Brücken bauen und prüfen mit System

Auf dieser Seite erfahren Sie alles über den Bau von Brücken und die systematische Brückenprüfung.

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Brückenstatistik
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Brücken in der Zuständigkeit von Straßen.NRW (Stand: 1.1.2021)

  • Brücken an Bundesstraßen
    • Anzahl: 2.557
    • Gesamtlänge: 96,4 Kilometer
  • Brücken an Landesstraßen
    • Anzahl: 3.810
    • Gesamtlänge: 77,8 Kilometer
  • Brücken an Kreisstraßen
    • Anzahl: 272
    • Gesamtlänge: 3,8 Kilometer
Planung und Bau
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Der Brückenbau gehört nach wie vor zu den anspruchsvollsten Aufgaben des Bauwesens. Der Entwurf eines Brückenbauwerks muss im wesentlichen unter Berücksichtigung folgender Aspekte erfolgen:

  • Natürliche Gegebenheiten und geometrische Randbedingungen
    Länge, Höhe, Stützenstellungen und Form einer Brücke werden durch vorhandene natürliche Hindernisse und die Überquerung von anderen Verkehrswegen maßgeblich beeinflusst.
  • Gestaltung
    Ein Bauwerk ist so zu gestalten, dass es sich harmonisch an die vorhandene Umgebung anpasst. Dies ist insbesondere bei exponiert gelegenen Bauwerken, z. B. im stadtnahen Bereich erforderlich.
  • Werkstoff
    Die Auswahl des richtigen Werkstoffs ist von großer Bedeutung für das Bauwerk. Moderne Brücken werden aus Beton, Stahl oder einer Kombination von Beton und Stahl (Verbund) gebaut.
  • Bauverfahren und Bauablauf
    Der Neu- oder Umbau einer Brücke muss oft unter Aufrechterhaltung des bereits fließenden Verkehrs erfolgen. Dies hat maßgeblichen Einfluss auf das Bauverfahren und den Bauablauf.
  • Dauerhaftigkeit
    Brücken werden für eine Lebensdauer von 100 Jahren geplant. Dabei müssen sie nicht selten Verkehrsbelastungen von mehr als 100.000 Fahrzeugen pro Tag ertragen.

Wirtschaftlichkeit: Das Exportland NRW und seine Brücken

Zur Betrachtung der Wirtschaftlichkeit gehören Baulastträger- und Nutzerkosten. Die Kosten des Bauherren oder „Baulastträgers“ sind im Wesentlichen Baukosten und Aufwendungen im Verlauf der Nutzungsdauer. Nutzerkosten entstehen dem Verkehrsteilnehmer durch Staus, Umleitungen und Sperrungen. Lange Baustellenzeiten erhöhen damit gleichzeitig die Baulastträger- und Nutzerkosten. Verkehrsbeschränkungen sind so nicht nur ein Ärgernis für staugeplagte Straßennutzer, sondern auch eine Belastung für die wirtschaftliche Entwicklung des Export- und Transitlandes Nordrhein-Westfalen.
Die Sicherheit und Funktionsfähigkeit der Brücken in NRW zu gewährleisten, gehört deshalb zu den wichtigsten Aufgaben der Straßenbauverwaltung in Nordrhein-Westfalen und beginnt mit der Wahl der geeigneten Brückenkonstruktion.

Brückenprüfung
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Foto: Handnahe Hauptprüfung eines Rollenlagers

Das mittlere Alter der Brücken an 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)

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Aktuelle Brückenprojekte
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Brückentypen

Brücke ist nicht gleich Brücke. Es gibt die verschiedensten Varianten - auch in Nordrhein-Westfalen. Wählen Sie aus, welcher Brückentyp Sie interessiert:

Schrägseil- und Hängebrücken
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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.

