Brücken – Königsdisziplin des Straßenbaus

Brücken überspannen Täler, verbinden Ufer und überqueren Hindernisse. Gleichzeitig faszinieren und erstaunen sie die Menschen. Schließlich sind einige Bauwerke nicht nur schlichte Verbindungselemente, sondern oftmals Landmarken: Wahrzeichen einer Region – so wie die Golden Gate Bridge in San Francisco. Sicher zählen auch die großen Rheinbrücken dazu. Es gibt aber nicht nur die großen, unübersehbaren Bauwerke. Gerade die kleineren Brücken, die Stadtteile verbinden, Gewerbegebiete erschließen oder Schulwege verkürzen, tragen zur Qualität der Infrastruktur bei. Brücken sind unverzichtbare Elemente im Straßennetz.

Sie sind aber auch das schwächste Glied in der Kette: Die Konstruktionen müssen große Mengen an Verkehr verkraften, Schwingungen abfedern und schwere Gewichte tragen. Alle Brückenteile, angefangen vom Fundament, über die Widerlager, den Auflagerpunkten einer Brücke, und dem Überbau, der die eigentliche Fahrbahn trägt, bis zu den Fahrbahnübergängen zwischen Brücke und Straße, sind besonders belastet und stehen unter ständiger Kontrolle.

Übrigens: "Brücke" wird eine Überführung genannt, wenn sie zwischen den Widerlagern mindestens zwei Meter misst. Ansonsten sprechen Fachleute von einem Durchlass.

YouTube-Video: Brückologie - kleine Brückenkunde von Straßen.NRW

Planung, Bau und Unterhaltung von Brücken

Wählen Sie aus, welcher Aspekt Sie interessiert:

Brückenprüfung mit System
öffnen
Foto: Handnahe Hauptprüfung eines Rollenlagers

Das mittlere Alter der Brücken an Autobahnen und Bundesstraßen liegt bei 38 Jahren. Brücken an Landesstraßen sind im Mittel 42 Jahre alt. Viele Brücken haben damit die Hälfte ihrer Nutzungsdauer erreicht, die auf 80 bis 100 Jahre angelegt ist.

Jede Brücke wird gemäß DIN 1076 regelmäßig und systematisch überprüft:

  • Alle sechs Jahre wird eine umfassende Hauptprüfung durchgeführt. Dabei werden alle – auch die schwer zugänglichen Bauwerksteile – in den Blick genommen. Jedes Bauteil der Brücke muss „handnah“ geprüft werden. Das bedeutet, dass der Brücken-Check vor allem bei sehr hohen Brücken nur mit Hilfe von Gerüsten, Hubarbeitsbühnen oder Brückenuntersichtgeräten erfolgen kann. Abdeckungen von Bauwerksteilen, z. B. Schutzhauben bei Seilen, Lagermanschetten, Schutzhüllen oder Schachtabdeckungen müssen geöffnet werden, damit auch dort mögliche Schäden entdeckt werden können. Bei Brückenkonstruktionen mit Hohlkästen findet eine Prüfung von außen und im Inneren der Brücke statt.

  • Drei Jahre nach der Hauptprüfung folgt die sogenannte Einfache Prüfung durch eine der Straßen.NRW-Niederlassungen. Die Einfache Prüfung wird in der Regel als intensive, erweiterte Sichtprüfung durchgeführt. Geprüft werden auch Funktionsteile (z.B. Lager, Gelenke, Übergangskonstruktionen) sowie Verankerungen von Bauteilen, z.B. Lärmschutzwände oder Leitungen. Auch die Fundamente werden begutachtet, um mögliche Auskolkungen (örtliche Vertiefung am Grund eines Gewässers, verursacht durch Erosion) zu finden.

  • In den Jahren ohne Prüfung führt die jeweils zuständige Autobahn- oder Straßenmeisterei eine ausführliche Besichtigung durch.

  • Zusätzlich erfolgt zweimal im Jahr eine systematische Beobachtung durch sachkundige Straßenwärter der zuständigen Meisterei.

  • Bei besonderen Anlässen - zum Beispiel nach schweren Verkehrsunfällen oder nach einem Hochwasser - werden Sonderprüfungen durchgeführt.

Früh erkannt - Gefahr gebannt!

Foto: Brückenuntersichtgerät im Einsatz

Jeder Schaden oder Mangel wird im "Bauwerksbuch" elektronisch dokumentiert. Dazu gibt es ein bundesweit einheitliches Verfahren. Das Bauwerksbuch mit den wichtigsten Daten des Bauwerks wird beim Bau der Brücke angelegt und begleitet das Bauwerk bis zu seinem Nutzungsende. Es enthält unter anderem Angaben über die Konstruktion und durchgeführte Prüfungen, über Schäden und deren Instandsetzung.

