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Die Stahlbrücke |
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Wenn wir uns in die Welt der Stahlbrücken begeben, dann kommen wir auch
mit dem Metall in Kontakt. Zu Beginn dieser Brücken wurde eigentlich noch
nicht mit dem heute bekannten Stahl gearbeitet. An seiner Stelle wurde
Schmiedeeisen benutzt. Bei diesem Verfahren wurde normales Eisen mit Hilfe
von schmieden von der im Material enthaltenen Schlacke befreit. Ein
grosser Aufwand, der den Bau deutlich verteuerte.
Dank dem zähen und stabilen Metall konnten auch längere Abschnitte ohne
eine Abstützung überspannt werden und das war der grosse Vorteil, als es
darum ging grosse Brük-ken zu bauen.
So war es mit Hilfe von Stahl leichter möglich, einen breiten Fluss ohne Abstützungen im Wasser zu überque-ren. Diese einfachen Pfeiler mussten in einem aufwen-digen Verfahren errichtet werden und dabei bestand im-mer die Gefahr von Unfällen.
Je
weniger man in einem Fluss arbeiten musste, desto besser konnte gearbeitet
werden. Der Stahl ersetzte daher schnell die alten mit
Holz
errichteten Brücken und brachte bekannte Bauwerke. Wer denkt, dass Stahl veraltet ist, der irrt sich gewaltig, denn Stahlbrücken werden immer noch gebaut und erse-tzen teilweise sogar moderne Baumaterialien. Der Vorteil beim Stahl liegt in seiner Art, die Kräfte ideal zu übernehmen. Was aber wichtiger ist, der Werkstoff ist billig zu haben und daher immer noch ein beliebter Baustoff, wenn grosse Brücken gebaut werden müssen. Bekannt sind da sicher die weltbekannten Hängebrücken überall auf der Welt.
Von
den uns bekannten
Bauarten,
wie der Balkenbrücke können mit Ausnahme der Bogenbrücke alle abgedeckt
werden. Dabei sind jedoch drei verschiedene Lösungen vorhanden. Nur bei
den ältesten Modellen wurde noch Schmiedeeisen benutzt. Es loht sich
daher, dass wir bei diesem Material die Brücken genauer ansehen, denn es
sind wirklich die Grössten darunter zu finden. Doch bevor wir dazu kommen,
noch ein Punkt der wichtig ist.
Es
sind seine guten Eigenschaften, die dem Stahl beim Bau helfen und gerade
bei der Eisenbahn ist er sehr verbreitet und das auch bei den Brücken, die
dank dem Werkstoff auch dem neuen Verkehr angepasst werden können. Zur Verbindung der Werkstoffes kommen zwei Verfahren zur Anwendung. Die einzelnen Bauteile können mit Nieten verbunden werden. Diese werden bei den Brücken mei-stens warm geschlagen und ergeben eine gute, aber auch leicht verschiebbare Verbindung.
Dadurch werden diese Brücken sehr beweglich. Alternativ zu den Nieten
können auch Schrauben benutzt werden, diese sind jedoch sehr selten und
wir werden die An-wendung noch kennen lernen. Stahl lässt sich auch ganz gut schweissen. Gerade bei modernen Stahlbrücken kommt diese Lösung zur Anwen-dung. Auch wenn man Schweissungen in den Hallen von Fabriken erwartet, die Arbeiten können beim Bau vor Ort ausgeführt werden.
Das
erlaubt, dass kleinere Baugruppen angeliefert werden müssen. Je grösser
diese sind, desto schwerer ist der Transport. Kleinere Brücken werden
jedoch komplett gefertigt geliefert.