Stabbogenbrücken
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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
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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
Ortbetonbrücken
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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)
Betonbrücken mit Betonfertigteilen
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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
L4 DB Rahmstraße, Voerde
L4 DB Rahmstraße, Voerde (Quelle: Straßen.NRW)

Innovative Konzepte

Straßen.NRW hat beim Brückenbau in den vergangenen Jahren auf unterschiedliche innovative Verfahren gesetzt. Die mit dem Bau einhergehenden Sperrzeiten für Verkehrsteilnehmer konnten so spürbar verkürzt werden. Hier einige Beispiele:

B474: Neubau der Brücke über die Bahnstrecke Wanne–Bremen in Dülmen als "Expressbrücke"

Die Brücke der B474 nordwestlich von Dülmen über die DB Strecke Wanne–Bremen wurde im November und Dezember 2020 neu gebaut. Dabei kam als Pilotprojekt eine expressartige Bauweise zum Einsatz. Mehr erfahren Sie auf der Projektseite.


Brücke Speelberger Straße bei Emmerich über die A3

Segmentbrücke A3 bei Emmerich Grafik: Max Bögl
Segmentbrücke A3 bei Emmerich Grafik: Max Bögl

Die Brücke Speelberger Straße, die bei Emmerich über die A3 führt, wurde in so genannter Segmentbauweise errichtet. Hierzu wurden auf den Hauptträgern, die die Autobahn überspannen, fertige Fahrbahnsegmente aufgelegt. Wie bei einer Perlenkette wurden durch diese komplett ausgestatteten Elemente anschließend Spannglieder „gefädelt“. Nachdem der Überbau zusammengesetzt und verspannt war, konnte der Verkehr in kürzester Zeit wieder fließen. Besonderheit: Der Konstruktionsbeton kann bei dieser Variante direkt befahren werden, eine zusätzliche Asphaltschicht ist nicht mehr nötig.


Bausteinbrücke Hammacherstraße in Hagen

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Die Abriss- und Bauarbeiten
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Aus der Luft gesehen: Der Abbruch der Brücke. Foto: Straßen.NRW/Alex Talash

Die alte Brücke Hammacherstraße wurde an einem Wochenende Ende April 2018 abgerissen. Dazu musste die A46 in beiden Fahrtrichtungen voll gesperrt werden.

Sandbett zum Schutz der Fahrbahn

Bevor die Mitarbeiter der Abbruchfirma dem Beton-Koloss mit schwerem Gerät zu Leibe rücken konnten, musste auf der A46 ein Fallbett ausgelegt werden. Dafür wird zunächst ein Vlies ausgerollt. Darauf sorgen dicke Gummimatten - meist ausrangierte Förderbänder - für zusätzlichen Schutz. Abschließend verteilt eine Raupe eine dicke Schicht Sand auf dieser Unterlage. Erst wenn das Sandbett fertig ist, dürfen die Bagger auf der Brücke ihre riesigen Meißel und Scheren ansetzen. Schließlich soll der Fahrbahn unter der alten Brücke nichts passieren. Beton und Stahl werden nach dem Abbruch sauber getrennt, um das Material später wieder zu verwerten. Auch der Asphalt auf der Brücke lässt sich recyeln. Dazu muss er vor dem Abbruch abgefräst werden.

Fundamente und Träger liegen bereit

Baubeginn für die neue Brücke war schon lange Zeit bevor die Bagger an der A46 angerückt sind. Der Verkehr auf der Hammacherstraße konnte bis zum Abriss-Wochenende fließen. Der Brückenneubau entsteht erstmals in NRW komplett aus Fertigteilen. Das heißt, auch Fundamente und Widerlager, also die Brückenstützen rechts und links der Fahrbahn, werden in einem Betrieb im Siegerland gegossen und erst vor Ort zusammengebaut. Ebenfalls abholbereit sind die Brückenträger, die in einem Stahlfertigungsbetrieb in Görlitz hergestellt wurden. Sind Widerlager und Träger eingebaut, werden schließlich die Fahrbahnplatten angeliefert, die Stück für Stück dann eine befahrbare Verbindung schaffen. „Alle Teile müssen exakt ineinander greifen“, beschreibt Franz Fischer, Projektleiter bei Straßen.NRW, die Herausforderung bei diesem Brückenbau.