Werden Schäden festgestellt, werden sie so schnell wie möglich beseitigt. Die regelmäßige Begutachtung hilft dabei auch, Kosten zu sparen. Denn: Frühzeitig erkannte Schäden, wie Risse oder Roststellen sind kostengünstiger und einfacher zu beseitigen, als mit der Zeit vergrößerte Schäden. Erfahrungsgemäß wird jede Brücke etwa alle 25 bis 30 Jahre, also etwa einmal in jeder Generation, von Grund auf instandgesetzt.

Besonders hoch beanspruchte Bestandteile einer Brücke, hierzu zählen der Belag, die Fahrbahnübergänge und bei einigen Brücken auch die Lager, müssen im Laufe der Nutzung mehrfach ausgetauscht werden.

Rund 80 Ingenieure und Techniker haben bei Straßen.NRW die Brücken des Landes dauerhaft im Blick. Unterstützt werden diese Männer und Frauen von Ingenieurbüros, die mit einem Auftragsvolumen von bis zu 1,5 Millionen Euro im Jahr für den Landesbetrieb Brückenprüfungen übernehmen.

YouTube-Video: Was macht ein Bauwerksprüfer? (Quelle: BMVI)
öffnen

Lange Version

Kurze Version

Instandsetzung und Verstärkung von Brücken
öffnen

Untersuchungen der Bundesverkehrsministeriums und der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) zu den Auswirkungen des überdurchschnittlich angestiegenen Schwerverkehrs haben gezeigt, dass insbesondere bei älteren Brücken die Tragfähigkeitsreserven allmählich erschöpft sind. Die Bauwerke müssen verstärkt - der Fachmann sagt "ertüchtigt" - oder sogar neu gebaut werden.

Derzeit wird die Statik der Brücken an Autobahnen und Bundesstraßen mit Hilfe zeitgemäßer Rechenmodelle überprüft. Für diese Aufgabe hat Straßen.NRW eine eigene Projektgruppe eingerichtet. Ihr Schwerpunkt liegt zunächst auf der Nachrechnung von 375 Brücken, die aufgrund ihres Alters, ihrer Bauweise oder der besonders hohen Verkehrsbelastung an ihre Grenzen kommen, sowie auf den ebenfalls 805 Bauwerken im Zuge der Korridorrouten.

Straßen.NRW hat bislang für die Hauptrouten des Schwerverkehrs in NRW ein Transitnetz für die Brückenertüchtigung verfolgt. Der Bund will die Idee des Transitnetzes für den Schwerverkehr auf das Bundesgebiet übertragen. Die Hauptrouten für den Schwerverkehr werden jetzt mit dem Begriff Korridor bezeichnet. In NRW liegen die folgenden Autobahnen in den Korridorrouten des Bundes: A2, A3, A30 und Abschnitte der A1, A4, A40 und A44.

Es ergibt sich eine Auswahl von 1119 Brücken. 336 Bauwerke von 547 bislang nachgerechneten sind mittel- bis langfristig zu ersetzen (Stand: April 2018).

Straßen.NRW betreut rund 10.000 Brücken in Nordrhein-Westfalen. Die neueren Bauwerke entsprechen den aktuellen technischen Standards und zukünftigen Verkehrsanforderungen. Vor allem bei den Brücken aus den 60er und 70er Jahren - ein Großteil der Brücken in NRW wurde in dieser Zeit gebaut - besteht aber Handlungsbedarf. Sie sind ursprünglich für deutlich geringere Verkehrsbelastungen geplant und gebaut worden. Ein Sicherheitsrisiko für die Verkehrsteilnehmer besteht dennoch nicht: Brücken werden in sehr kurzen Abständen von den Experten auf ihren Zustand geprüft.

Immer mehr LKW auf den Straßen

Der stetig wachsende Anteil des Schwerverkehrs stellt eine starke Belastung der Straßen dar. Bis zum Jahr 2050 sollen nach den bundesweit gültigen Prognosen noch einmal 80 Prozent mehr Güterverkehr auf unseren Straßen fahren. Dabei hat ein LKW mit zweimal zehn Tonnen Achslast auf der Autobahn die gleiche Zerstörungswirkung wie 60.000 PKW. Nordrhein-Westfalen ist wegen des hohen Verkehrsaufkommens und wegen der ungünstigen Altersstruktur seiner Autobahnen und Bundesstraßen das am stärksten betroffene Bundesland.