Wichtig ist, dass Brücken aus Stahl immer Widerlager benötigen, denn diese
führen zu einer Vorspannung der Träger, was deren Tragkraft deutlich
erhöht und so zu stabilen Brücken führt. Das wollen wir bei der ersten
Bauweise, die sehr einfach ist ansehen. Diese Lösung brachte eine der
sonderbarsten Brücken der Schweiz hervor und auch das Thema mit den schon
erwähnten Notbrücken wird in dem Fall wieder aufgegriffen werden. |
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Die einfache Stahlbrücke |
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Bei
der einfachsten Form einer Stahlbrücke werden einfache Stahlträger
verwendet. Diese Träger ruhen auf beiden Seiten in einem Widerlager und
reichen durchaus auch für Eisenbahnen aus. Diese
Bauart
kommt meistens bei kurzen Brücken zur Anwendung. Das heisst, es sind sehr
geringe Stützweiten vorhanden und die Brücke dient oft nur zur Überquerung
einer Strasse oder eines Weges. Das Problem ist dabei aber der Transport.
Dabei können bei dieser Bauform genietete Lösungen, aber auch spezielle
Profile benutzt werden. Sehr gut eignete sich dabei das H-Profil, das
wirklich sehr oft ein-gesetzt wird. Einfache Stahlbrücken verwendet man zum Beispiel im Strassenbau, denn sie sind sehr einfach zu erstellen und daher billig im Bau. Trotzdem leisten sie über mehrere Jahre grossartige Arbeit und müssen nicht oft gewartet werden.
Die
Wartung von Brücken aus Stahl beschränkt sich auf den Schutz vor Rost.
Dieser entsteht, wenn Stahl mit Wasser reagiert und so das Eisen oxidiert.
Rost ist daher nichts anderes als oxidierter Stahl. Zum Schutz vor Rost muss dieser mit einer Schutzfarbe behandelt werden. Dieser wird regelmässig erneuert und bei der Grösse der Golden Gate Brücke verzichtete man auf einen Deckbelag. Es ist dort also alleine der Rostschutz, der dieser Brücke die rote Farbe gibt. Bei den meisten anderen Brücken wird jedoch mit Mitteln gearbeitet, die einen grauen bis bläulichen Farbton haben. Der Effekt ist dabei ähnlich wie bei Fahrzeugen.
Einfache Stahlbrücken werden auch bei mobilen Brücken verwendet. Dabei
kommen wir nun in die Welt der Notbrücken, denn diese werden immer wieder
aus Stahl gebaut. Bei den Bahnen ist der Einsatz von solchen Bauwerken
auch bei Bauarbeiten unter dem Gleis üblich und daher werden diese
transportablen Brücken auch nicht Notbrücken genannt, denn sie kommen zum
Einbau, wenn das
Gleis hilfsweise verlegt
werden muss.
Der
Zusammenbau erfolgt dann vor Ort mit wenigen Handgriffen. Damit kann unter
dem
Gleis gearbeitet
werden und der Zugverkehr wird durch diese Arbei-ten nicht behindert, was
ein grosser Vorteil ist. Wegen dem Transport können nur kurze Stützweiten erreicht werden. Da hier massive Stahlträger benutzt werden, benötigen diese Hilfsbrücken keine aufwen-dig erstellte Widerlager. Oft reicht dazu eine einfa-che Abstützung.
Auch wenn man hier grosse Gewichte erwartet, die Einzelteile sind nicht so
schwer, dass sie nicht mit einem kleinen
Kran
gehoben werden können. Selbst mit ein paar Mann kann jedes Teil
ausgerichtet wer-den.
Diese Hilfsbrücken können jedoch nur mit redu-zierter Geschwindigkeit
befahren werden. Der Grund ist die nur behelfsmässige erstellte
Abstützung. Auf diese würden bei hohen Geschwindigkeiten grosse Kräfte
wirken. Daher wird beim Einsatz die Fahrt verlangsamt, was auf Grund der
damit verbundenen Baustelle so oder so erfolgen muss. Üblicherweise kann
die Hilfsbrücke mit 80 bis 100 km/h befahren werden. Es hängt vom Aufbau
ab.
Der
grosse Vorteil dieser Hilfsbrücken liegt darin, dass der Betrieb weiter
erfolgen kann und man nicht aufwendige Umgehungsstrecken bauen muss.