Rüttelstopfsäulen sorgen für Standfestigkeit

Der Einsatz von Fertigteilen im Brückenbau ist geübte Praxis. Neu ist, dass auch die Fundamente und Widerlager sowie Fahrbahn und die Gehwege aus der Betonfabrik stammen. Um den Boden für den Aufbau vorzubereiten, wird der Untergrund zusätzlich verfestigt. So genannte Rüttelstopfsäulen sollen für die notwendige Standfestigkeit sorgen. Dabei werden Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 70 Zentimetern bis zu einer Tiefe von zwölf Metern mit Kies verfüllt und durch Rütteln und Stopfen verdichtet. Das gibt dem Fundament auf dem lehmigen Untergrund mehr Halt. Um die sieben Fertigteile, aus denen dieses Bauteil besteht, exakt auszurichten, liegen die schweren Betonkolosse zunächst auf zwei Schienen und sind mit Stellschrauben versehen. Wie bei einem Campingtisch kann man mit Hilfe der Schrauben mögliche Unebenheiten ausgleichen. Steht alles im Lot, wird der Hohlraum zwischen Boden und Betonteilen vergossen. Und es werden anschließend die bis zu 60 Tonnen schweren Widerlagerbauteile aufgesetzt.

213 Pläne

Etwa 40 Pläne werden für den Bau einer normalen Brücke in der Regel angefertigt. Für die Baustein-Brücke sind es 213. „Das, was wir hier machen, ist einmalig“, sagt Franz Fischer. „Wir sammeln dabei natürlich auch noch viele Erfahrungen.“ Vor allem in dem hohen Vorfertigungsgrad sieht Straßen.NRW Vorteile. Mit den Fertigteilen wird man erheblich schneller sein. Weiterer Vorteil: Gebaut wird weitgehend wetterunabhängig. Denn die Betonfertigteile können in den Hallen auch bei starkem Frost hergestellt werden.

Das Wetter müssen die Straßen.NRW-Ingenieure aber dennoch im Blick haben. Vor allem dann, wenn die langen Stahlträger die Verbindung zwischen den Widerlagern schaffen sollen. Stahl dehnt sich aus oder zieht sich zusammen, je nach Temperatur. Also müssen beim Verbinden von Stahl- und Betonteilen ähnliche Temperaturen herrschen wie beim Bau der Stahlträger. Denn auf der Baustelle kommt es auf den Millimeter an. Genauigkeit ist dabei nicht nur von den Beton- und Stahlbauern gefragt, auch die Kranführer, die die Fertigteile am Haken haben, müssen exakt arbeiten. Immerhin einmal können sie das Arbeiten mit den Betonteilen am Haken im Vorfeld ausprobieren. Dann werden Fundamente und Widerlager zur Probe aufgebaut. „Wenn man fast 60 Tonnen am Haken hat, sollte man das schon einmal geübt haben“, sagt Franz Fischer.

Bauen mit Bausteinen
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Quelle: Straßen.NRW/Alex Talash

Fundamente, Widerlager, Stahlträger, Fahrbahnplatten und die so genannten Kappen, also die Seitenelemente der Brücke - all diese Elemente sind für die Bausteinbrücke vorgefertigt worden. Stück für Stück wird das Bauwerk nach den vorbereitenden Arbeiten zusammengesetzt. Vor allem von den Mitarbeitern, die die tonnenschweren Bauteile an den Kranhaken nehmen, ist Präzisionsarbeit gefragt. Beispiel: das Auflegen der vier Stahlträger.

Zwei Autokrane haben die 40 Meter langen Bauteile angehoben und langsam in die richtige Position gehoben. Dann war Fingerspitzengefühl und Teamarbeit gefragt. Denn die blauen Träger müssen exakt in die Widerlager eingepasst werden. Es bleiben nur wenige Millimeter Spiel. Mit riesigen Muttern werden die Träger schließlich verschraubt. Damit zwischen Widerlager und Stahlträger am Auflagepunkt keine Lücken bleiben, verbindet Flüssigmetall die beiden Bauteile.

