Bau der Superlative

Europas größte Brückenbaustelle

26. Juni 2019

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Norman Röw von der ­GSI – Gesellschaft für Schweißtechnik International referierte auf der nationalen ema-Tagung 2019 über den Bau der Hochmoselbrücke, die voraussichtlich im Herbst dieses Jahres dem Verkehr übergeben werden soll. Wer sich nach guter und traditioneller deutscher Ingenieurkunst sehnt, dürfte hier auf seine Kosten kommen.

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Baustelle der Hochmoselbrücke; Quelle: sunset man - stock.adobe.com

Baustelle der Hochmoselbrücke; Quelle: sunset man – stock.adobe.com

Die Arbeiten an diesem Bau der Superlative wurden nach langer Vorplanung im Herbst 2011 mit dem Widerlager Hunsrück begonnen. Für die Brücke (Bild) wurden zehn Pfeiler gebaut, die zwischen 20 m und 150 m hoch sind. Jeder dieser Pfeiler steht auf einer Einzelgründung aus mehreren Bohrpfählen und jeweils einer Bohrkopfplatte. Die zehn Stahlbetonpfeiler haben Höhen von 20,78 m bis 150,72 m. Am Pfeilerkopf haben die Pfeiler eine Abmessung von 3,9 m mal 12 m.

Die weiteren ­Daten:

  • Beton 30.000 m3
  • Betonstahl 4000 t
  • Gesamtlänge 1702,4 m
  • Fahrbahnplatte 29,0 m
  • Stützweiten der elf Felder betragen zwischen 104,76 m und 209,52 m.

Die Hochmoselbrücke ist eine Balkenbrücke, deren Fahrbahnplatte orthotrop ist. Was bedeutet das? Eine orthotrope Platte ist ein im Brückenbau als Fahrbahnplatte verwendetes Bauelement, das aus einer Baustahlplatte besteht, die auf der Unterseite mit aufgeschweißten Stahlprofilen in Längs- und Querrichtung versteift ist.

Gebaut wurde die Brücke im sogenannten Taktschiebeverfahren. Dabei montiert ein Team von Fachkräften den Brückenüberbau Stück für Stück aus riesigen, vorgefertigten Stahlteilen hinter dem Widerlager auf der Hunsrückseite. Sobald mehrere Teilstücke, die sogenannten »Schüsse«, einer bestimmten Länge fertig sind, werden sie mit Hilfe von hydraulischen Pressen über die Pfeiler geschoben. Danach werden wieder neue Schüsse angebaut. Damit beim Verschub die einzelnen Teilstücke nicht mit den Pfeilern zusammenstoßen, zieht man die Köpfe der Schüsse mit Hilfe des 640 t schweren und 80 m hohen Hilfspylon hoch (Bild). Dieser Vorgang wiederholte sich 13-mal, bis die Brücke auf der Eifelseite ankam.

Um die Problematik der großen horizontalen Lasteinleitung an den Pfeilerköpfen zu umgehen, wendete man ein spezielles, dezentrales Taktschiebeverfahren an. Dabei werden die benötigten Kräfte zum Verschub der Brücke an jedem Auflagerpunkt über stationäre Hydraulikpressen anteilig eingeleitet. In der Folge heben sich die einwirkenden Kräfte aus Verschub und Reibung theoretisch auf. Um die Reibungskräfte möglichst gering zu halten, sind die Gleitlager der Verschubbalken-Kons­truktionen mit Gleitfolien aus Teflonplatten bestückt. Eine Verformung der Brückenpfeiler, war somit im Grunde auszuschließen.