Brückentypen

Wählen Sie aus, welcher Brückentyp Sie interessiert:

Schrägseil- und Hängebrücken
öffnen

Bei einer Schrägseilbrücke wird der Fahrbahnträger mit schräg verlaufenden Seilen an einem oder mehreren Pylonen aufgehängt. Eine Hängebrücke hat dagegen Tragseile, die über die Pylonen geführt werden. Die Fahrbahnträger werden an die Tragseile mit Hängerseilen angehängt. Diese Brückentypen sind besonders geeignet bei sehr großer zu überbrückender
Distanz, vor allem wenn beim Bau nicht in das Gewässer oder den unten liegenden Verkehrsweg eingegriffen werden soll oder kann, wie z. B. bei Flussbrücken. Die Konstruktion hat auch dann Vorteile, wenn wenig Höhe zwischen unten liegendem und überführtem Verkehrsweg bzw. einem Gewässer zur Verfügung steht. Durch das markante Aussehen werden
sie oft auch an Fuß- und Radwegbrücken eingesetzt.

Vorteile von Schrägseil- und Hängebrücken

  • Montage von großen Stützweiten ohne Hilfsstützen, das heißt im Freivorbau möglich
  • Große Stützweiten von ca. 1000 Metern bei Schrägseilbrücken und ca. 2000 Metern bei Hängebrücken möglich.
  • Auffälliges Erscheinungsbild

Beispiele für Schrägseilbrücken

  • A42 Rheinbrücke Duisburg-Beeckerwerth
  • B58 Niederrheinbrücke Wesel
  • A44 Flughafenbrücke

Beispiele für Hängebrücken

  • A4 Rheinbrücke Rodenkirchen
  • B220 Rheinbrücke Emmerich

Beide Hängebrücken stehen unter Denkmalschutz, die Rheinbrücke Emmerich hat mit 500 Metern die größte Stützweite deutschlandweit.

Rheinbrücke Flehe, Düsseldorf
Rheinbrücke Flehe, Düsseldorf (Quelle: Straßen.NRW)
Rheinbrücke Rodenkirchen, Köln
Rheinbrücke Rodenkirchen, Köln (Quelle: Straßen.NRW)
Stabbogenbrücken
öffnen

Bei Stabbogenbrücken wird ein relativ schlanker, horizontaler Balken mit der aufliegenden Fahrbahn an einem Bogen aufgehängt. Wegen des Gewichtes wird in der Regel Stahl für die Konstruktion verwendet. Stabbogenbrücken sind dann geeignet, wenn die zu überbrückende Distanz mit 50 bis 250 Meter relativ groß ist und wenig Höhe zwischen dem unten und dem oben liegenden Verkehrsweg zur Verfügung steht. Wegen des nach oben ausgebildeten Bogens wird der Verkehr auf dem unten liegenden Verkehrsweg (z.B. Wasserstraße oder Schiene) praktisch nicht unterbrochen. Die Herstellung der Stabbogenbrücke erfolgt abseits der endgültigen Position. Die fertige Konstruktion wird anschließend mit Kran, Schiff oder durch Verschieben in ihre endgültige Lage gebracht. Diese Konstruktionsform wird auch als Langerscher Balken bezeichnet.

Vorteil von Stabbogenbrücken

  • Unterbrechung des Verkehrs unterhalb der Brücke nur für sehr kurze Zeit

Beispiele für Stabbogenbrücken

  • B1 Schnettkerbrücke Dortmund
  • Brücke der Solidarität Duisburg
  • Spellener Brücke Wesel

Die „Brücke der Solidarität“ ist mit 256 Metern Stützweite sogar die längste Brücke dieser Bauart in Deutschland.

B241 Weserbrücke, Beverungen
B241 Weserbrücke, Beverungen (Quelle: Straßen.NRW)
Stahlverbundbrücken
öffnen

Die Bauweise ähnelt derjenigen von Brücken mit Betonfertigteilen, nur dass hier eine vorgefertigte Unterkonstruktion aus Stahl verwendet wird. Darauf wird dann eine Fahrbahnplatte aus Stahlbeton betoniert. Die Verbindung erfolgt dadurch, dass an der Unterkonstruktion angeschweißte Verbindungselemente aus Stahl bei der Herstellung der Stahlbetonfahrbahnplatte mit einbetoniert werden. Bauzeiten können noch weiter reduziert werden, wenn auch für die Fahrbahnplatte Fertigteile verwendet werden, hier aus Stahlbeton. Ortbeton ist dann nur noch für die Verbindungsstellen erforderlich. Fertigteile aus Stahl sind leichter als vergleichbare aus Stahl- oder Spannbeton. Durch das geringere Eigengewicht der Fertigteile sind sie besser geeignet, größere Stützweiten zu überbrücken. Gerade zur Überquerung großer Täler wird dieser Brückentyp daher häufig eingesetzt. Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet sind so genannte Einfeldbrücken über Autobahnen.