Die Daten zur neuen Brücke
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  • Anzahl der Fertigteile: ca. 60 relativ große und ca. 120 kleinere Fertigteile.
  • Fertigteilgewichte: Die Fertigteile haben eine Länge von bis zu knapp 40 Metern (Überbaulängsträger mit einem Gewicht von jeweils ca. 30 Tonnen) und einem Gewicht von bis zu ca. 57 Tonnen (Fundamente/Widerlager).
  • Geplante Bauzeiten:
    • Gesamtdauer einschließlich Werksfertigung ca. 6,5 Monate
    • Baustelle vor Ort ca. 3,5 Monate
  • Verkehrsbeschränkungen:
    • Verkehrsbeschränkungen A46:
    • 2 + 2 Verkehrsführung, ca. 100 Kalendertage
    • 2 x Vollsperrung (Sa./So. Nacht), Abbruch Bestand bzw. Stahlträgerverlegung
    • 4 x ½-seitige Vollsperrung (Nacht), Verlegung Fahrbahnplatten und Kappen
    • Verkehrsbeschränkung Hammacher Straße:
    • Vollsperrung nach Abbruch des Bestandsbauwerkes, ca. 100 Kalendertage
Der Ideenwettbewerb
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Den Zuschlag bekam eine „Vollfertigteilbrücke“. Dabei werden alle Bauteile im Werk vorproduziert, per Schwertransport angeliefert und mithilfe von leistungsstarken Kränen in Rekordzeit vor Ort montiert. Dieser Brückenneubau hat nicht nur Vorteile: Die Vorfertigung macht das Bauwerk teurer, Fertigteilbrücken können eine kürzere Nutzungsdauer haben und nicht jeder Ort ist für das Aufstellen der Kräne geeignet. Die neue

Verfahrensweise kann aber die Sperrzeiten beim Aufbau der Brücke deutlich verkürzen und lässt sich auf alle Projekte übertragen, die die örtlichen Voraussetzungen – Platz für die Montage vor Ort – bieten.

Dem Preisgericht, das über die eingereichten Vorschläge entschieden hat, gehörten Vertreter des Bundes- und des Landesverkehrsministeriums, der Ingenieurkammer-Bau NRW sowie Vertreter von Straßen.NRW und der Stadt Hagen an. Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger von der RWTH Aachen war als Sachverständiger eingebunden.

Der Siegerbeitrag
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Grafik des Siegerbeitrages. Quelle: Sweco GmbH
Grafik des Siegerbeitrages. Quelle: Sweco GmbH

Die Sweco GmbH, Bremen, hat die Jury mit ihrem Vorschlag überzeugt. Ein Ersatzneubau in Vollfertigteilbauweise. Die Vorfertigung aller Bauteile – Fundamente, Widerlager, Überbau – führt dazu, dass die Sperrzeit vor Ort auf etwa 100 Kalendertage reduziert werden kann. Für vergleichbare Fertigteilbrücken werden üblicherweise 220 Kalendertage kalkuliert. Das Sweco-Team hat als Gewinner den Planungsauftrag erhalten. Das Pilotprojekt wird mit geschätzten Baukosten von rund 3,3 Millionen Euro von der Firma Heitkamp, Herne, umgesetzt.

Das Urteil der Jury
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„Die Siegerarbeit greift die Wettbewerbsidee am besten auf. Durch Einsatz der innovativen Vollfertigteilbauweise in Kombination von Stahlbeton und Stahlelementen gelingt es, den Ersatzneubau in kurzer Bauzeit bei angemessenen Baukosten zu realisieren. Besonders innovativ bewertet wurde der hohe Grad der Vorfertigung. Dies gilt gleichermaßen für die Unterbauten und den Überbau. Durch die Vorfertigung werden Baustellentätigkeit vor Ort und Eingriffe in den Verkehr minimiert. Darüber hinaus sind der überzeugende Entwurf und die Bauweise übertragbar auf andere Projekte. Es ist zu erwarten, dass die Konstruktion eine hohe Dauerhaftigkeit und einen üblichen Erhaltungsaufwand aufweisen wird. Trotz der geringen zur Verfügung stehenden Zeit zeichnet sich der Beitrag bereits durch eine sehr große Planungstiefe und eine ansprechende Gestaltung aus.“

Der Hintergrund
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Das Wettbewerbsobjekt „Hammacherstraße“ führt in Hagen über die A46. Straßen. NRW hatte Defizite in der Tragfähigkeit festgestellt und musste auf der 50 Jahre alten Spannbetonbrücke eine einstreifige Verkehrsführung einrichten – eine schwere Beeinträchtigung für den Anreise- und Lieferverkehr der angrenzenden Gewerbegebiete. Beim Neubau in konventioneller Bauweise hätten alle Verkehrsteilnehmer gravierendere Beeinträchtigungen in Kauf nehmen müssen.

