen enkel probleem vormt. Omdat vijzels meestal een maximale vijzelhoogte van 25cm hebben moet de brug wel een keer door andere vijzels worden overgepakt om 50cm op te kunnen vijzelen.

jun 01 28

Een totaal overzicht van de resultaten voor de hiervoor beschreven varianten alsmede de resultaten behorende bij de varianten:
Tijdstip deuvelactivering:
4.1 deuvels achteraf activeren nadat beton is verhard
4.2 deuvels activeren na storten
Combinatie van bouwmethoden:
5.1 velden eerst storten, daarna de steunpunten en toepassen van een hulpsteunpunt ter plaatse van de middens van de overspanningen, afb. 29 links
5.2 hulpsteunpunten in het midden van de over-spanningen en omhoog vijzelen van het tussensteunpunt met 0.5m (hulpsteunpunten aanbrengen nadat het tussensteunpunt om-hoog is gevijzeld), afb. 29 rechts

jun 01 29
5.3 omhoog vijzelen van het tussensteunpunt met 0.1m en velden eerst storten, daarna boven de steunpunten, zie afb. 30 links
5.4 omhoog vijzelen van het tussensteunpunt met 0.5m, velden eerst storten boven het tussen-steunpunt en toepassen van een hulpsteunpunt ter plaatse van het midden van de overspan-ningen, afb. 30 rechts

jun 01 30
Het spanningsbeeld in de staalbeton constructie is niet het enige criterium om een keuze te maken tussen de verschillende montagemethoden. Ook de bouwsnelheid en, daarmee samenhangend, de kosten spelen een grote rol. Het kan soms beter zijn een montagemethode toe te passen waarbij grote krachten optreden (meer en/of hoogwaardiger materiaal nodig) maar waarbij de montage eenvoudig en snel kan plaatsvinden (geen of weinig hulpconstructies), dan een montagemethode waarbij de optredende krachten klein zijn, maar een ingewikkelde en langdurige montage nodig is (veel hulpconstructies). In tabel 1 staan de vier beste varianten tezamen met de varianten behorende bij combinaties van verschillende bouwmethoden, beoordeeld op de gevolgen van de gebruikte montagemethoden op het spanningsbeeld en de bouwsnelheid.

jun 01 tabel

jun 01 31 jun 01 31a

Eerste voorbeeld: Nootdorp spoorbrug

jun 01 32

De Nootdorp spoorbrug nabij Den Haag over de rijksweg Utrecht – Den Haag is uitgevoerd als boogbrug met trekband en heeft een overspanning van 125 m. De brug, opgeleverd in 2004, is bestemd voor enkelsporig treinverkeer, afb. 32. Zowel de boog , de koppelstaven (verband) tussen de bogen en de bovenflens van de hoofdligger is uitgevoerd als buisprofiel. De rijvloer is samengesteld uit een prefab betonvloer dik 175 mm opgelegd op de onderflens van de stalen hoofdligger (glijdend met behulp van roestvaststaalplaat) die als bekisting werkt voor het daarop in het werk gestorte beton dik 375 mm, afb. 33.
Zoals toegelicht in afb. 34 is ruimte aanwezig tussen de betonnen rijvloer en het lijf van de hoofdligger.
Deze ruimte is pas volgestort nadat de rijvloer over de volle lengte is voorgespannen. Met andere woorden het voorspanverlies eventueel veroorzaakt door verzet vanuit de staalconstructie is minimaal (enkel wrijving).
In afb. 35 zijn de voorspankabels alsmede de wapening in de vloer te zien. Een aanzicht van de voorspankkabels (kopse einde van de rijvloer) is gegeven in afb. 36. Voor de lastinleiding van de spatkracht uit de boog in de rijvloer is een einddwarsdrager opgenomen, afb. 37. Voor opsluiting van ballastbed zijn randstroken als 3e stort aangebracht, afb. 33.

jun 01 33 jun 01 34

jun 01 35 jun 01 36

jun 01 37 jun 01 38

jun 01 39 jun 01 tabel2

Tweede voorbeeld: Staal-beton Tuibrug Kampen

De asymmetrische tuibrug, opgeleverd in 2003, heeft een totale lengte van ruim 400 m en een pyloonhoogte van ca. 100 m (70 m boven de rijvloer). De brug heeft een hoofdoverspanning van 150 m, opgehangen aan tuikabels geplaatst hart op hart 14,5 m, en een zijoverspanning van 90 m, afb. 38, [2,3]. jun 01 40
Voor uitbalanceren van de belasting veroorzaakt door eigengewicht en verkeer is aan het uiteinde van de zij-overspanning de fundering als contragewicht ontworpen, de eindverankeringskabels zijn hierin opgenomen. De pylonen zijn opgebouwd met behulp van een klimkist (secties van 3 m met een bouwtijd van 4 dagen) en het hangende deel van de brug volgens het zogenaamde uitbouwprincipe. De pylonen zijn massief uitgevoerd tot een hoogte van 3 m boven het dek. Daarboven is de doorsnede hol en ovaalvorming. De hoofdoverspanning is uitgevoerd met prefab stalen liggersecties lang 14,5 m, zie fig. 39 met daarop geplaatst prefab betonplaten B65m dik 250 mm. De dwarsdragers t.p.v. een kabelaansluiting zijn zwaarder uitgevoerd. De afmetingen van de stalen liggers staan samengevat in tabel 2. Voor de zijoverspanning, voorzien van een tussensteunpunt, is gewerkt met in het werk gestort en voorgespannen beton B65 met een doorsnede zoals getekend in afb. 38. Voor besparing van gewicht zijn 8 sparingen met een diameter van 0,9 m opgenomen. In het resterende deel van de doorsnede zijn 9 groepen met in totaal 30 voorspankabels aangebracht. Zonder dit tussensteunpunt zou de gewenste dikte van de rijvloer onvoldoende zijn.