Gerade in dicht bebauten Regionen ginge das schlicht nicht mehr und so
muss die Hilfsbrücke bei einer kurzen Sperre des
Gleises eingesetzt
und die Geschwindigkeit reduziert werden.
Oft ist die Vorbereitung für ein Einsatz die
zeitlich längste Arbeit und die Brücke in wenigen Minuten eingebaut.
Trotzdem sind solche Hilfsbrücken bei einem Umbau einer Brücke, oder ihrer
Sanierung die einzig praktikable Version. Hier zeigt der Stahl seine
vielseitigen Eigenschaften. Der einzige Nachteil sind hohe und lange
Brücken, denn die können damit nicht ersetzt werden. Es wird Zeit, dass wir zur bekanntesten einfachen Brücke der Schweiz kommen. Wobei wirklich einfach ist diese nicht, aber die verwendeten Bauteile entsprechen der hier vorgestellten einfachen Brücke. Sie
ist immer noch im Betrieb, wenn auch nur bei einer histo-risch betriebenen
Bahnlinie.
Wissen Sie schon von welcher Brücke ich spreche und was bei dieser so
besonders ist, dass sie in diesem Artikel zwingend erwähnt werden muss?
Die Steffenbachbrücke:
Die Brücke über den Steffenbach befin-det sich auf der Urner Seite der
Bergstrecke
über die Furka. Diese
Bahnlinie
ist im Winter nicht sicher zu befahren, was zur Einstellung des Betriebs
mit dem Beginn des Winters führt. Die von den Hängen rollenden Lawinen
können nicht so verbaut werden, dass die Strecke sicher ist. Besonders
jene, die im Bett des Steffenbachs anrollt, ist ein Problem.
Die
normale Stahlbrücke besitzt drei Felder, also drei Segmente über die mit
den Zügen gefahren wird. An den Drittelspunkten müssen diese jedoch
gegenüber dem Widerlager mit Streben abgestützt werden. Soweit entspricht
sie anderen Brücken, die vergleichbar aufgebaut wurden. Speziell ist, dass
die die Elemente vor jedem Winter der Lawine weichen und die Brücke im
Frühjahr wieder neu aufgebaut werden muss.
Wenn das erfolgt ist, müssen nun noch die beiden seit-lichen Felder auf
die Widerlager gezogen werden. Die Stre-ben liegen nun an diesem an und
damit auch das zuvor abgesenkte Segment. Der Weg für die Lawine ist so frei und die Brücke wird nicht beschädigt. Der Abbau, beziehungsweise der Aufbau ist dank den Winden einfach und erst noch schnell zu erledigen.
Trotzdem war die Einstellung des Betriebes für die Bahn-gesellschaft ein
Problem und so wurde die Strecke auf-gegeben und ein Tunnel in tieferer
Lage erstellt, der auch im Winter befahren werden kann. Ein Verein nahm
sich der Strecke an und damit auch der Brücke.
Auch wenn die Steffenbachbrücke damit in der Schweiz ein Unikat ist, gibt
es auf der Welt immer wieder Brücken, die zur Seite weichen. Das sind
meistens solche, die über Flüsse mit Schiffen gebaut wurden. Damit diese
passieren können, werden diese Brücken zur Seite geschwenkt oder
angehoben. Das erfolgt mehrmals täglich und auch in deutlich kürzerer
Zeit. Beobachten kann man diese Brücken in den Niederlanden.
Die als Hubbrücken bezeichneten Lösungen bei
Flüssen sind schnell gehoben und können auch schnell gesenkt werden. Da
die Segmente angehoben werden, nannte man die Bauwerke Hubbrücken. Das
Modell beim Steffenbach wird aber abgesenkt und das für eine längere Zeit
und das macht das Bauwerk auch im weltweiten Vergleich besonders. Kaum
eine andere Brücke weicht für mehr als ein halbes Jahr der Natur. |
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| Die Stahlfachwerkbrücke | |||||||||||
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Die
bekanntesten Stahlbrücken auf der Welt sind die grossen
Stahlfachwerkbrücken. Diese Bauwerke bestehen aus mehreren Einzelteilen,
die mit der Hilfe von
Nieten
verbunden werden. Dabei gibt es unterschiedliche
Bauarten
und Ausführungen. Es ist hier auch viel von der Gunst des Baumeisters
abhängig. Das Prinzip bliebt jedoch immer gleich. Es sind zwei längs
verlaufende auf unterschiedlicher Höhe befindliche Träger vorhanden.