Viele der rund 10.000 Brücken, die Straßen.NRW in Nordrhein-Westfalen betreut, sind in die Jahre gekommen: Ein großer Teil wurde in den 1960er bis 1970er Jahren gebaut. Das Alter, vor allem aber die extreme Belastung durch immer mehr und immer schwerere LKW macht ihnen stark zu schaffen. Viele müssen durch einen Neubau ersetzt werden. Bei der Planung setzen Ingenieure meist auf bewährte Konstruktionsmethoden. Brücken sollen stabil, langlebig und wirtschaftlich sein. Mit zunehmendem Verkehr wächst aber auch der Anspruch, Verkehrsbehinderungen und Straßensperrzeiten weiter zu reduzieren. NRW setzt darum neben klassischen Bauweisen auf die Erprobung neuer Ideen.

Wenn Brückenteile in konventioneller Bauweise betoniert werden, kostet die Herstellung der Schalung und Bewehrung viel Zeit. Der Beton benötigt Zeit, umauszuhärten, bis er eine für den weiteren Bauablauf ausreichende Festigkeit erreicht hat. Das kann Tage oder sogar Wochen dauern. Je länger eine Baustelle den Verkehrsfluss beeinträchtigt, desto höher der volkswirtschaftliche Schaden durch Staus, Luftverschmutzung, Erhöhung des Spritverbrauchs, sowie die Belastung von Anwohnern und Logistikwegen. Hier liegt der Vorteil des siegreichen Wettbewerbsbeitrages: Sämtliche Elemente der Brücke werden vorab und komplett im Werk gefertigt. Das alte Bauwerk muss erst dann abgerissen und damit die Verkehrsverbindung gekappt werden, wenn die Fertigteile produziert sind und vor Ort montiert werden können.

Bildergalerie
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Videos
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YouTube-Video: Brückenabriss am 21./22. April 2018

Quelle/Copyright: Detlev Helmerich

YouTube-Video: Entstehung der Bausteinbrücke Hammacherstraße in Hagen

Bausteinbrücke bei Twitter
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Informationen zum Projekt „Bausteinbrücke“ lieferte Straßen.NRW während des Baus regelmäßig über Twitter. Wer wissen wollte, was auf der Baustelle an der A46 passiert, konnte dem Landesbetrieb unter "A46-Bausteinbrücke" folgen.


Fertigteilbrücken an der L518 in Werne

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Das Projekt
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An der L518 bei Werne wurden gleich zwei Brücken über die Landesstraße durch Fertigteil-Brücken ersetzt. Neben der Reduzierung der Sperrzeiten für die Gemeindewege Stiegenkamp und Nordbecker Damm war hier ein weiteres Ziel von Straßen.NRW, ein Baukasten-System zu erproben, das auf weitere Projekte anwendbar ist. Die Anzahl der Fertigteile sollte möglichst überschaubar bleiben. Um lange Transportwege der schweren Bauteile zu vermeiden, wurden die Träger der Brücke in einer Feldfabrik nahe der Baustelle gefertigt.

YouTube-Video: Animation zu den Fertigteilbrücken an der L518 in Werne
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YouTube-Video: Animation zu den Fertigteilbrücken an der L518 in Werne

Quelle/Copyright: Arup Deutschland GmbH, Düsseldorf


A1-Brücke Afferder Weg in Unna

Von Anfang an war eine Bauzeitverkürzung von sechs Monaten geplant beim Neubau der A1-Autobahnbrücke Afferder Weg in Unna – am Ende konnte der Verkehr sogar weitere drei Monate früher auf beiden Brückenhälften störungsfrei laufen. Damit ist die Brücke insgesamt 280 Tage eher fertig als mit einer konventionellen Bauweise.