jun 01 bouw
Bij een staal-beton doorsnede neemt over de tijd gezien veroorzaakt door krimp en kruip de drukspanning in het beton af, en dus neemt de staalspanning toe. Door de toepassing van prefab betonplaten minimaal 90 dagen oud is deze herverdeling van spanning veel meer beperkt waardoor de staalspanning max. 35 N/mm2 toeneemt in de tijd. De betonplaten worden ondersteund door de stalen dwarsdragers h.o.h. 3,625 m gelegen tussen twee stalen hoofdliggers. Op de dwarsdragers zelf zijn stiftdeuvels geplaatst zodat na vullen van de stortnaden sprake is van een staal-beton dwarsdrager. Waar mogelijk is in de fabriek reeds beton gestort op de bovenflens van de stalen liggers. Hiermee is voor bij transport extra stijfheid van de deksectie verkregen en een groot gedeelte van het tijdsafhankelijk gedrag is gepasseerd op moment van uitvoering op locatie. Voor de bouw van de hoofdoverspanning zijn als eerste de twee stalen ligger secties ter plaatse van de pyloon geplaatst (hoofdliggers + dwarsdragers geassembleerd: aangevoerd over water). Vervolgens is de rijvloer uitgebouwd door telkens het erbij plaatsen van een sectie die tot het moment van aan elkaar vast gelast zijn tijdelijk is opgehangen aan een driehoekvormig stalen montageframe. Na vast gelast zijn wordt het montageframe verwijderd, de tuikabels aangebracht waarvan de helft van de strengen onder spanning komt te staan, de prefab betonplaten, aangevoerd over water, aangebracht en vervolgens worden de stortnaden gevuld en de overige strengen gespannen. Als laatste is een bitumineuze slijtlaag aangebracht. De rijvloer is ter plaatse van de pyloon door middel van een betonnen dwarsdrager voorzien van blokdeuvels volledig ingeklemd aan de pyloon. Nadat de gehele rijvloer is aangebracht zijn kabelkrachten gemeten en is het alignement in kaart gebracht. De opgemeten vervormingen lagen binnen de 35 mm afwijking t.o.v. engineering gegevens wat als heel goed kan worden aangemerkt. Voor nagenoeg de hele lengte van de brug is het beton permanent op druk belast (normaalkracht-horizontale component uit tuikabels). Alleen nabij de eindoplegging hoofdoverspanning is een zone van trek in de rijvloer (weinig normaalkracht met negatief moment: daartoe extra wapening in de prefab betonplaten aangebracht). De prefab betonplaten zijn gewapend zonder extra voorspanning. Bij op trek belast zijn van het beton is het ontwerpcriterium scheurwijdte meegenomen.

Onderstaande fotoreeks [4] geeft nadere uitleg over de bouw van de brug.

jun 01 fabrikage

jun 01 aanbrengen

Derde voorbeeld: Prins Clausbrug in Utrecht

De brug, verkeersverbinding over het A’dam-Rijnkanaal tussen Utrecht en Vinex-locatie Leidsche Rijn, is uitgevoerd als een asymmetrische tuibrug met een hoofdoverspanning van 150 m en een zijoverspanning (backspan) van ca. 80 m, zie afb. 40, [5].jun 01 40a
De rijvloer van de hoofdoverspanning van de brug is over een afstand van ca. 80 m men een tussensteunpunt doorgezet als aanbrug.

De totale brug, gelegen tussen de stramienassen 1 – 6 is schematisch toegelicht in afb. 41.
De rijvoer is opgebouwd uit een stalen frame (hoofdlig-gers met dwarsdragers hart op hart gem. 4485 mm) die vanaf transport over water in secties zijn ingehesen (langsdeling over de breedte van de rijvloer). De afme-ting van een sectie is gebaseerd op transportmogelijk-heid. Vervolgens zijn prefab betonplaten met een dikte van 130 mm en maximale afmeting van 6050 x 4650 mm aangebracht. Daarop is vervolgens beton gestort met een dikte van 120 mm zodat uiteindelijk een rijvloer-dikte van 250 mm is verkregen met volledige constructie-ve samenwerking met het staal. De prefab betonplaten en het in het werk gestorte beton zijn in B55 uitgevoerd. De rijvloer is voorzien van een asfaltlaag van 120 mm.
Voor de beeldvor-ming van de op-bouw van de rij-vloer worden wat afdrukken van teke-ningen gegeven.

jun 01 41

jun 01 42

jun 01 43

jun 01 44

jun 01 uitvoering

[1] Tekeningen beschikbaar gesteld door Jaco Reusink, Gemeentewerken Rotterdam.
[2] Structual Engineering International 1/2003. Eiland Bridge, Kampen, The Netherlands. C. Kuilboer, RWS-Tilburg.
[3] IABSE 1999. Probabilistic FE analysis of a cable stayed composite bridge. A. de Boer, P.H. Waarts.
[4] Foto’s en tekeningen beschikbaar gesteld door C. Drijkoningen-Konijnenburg, Bouwdienst RWS-Zoetermeer.
[5] Alle foto’s en tekeningen zijn beschikbaar gesteld door Ir. K Kamp van Holland Railconsult.

Download hier het artikel in pdf-formaat logo pdf

Submit to FacebookSubmit to TwitterSubmit to LinkedIn