Wird das Bauwerk belastet, drückt diese Last die Brücke nach unten.
Dadurch beginnt sich der Träger gegenüber dem anderen zu verschieben. Das
würde das Rechteck zu einer Raute formen. Die Streben verhindern das,
indem sie auf Druck oder
Zugkraft
belastet werden. Die Kräfte auf der Brücke werden so seitlich abgeführt
und schliesslich in den Widerlagern ins Erdreich abgeführt. Eine Lösung,
die deutlich grössere Stützweiten erlaubt, als der einfache Aufbau. Ob sich nun der zweite Längsträger über oder unter jenem mit der Fahrbahn befand ist nebensächlich. Meistens wurden diese bei höheren Brücken unten angeordnet. Wo der Platz nicht ausreichte, wählte man die obere Lösung. Hier war das Problem bei grossen Stützweiten, dass die beiden Fachwerke verbunden werden mussten und dabei musste oben der Platz für die Züge bereit gehalten werden. Unten war das nicht nötig.
Je
grösser die Stützweite wurde, desto mehr Probleme gab es mit den parallel
verlaufenden Trägern. Um die Tragkraft dennoch zu erhöhen, musste der
untere Bereich verändert werden. Er wurde in einem Bogen ausgeführt und
das kann man auch oben beobachten. Der Aufbau war so kräftiger und das
nutzte man, als die alten zu schwachen Brücken verstärkt werden mussten,
denn ein Umbau kam vorerst nicht in Frage.
Diese Verstärkungen bei Stahlfachwerkbrücken
nennt man Fischbauch. Der Grund für diesen Namen liegt in der gebogenen
Form der Verstärkung, denn sie erinnert sehr stark an einen Bauch von
Fischen. Die Konstruktion bestand aus Seilen und Streben, die unter der
Fachwerkbrücke montiert wurden. Dadurch konnte die Brücke höhere Gewichte
tragen und so auch modernen Fahrzeugen mit höhen Lasten gerecht werden.
Sollte Ihnen dieser Fischbauch bekannt vorkommen, dann deshalb weil er
nach dem gleichen Prinzip arbeitet, wie das beim
Sprengwerk
von Fahrzeugen der Fall ist. Es wird nun aber Zeit, uns die
Stahlfachwerkbrücken anzusehen. Eine davon ist jene über die Sitter auf
der Strecke zwischen St. Gallen und Wattwil. Sie weisst eine Stützweise
von 120 Meter aus und stellt mit 99 Metern die höchste Brücke der
Eisenbahnen in der Schweiz dar.
In
dem Punkt sind diese Brücken wirklich gut, auch wenn sie in der Schweiz
geschlagen werden. Doch dazu kom-men wir später noch, denn es fehlt uns
noch ein Teil. Es ist die Birsbrücke bei Münchenstein. Diese wurde von Gustav Eiffel mit dem damals üblichen Schmiedeeisen ge-baut und sie sollte wohl zur berühmtesten Vertreterin dieser Bauart werden.
Dabei kamen viele unglückliche Punkte zusammen. In Lau-fen fand ein
Volksfest statt und die Birs führte an diesem Tag Hochwasser. Dieses war
so kräftig, dass die Wider-lager unterspült wurden. Das war bemerkt
worden, aber wegen dem Fest wurde gefahren.