Weniger als acht Monate liegen zwischen dem Abbruch der alten Brückenteile und der Freigabe des Ersatzneubaus für den Verkehr. Wäre am Afferder Weg in einem konventionellen Verfahren gebaut worden, hätten die Nutzerinnen und Nutzer der A1 und auch die Anlieger in der Umgebung noch länger mit der Baustelle leben müssen.

Eine Kernbauzeit von nur acht Monaten erwies sich als herausragender Vorteil. Die Brückenbauteile für die erste Fahrtrichtung konnten in nur 18 Tagen montiert werden, beim zweiten Bauwerk reichten dafür sogar nur 15 Tage – selbst für Fachleute eine beeindruckende Leistung.

Hinzu kam die Einbindung lokaler Betonwerke für die Erstellung der Fertigteile was die heimische Wirtschaft gestärkt und die Ökobilanz des Bauwerks verbessert hat. Zwar sind die Kosten des mit dem Bundesverkehrsministerium abgestimmten Pilotprojektes noch nicht mit denen der herkömmlichen Bauweise vergleichbar, bei häufiger Anwendung sollen sich diese aber reduzieren. Darüber hinaus sieht man weitere Möglichkeiten, wenn es um kleinere Brücken geht: Hier könnte ein Überbau als Fertigteil eingehoben werden, was die Bauzeit nochmals verkürzen würde.

Fertigteile werden inzwischen immer häufiger eingesetzt. In der A1 bei Unna sind die im Betonwerk hergestellten Brückenteile allerdings so modifiziert, dass an vielen Stellen Zeit eingespart werden konnte: So wurde versuchsweise in einer Fahrtrichtung aus Platzgründen nachträglich für die sogenannte Kappe – den äußeren Rand der Brücke – eine Schalung aus Stahlblech geliefert, die dann vor Ort ausbetoniert wurde. Bei einer herkömmlichen Bauweise müssen für die Kappenherstellung Gerüst und Schalung auf- und wieder abgebaut werden. Das kostet Zeit. Die Stahl-Schalung verbleibt am Bauwerk und ist nicht nur Form für den Beton, sondern trägt in diesem Fall auch noch das Geländer. Vor allem der Verkehr, der unter einer Brücke verläuft, wird so weniger behindert.

Zeit wird auch beim Bau der Widerlager - also dort wo die Brücke aufliegt - eingespart, indem der Einsatz von Fertigteilen mit Betonarbeiten vor Ort kombiniert wird. Statt an der Baustelle zeitaufwendig eine herkömmliche Schalung aus Holz zu bauen und mit Beton zu verfüllen, werden Betonplatten eingehoben, die die Schalung ersetzen. Mit Beton ausgefüllt entsteht so ein tragfähiges Widerlager.

Hintergrund

  • Gesamtbaukosten Pilotprojekt: acht Millionen Euro
  • Kernbauzeit (Vollsperrung Afferder Weg, Abriss der Bauwerke, Neubau) knapp acht Monate. Vorab Kampfmittelsondierung, Aufbau einer mobilen Stauwarnanlage, Bau von Mittelstreifenüberfahrten, temporäre Fahrbahnverbreiterung in beiden Fahrtrichtungen).
  • Freigabe der Fahrtrichtung Bremen am 28.6.; Freigabe Afferder Weg am 3.7.

"Brückenwächter" in Wetter an der Ruhr

Brückenwächter in Wetter
Brückenwächter in Wetter

Der erste „Brückenwächter“ steht in Wetter an der Ruhr. Das erstmals in Deutschland eingesetzte System soll verhindern, dass zu schwere Fahrzeuge über eine vorgeschädigte Brücke rollen. In dem Pilotprojekt testet Straßen.NRW seit Juni 2020 gemeinsam mit dem Institut für Straßenwesen der RWTH Aachen und der Firma Neurosoft GmbH, wie ohne großen technischen und baulichen Aufwand eine Beschränkung sicher durchgesetzt werden kann. Dabei werden die Fahrer zu schwerer LKW in einem System aus Schildern und digitalen Tafeln darauf hingewiesen, dass sie die vor ihnen liegende Brücke nicht überfahren dürfen.