Vorteile von Stahlverbundbrücken

  • Geringeres Eigengewicht als reine Betonbrücken
  • Realisierung von großen bis mittleren Stützweiten mit schlanken Überbauten
  • Verkürzte Bauzeiten durch schnelle Montage großer, vorgefertigter Stahlbauteile
  • Minimierung der Verkehrsbeeinträchtigungen beim Bauen unter Verkehr
  • Reduktion notwendiger Baubehelfe wie Hilfsstützen, Traggerüste sowie Schalungen
  • Gute Gestaltungsmöglichkeit durch Farbgebung des Korrosionsschutzes der Stahlteile

Beispiele für Stahlverbundbrücken

  • A1 Talbrücken Langerfeld, Schwelmetal, Wupperbrücke Öhde, Diepmannsbach,
  • Höllenach und Einsiedelstein
  • A46 Talbrücke Nuttlar
Talbrücke Nuttlar, Nuttlar
Talbrücke Nuttlar, Nuttlar (Quelle: Straßen.NRW)
Ortbetonbrücken
öffnen

Ortbetonbrücken sind dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Überbau auf der Baustelle, also vor „Ort“, aus frischem Beton und Bewehrungsstahl hergestellt wird. Dazu wird zunächst eine Schalung aufgebaut, die dem „flüssigen“ Beton seine gewünschte Form gibt und die Stahlbewehrung dort fixiert, wo sie später im erhärteten Betonquerschnitt benötigt wird. In die so vorbereitete Schalung wird der Frischbeton eingefüllt. So erhält man Bauteile „aus einem Guss“, die nicht nur sehr robust und langlebig, sondern auch mit wenig Aufwand zu unterhalten sind. Massive Ortbetonbrücken sind aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit und Dauerhaftigkeit die Standardbauweise für Brücken kleinerer bis mittlerer Stützweiten bis ca. 135 m. Die reine Ortbetonbauweise ist auf der Baustelle zeitintensiver als bei der Verwendung von Fertigteilen aus Stahl oder Beton, da mehr Aufwand für Schalungen und Gerüste entsteht, längere Wartezeiten bis zur ausreichenden Erhärtung des Betons einzuhalten sind und Witterungseinflüsse wie Temperatur und Feuchtigkeit die Betonarbeiten und somit die Bauzeit stärker beeinflussen können.

Vorteile von Ortbetonbrücken

  • Relativ kostengünstige Konstruktion
  • Robuste, massive Bauweise aus einem Guss
  • Kein zusätzlicher Aufwand für Korrosionsschutz
  • Unterschiedlichste Formgebung möglich

Beispiele für Ortbetonbrücken

  • A40 Westkreuz Bochum
  • A45 Siegtalbrücke
B51, Wermelskirchen
B51, Wermelskirchen (Quelle: Straßen.NRW)
A40 Westkreuz, Bochum
A40 Westkreuz, Bochum (Quelle: Straßen.NRW)
Betonbrücken mit Betonfertigteilen
öffnen

Fertigteilbrücken aus Beton werden aus vorab andernorts produzierten Fertigteilen aus Stahl- oder Spannbeton hergestellt. Die Fertigteile werden auf der Baustelle mit Ortbeton ergänzt- bzw. verbunden, um so den geplanten tragfähigen Brückenquerschnitt zu erhalten. Die Fahrbahnplatte besteht in der Regel aus Stahlbeton und wird mit den darunterliegenden
Stahl- bzw. Spannbetonfertigteilen verbunden. Dadurch reduziert sich der Aufwand für das Betonieren und Schalen, sowie den Gerüstbau auf der Baustelle. Es kann schneller gebaut, und die Verkehrsbeeinträchtigungen für einen unter der Brücke
verlaufenden Verkehrsweg können reduziert werden. Brücken, die über vielbefahrene Straßen (z. B. Autobahnen) gebaut werden müssen und bei denen die Verkehrsbeeinträchtigungen möglichst gering gehalten werden sollen, können genau diesen Vorteil der Bauweise nutzen. Allerdings müssen die örtlichen Gegebenheiten zulassen, dass die langen und schweren Fertigteile angeliefert und die Kräne für den Einbau platziert werden können.

Vorteile von massiven Fertigteilbrücken

  • Verkürzte Bauzeiten durch schnelle Montage großer, im Werk vorgefertigter Stahl oder Spannbetonfertigteile
  • Minimierung der Verkehrsbeeinträchtigungen beim Bauen unter Verkehr
  • Reduktion notwendiger Baubehelfe wie Hilfsstützen oder Traggerüste sowie Schalungen.
  • Kein zusätzlicher Korrosionsschutzaufwand

Beispiele für Fertigteilbrücken

  • A40 im Westkreuz Bochum
  • L4 DB Rahmstraße bei Voerde
A40 Westkreuz, Bochum
A40 Westkreuz, Bochum (Quelle: Straßen.NRW)
L4 DB Rahmstraße, Voerde
L4 DB Rahmstraße, Voerde (Quelle: Straßen.NRW)