Als
der mit drei
Lokomotiven
bespannte Sonderzug
am 14. Juni 1891 die Brücke passieren wollte, kam es zur Katastrophe. Als
die Brücke voll belastet war, wich ein Widerlager zur Seite und damit
verlor die Stahlfachwerkbrücke den Anker und fiel mit samt dem Zug in die
Birs. Die erste Lokomotive schaffte es gerade noch mit der Spitze auf das
rettende Widerlager. In den Fluten kamen 71 Menschen ums Leben und 171
wurden verletzt.
Der
Brückeneinsturz von Münchenstein löste eine heftige Debatte zur Sicherheit
aus. Auf Grund der Schwere des Unglücks wurden die Vorschriften bezüglich
dem Aufbau von Widerlagern verschärft. Einen ähnlichen Vorfall gab es in
der Schweiz nicht mehr, aber das Unglück ist das schwerste mit Eisenbahnen
in der Schweiz und es soll daran erinnern, dass Brücken ohne entsprechende
Kontrollen einstürzen können und das auch mutwillig.
Wir
haben bei den Holzbrücken bereits erfahren, dass diese im Krieg von
grosser taktischer Wichtigkeit sind. Daher wurden sie gesprengt und das
ändert sich nicht, nur weil wir die Brücken aus Stahl bauen und erst noch
grössere Ausführungen kennen. Nur wenn eine Brücke gesprengt wird, fehlt
den Truppen der Nachschub und so muss sie schnell erstellt werden. Bei
einer Stahlfachwerkbrücke geht das nicht so einfach.
Diese sollten im Falle eines Krieges als Ersatz für zerstörte Bauwerke
genutzt werden. Im Vordergrund standen da die grossen Brücken der
Alpenbahnen. Ein Ersatz dieser Teile war als Ziel gesehen worden. Im Grunde handelte es sich bei den Kriegsbrücken um nichts anderes als normale Stahlfachwerkbrücken. Diese wurden als Einzelteile gelagert und hätten bei Bedarf mon-tiert werden können.
An
Stelle der sonst üblichen
Nieten
kamen jedoch dazu besser geeignete Schrauben zur Anwendung. Sie können
sich diese Kriegsbrücken als Puzzle mit mehreren tausend Teilen
vorstellen. Alleine die Zuführung war eine Material-schlacht
sondergleichen.
Diese als Baukasten konstruierten Brücken, konnten an einem kleinen Ort
und damit geheim gelagert werden. Ausser ein paar wenigen eingeweihten
Leute hatte nie-mand von diesen Teilen Kenntnis. Dabei sollte es bleiben,
denn dank der Lösung als Bausatz konnte jede erdenkliche Länge
verwirklicht werden. Nur so zum Spass konnte der Aufbau nicht erfolgen, da
sonst das Geheimnis gelüftet werden würde. So lagen einfach Teile herum.
Dabei sollte es bleiben, bis sich die Lage so entschärfte, dass die
Führung der Armee den Verzicht auf diese Kriegsbrücken beschloss. Da man
zur gleichen Zeit bei Erstfeld die Reuss für ein
Anschlussgleis
zweimal überquert werden musste, kam es zur Idee, dass man die alten
Kriegsbrücken doch noch aufbauen könnte. So wurden sie bekannt und
erstmals konnte auch geprüft werden, ob es gelang so ein Bauwerk zu
erstellen. Niemand kannte den Bausatz.
Wer
das Relikt aus der Zeit vor dem zweiten Weltkrieg ansehen will, der kann
das immer noch machen, denn die Kriegsbrücken sind nun als Steg für
Fussgänger an der benannten Stelle geblieben. Wirklich für einmal eine
gute Nutzung für etwas, das für eine so blöde Idee wie Krieg gedacht war.
Damit können wir auch diese vielseitigen Stahlfachwerkbrücken schliessen
und uns eine Bauform der Stahlbrücken ansehen, die immer noch benutzt
wird. |
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| Die Verbundbrücke | |||||||||||
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Kommen wir zur modernen Stahlbrücke. Bei dieser werden keine Fachwerke
mehr gebaut, sondern die einzelnen Teile aus Stahl vor Ort verschweisst.