Der Stahlüberbau wurde sukzessive in der Taktfabrik im Bereich des Widerlagers Hunsrück hergestellt. Um das komplette Tal zu überspannen, benötigte man 13 Verschubphasen. Der erste Verschub hatte im Herbst 2013 stattgefunden. Der Stahlüberbau wurde 83 m in Richtung Widerlager bewegt – ein vergleichsweise unspektakulärer Verschub, der nur auf dem Vormontageplatz stattgefunden hatte. Der letzte Verschub – der sogenannte Brückenschlag – erfolgte am Freitag, 24.8.2018. Nach insgesamt 13 Verschubphasen mit einer Dauer von zusammen 150 Tagen hatte die Hochmoselbrücke nach fünf Jahren ihr Ziel auf der Eifelseite erreicht. Bei diesem letzten Verschub wurden 1,7 km Stahl mit einem Gesamtgewicht von mehr als 32.000 t vom Hunsrück aus Richtung Eifel über das Moseltal geschoben.

Digitaler Industriestandard 4.0 auch in der Bauplanung

Das Institut für standardsoftware-basierte Anwendungen im Bauingenieurwesen (ISA) der Fachhochschule Trier dokumentierte mit einem weltweit einzigartigen Lasermesssystem die Sicherheit des hochkomplexen Taktschiebevorgangs. Das Team um Prof. Lungershausen und Prof. Bender beobachtete und vermaß mit Long-Range-Distanzsensoren der Firma Sick die Verformungen der Brückenpfeiler aus Stahlbeton während der Verschubphasen des Stahlhohlkastenüberbaus. Das eingesetzte System zur Verformungsmessung ist eine neue Entwicklung des ISA. Die Kombination von Lichtlaufzeitmessung, Feinmechanik, intelligenter Steuerung und Datenverarbeitung in Echtzeit erlaubt eine automatisierte Verformungsfeststellung. Das System ist in der Lage, sowohl manuell als auch vollkommen automatisiert, sein Messziel in einer Reichweite von bis zu 1800 m zu finden und Messungen mit 1 Hz durchzuführen. Dabei wird je nach Messdistanz eine Genauigkeit zwischen 0,8 mm und 10 mm erreicht. In Echtzeit kann ein Minicomputer Temperatur, Messwert und resultierende Verformung in einer Datenbank festhalten und jederzeit visualisieren.

Intelligente Messtechnik war gefragt

Oberstes Prinzip des Brückenbaus ist Sicherheit. Der eigentliche Messvorgang ist ein höchst anspruchsvolles und für alle Beteiligten aufregendes Unterfangen – schließlich mussten tausende Tonnen Stahl Zentimeter für Zentimeter über die bis zu 210 m weit auseinanderliegenden Betonpfeiler sicher verschoben werden. Zusammen mit dem weiteren Equipment des Messsystems waren die Sensoren in einer Halle am Widerlager auf der Hunsrückseite installiert.

Das Hochschulteam visierte mit den Lasern die Reflektoren (Folien oder Glastripel) an, die an den jeweiligen Pfeilern knapp unterhalb der Verschubeinheit angebracht waren. Zunächst wurde die Verschubeinheit in Position gebracht und die Hydraulikpresse auf Kontakt gefahren. Waren alle Einheiten bereit, starten die Mitarbeiter auf das Kommando vom Bauleiter synchron die Verschubpressen und der Überbau setzte sich in Bewegung. Über Funk wurde zum Mess­team Kontakt gehalten, welches in Echtzeit die Messwerte kontrollierte. Traten während eines Verschubs, der mehrere Tage dauerte, Abweichungen auf, wurde der Bauleiter vor Ort sofort informiert.

Kontinuierliches Monitoring und die digitale Überwachung der Abläufe durch intelligente Messtechnik stellten einen reibungslosen Bauablauf sicher. Bei ersten Auswertungen der Messergebnisse bestätigten sich die Berechnungen der Bauingenieure, dass sich die einwirkenden Kräfte bei diesem, an der Hochmoselbrücke praktizierten, dezentralen Verschubverfahren während eines Verschubvorgangs nahezu aufhoben. Die maximale Krafteinwirkung auf den Pfeiler herrschte, bedingt durch die Asynchronität des Systems, jeweils beim Start oder Ende eines Verschublagers auf das System. Das System pendelte sich kurz nach dem Start eines Verschubvorgangs bis auf minimale Abweichungsgrade ein (Quelle: Landesbetrieb Mobilität Trier / www.hochmoseluebergang.rlp.de).

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