Flexibel und schnell einsetzbar

Auf einer LED-Anzeigetafel wird dem Fahrer das Kennzeichen seines Lkw angezeigt und unter der Nummer die Aufforderung, auf die Umleitungsstrecke abzubiegen. Die Brücke, die die B234 in Wetter über die Ruhr führt, ist für Lkw mit einem zulässigen Gesamtgewicht über 7,5 Tonnen gesperrt. Am Rhein wurden auf zwei Autobahnen technisch komplexe Wiegeanlagen installiert, um zu schwere Fahrzeuge an der Überfahrt über eine Brücke zu hindern. Ein Aufwand, der angesichts der Vielzahl der in die Jahre gekommenen Brücken auch an Bundes- und Landesstraßen nicht überall zu leisten ist. „Zumal es in manchen Fällen auch schnell gehen muss, und wir ein Bauwerk sofort für den Schwerverkehr sperren müssen“, so der Straßen.NRW-Abteilungsdirektor. Der Brückenwächter hat hier Vorteile. Anders als Wiegeanlagen und Schranken ist er flexibel einsetzbar und schnell aufgebaut.

Modernes Detektionssystem ermittelt Fahrzeugdaten

Bis ein LKW vom Brückenwächter erkannt wird, hat der Fahrer schon einige Hinweise auf die gesperrte Brücke und die damit empfohlene Umleitung ignoriert. Der Brückenwächter steht dort, wo die letzte Möglichkeit einer Umfahrung gegeben ist. Eine Videokamera identifiziert mit Hilfe eines Laserscans Fahrzeugtyp und Fahrzeugklasse. Mit Hilfe des ebenfalls gescannten Nummernschildes kann der Fahrer gezielt angesprochen werden. Aus Sicht der Datenschützer kein Problem: Im Vorfeld des Brückenwächter-Projekts ist extra ein Rechtsgutachten zum Thema Datenschutz eingeholt worden. „Das Kennzeichen kann anzeigt werden, weil im Kontext des Systems Brückenwächter der Schutz des Lebens und der Gesundheit der Straßenverkehrsteilnehmer sowie der Schutz des Eigentums an den Brückenbauwerken im Vordergrund steht“, heißt es darin.

Passiert ein Lkw die Brücke trotz der direkten Aufforderung, eine Umleitung zu nehmen, wird auch das registriert. Auf der Brücke wird eine Blitzanlage installiert, die dann ein Bußgeldverfahren auslöst. Da bis dahin mehrere Schilder missachtet wurden, gilt der Vorsatz und ein Bußgeld wird fällig. Ausgenommen vom Verbot werden Rettungsfahrzeuge und der Öffentliche Nahverkehr.

Forscher untersuchen Wirkung individueller Ansprache

Die wissenschaftliche Begleitung des Brückenwächter-Projektes, das von der in Bergisch Gladbach ansässigen Firma Neurosoft technisch umgesetzt wird, bedingt, dass unterschiedliche Formen der „Ansprache“ per LED- Anzeigetafel getestet werden.

Hintergrund

  • Das Verbund-Projekt Brückenwächter wird unter dem Titel „Automatisiertes Ausleit- und Kontrollsystem zum Schutz sanierungsbedürftiger Brücken“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „Anwender - Innovativ: Forschung für die zivile Sicherheit“ mit 636.000 Euro gefördert.
  • Ziel ist die Entwicklung einer „interaktiven Verkehrsbeschilderung, mit deren Hilfe geschädigte Brückenbauwerke effektiv vor Schwerlastverkehr geschützt werden können, ohne dass dazu erhebliche Personalmittel von Ordnungsbehörden eingesetzt werden müssen“.
  • Gleichzeitig könnten mit Hilfe des Systems „die Einhaltung von Nachtfahr- sowie Einfahrverbote bestimmter Fahrzeugklassen in Umweltzonen wirkungsvoller kontrolliert werden, ohne hierzu erhebliches Personal der Polizei zu binden“.
  • Einsatzmöglichkeiten ergeben sich darüber hinaus dort, wo eine Höhenbegrenzung gegeben ist. Also unter Brücken oder in Tunneln.