So konnten nun auch massive Träger gebaut werden und dieser kann auf
unterschiedliche Weise ausgeführt werden. Es sind übliche Träger möglich,
aber auch Kasten, die aus Stahl gefertigt wurden. Dabei ist aber bei all
diesen Brücken immer nur der Träger so aufgebaut worden.
Das
führt dazu, dass diese Verbundbrücken leiser sind, als die alten
Stahlfachwerkbrücken und daher werden sie sehr oft benutzt, wenn es darum
ging, die veralteten Modelle zu ersetzen und der Ersatz war gut. Der Name für die Brücke stammt davon, dass man auf den Trägern aus Stahl einen Trog aus Beton aufbaute und so zwei Werkstoffe verbunden wer-den. Mit den verstärkten Trägern konnten zudem deutlich höhere Stützweiten verwirklicht werden.
Auch wenn sie das in der Schweiz bisher noch nicht schafften, diese neuen
Verbundbrücken erreichen wirklich die grössten Stützweiten der Welt und es
wird Zeit, dass wir den Begriff ansehen. Mit der Stützweite wird angegeben, wie lange der freie Träger ist. An seinen Enden muss er immer in einem Widerlager liegen, oder aber auf einem Pfeiler abgestützt werden.
Es
ist also der Wert zwischen den Teilen, die auf den Boden reichen. Ein
Mass, das bei Brücken immer wieder angegeben wird und das ist bei der Höhe
nur selten der Fall. Sie sehen, dass diese Stützweite beim Bau von Brücken
sehr wichtig ist.
Eine besondere Eigenschaft von Verbundbrücken ist, dass es schlicht die
einzigen Stahlbrücken sind, die auch in einem leichten Bogen gebaut werden
können. Gerade bei Stahl und der damit wichtigen Abstützung in den
Widerlagern verhinderte viele Jahre, dass auch leichte Bögen möglich
wurden. Die grosse Bietschtalbrücke der Lötschbergbahn zeigt das deutlich
auf. Die Verbundbrücke käme ohne den grossen Bogen aus und damit sind sie
leichter.
Sie
befindet sich dabei südlich vom
Bahnhof
Amsteg-Silenen. Da-bei überquert sie das Tal im Bereich des
Kraftwerkes Amsteg
und sie kann von der Strasse gut von unten angesehen werden, was den
Aufbau zeigt. Entstanden war hier die Verbundbrücke, als die alte Stahlfach-werkbrücke aus den Anfängen ersetzt werden musste. Da mit der alten Brücke ein Pfeiler benötigt wurde kam dieser auch bei der Verbundbrücke weiterhin zur Anwendung.
Das
führt dazu, dass wir hier im Vergleich kurze Stützweiten ha-ben, aber das
macht diese Brücke nicht besonders, denn es ist die Höhe. Wir haben hier
die höchste Verbundbrücke bei der Eisenbahn in der Schweiz.
Die
50 Meter hohe Chärstelenbachbrücke gilt als höchste Brücke ihrer Art. An
der Stelle des Fachwerks wurden massive Stahlträger benutzt und diese
parallel verbaut. Der Trog wurde dann aus Beton erstellt. Wegen der
grossen Höhe besitzt diese Verbundbrücke als ein der wenigen
Verbundbrücken
Fangschienen zum Schutz vor
Entgleisungen.
Bei anderen Verbundbrücken erkannte man, dass diese wegen dem
Schotterbett
nicht benötigt werden.
Die
weiteste Abstützung einer Verbundbrücke liegt bei 60 Metern und wird durch
die Reussbrücke Mellingen erreicht. Dabei handelt es sich um eine moderne
Brücke, die in einer der wichtigsten Strecken verwendet wurde. Sie zeigt
deutlich auf, dass Verbundbrücken durchaus zeitgemäss sind und immer noch
verwendet werden. Der Vorteil des Stahls ist daher ungebrochen, trotzdem
wenden wir uns nun den gemauerten Brücken zu.
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