Hydraulik spielt eine wichtige Rolle beim Bau der neuen San Francisco Bay Bridge.

Kalifornier haben es gerne groß und die neue San Francisco- Oakland Bay Bridge, die zurzeit gebaut wird, soll das größte öffentliche Bauprojekt in der Geschichte des Staates sein.

Selbstverankerte Hängebrücke
Der auffälligste Teil der neuen Brücke, die von einem Joint-Venture von American Bridge und Fluor (ABF) gebaut wird, ist eine selbstverankerte Hängebrücke mit einer Länge von 380 m. Anders als herkömmliche Hängebrücken, bei denen Hauptseile an ihren Enden und unter Spannung verankert werden, nutzt eine selbstverankerte Hängebrücke ein einziges durchgängiges Hauptseil, das eine Schleife bildet, die an jedem Ende der Brücke in der Decke verankert ist (hindurchgeht) und nach oben und über den Stützturm geht. Als Folge wird die Hängebrücke auf Druck belastet.

Aufgrund der Natur einer selbstverankerten Hängebrücke muss die Decke zuerst fertiggestellt werden. Anschließend wird das Hauptseil platziert und an der Decke verankert. Dabei ist ein Lehrgerüst nötig, das die Decke trägt, bis das Hauptseil und die Hängesäulen installiert sind. In diesem Fall waren etwa 18.000 Tonnen Stahl für den Bau des erforderlichen Lehrgerüst nötig.

Hydraulik, die zum Platzieren der Deckenabschnitte eingesetzt wird
Die Brückendecke wird als orthotrope Hohlkastenabschnitte gefertigt. Die Abschnitte werden mit einem Kahn so nah wie möglich zum vorgesehenen Ort gebracht und dann mit einem riesigen, auf dem Kahn montierten Kran mit einer Hebeleistung von fast 2.000 Tonnen auf das Lehrgerüstgerippe gehoben. Die Deckenabschnitte werden nicht direkt auf dem Gerippe platziert, sondern auf speziellen Gestellen. „Jedes einzelne Gestell dient als große Kufe zum Tragen des orthotropen Hohlkastens, während er geschoben wird“, sagte Dan Hester von ABF.

Ein Deckenabschnitt, der auf seinem Gestell liegt, wird mithilfe eines „Schieberahmens“, der von ABF entwickelt und gefertigt wurde, das Lehrgerüstgerippe entlang geschoben. Der Schieberahmen enthält Hydraulikheber mit einem Hub von 3 m, die verwendet werden, um das Gestell Zentimeter für Zentimeter durch Festhalten und Loslassen entlang des Gerippes zu bewegen, bis der Deckenabschnitt seinen endgültigen Ort erreicht. Nick Greco von ABF dazu: „Es dauert ungefähr einen Tag, um ein Teil an seinen Platz zu schieben, und die vollständige Platzierung und Installation eines Deckenabschnitts ist ein Prozess von ungefähr einer Woche.“

Die Zeit, die für das Heben und Schieben der massiven Deckenabschnitte (die normalerweise jeweils über 1.000 Tonnen schwer sind) erforderlich ist, kann sich je nachdem, wie nah sie mit dem Kahn zum vorgesehenen Ort gebracht werden können, unterscheiden. Hester sagt: „Einige mussten wir nur ein paar Meter schieben, da wir sie sehr nah an ihrem endgültigen Ort absetzen konnten. Aufgrund ihrer Größe ist es einfacher, die orthotropen Hohlkästen ein Stück von den Spleißen entfernt abzusetzen und dann die Hydraulikheber auf dem Schieberahmen sowie die Enerpac-Heber zu verwenden, um das Teil in die richtige Ausrichtung, Neigung usw. zu bringen und eine Verbindung herzustellen. Nach dem Anbringen des ersten Bolzens dauert es ungefähr sechs Stunden, bis wir die Verbindung so hergestellt haben, dass wir sie über Nacht allein lassen können. Insgesamt dauert es einige Wochen, um alle Schweiß- und Verschraubungsarbeiten durchzuführen.“

Wurde ein Deckenabschnitt auf einem Gestell platziert. Hester erklärt: „Die Unterseite des Gestells ist mit poliertem Edelstahl verkleidet und das Gestell gleitet auf Teflon®-Gleitlagern. Die eigentlichen Gleitflächen sind daher Edelstahl auf Teflon®. Dies führt zu einem Reibungskoeffizienten von ca. 0,08.“ Wenn der Deckenabschnitt seinen endgültigen Ort erreicht, wird die Position des orthotropen Hohlkastens mithilfe der „Hebehüte“ bei jedem Gestell angepasst, das von vier Paar 400-Tonnen-Hydraulikhebern mit einem Hub von 15 cm getragen wird.

Die Heber werden verwendet, um den orthotropen Hohlkasten mit dem vorher errichteten orthotropen Hohlkasten auszurichten, so dass die Spleißverbindungen vorgenommen werden können. Greco erklärt, dass der orthotrope Hohlkasten an den vorherigen Deckenabschnitt sowohl verschraubt als auch am Rand verschweißt wird. Die Anzahl der erforderlichen „Hebehüte“ unterscheidet sich, da die Deckenabschnitte nicht immer gleich sind. „Der Hebedruck wird während der Spleißaktivitäten ebenfalls ständig überwacht, um zu überprüfen, dass die lokale Kapazität des Lehrgerüstgerippes nie überschritten wird“, sagt Hester.

Litzenheber-Hebequerträger
Die neue Hängebrücke hat zwei parallele Fahrbahndecken (siehe Titelfoto), die jeweils fünf Fahrspuren bieten. Stabilität und Steifigkeit werden teilweise durch regelmäßige Querträger. Die Struktur an der Seite bietet den Befestigungspunkt für einen Querträger, der die parallelen Hängebrücken verknüpft.

Aufgrund der Gezeiten in der Nähe der Yerba Buena-Insel konnte der vorher erwähnte riesige Kran nicht eingesetzt werden, um die zwei westlichsten Querträger zwischen den parallelen Hängebrücken zu heben. Greco erklärt, dass ABF eine Portalkranstruktur entwickelte und fertigte, um bestimmte Querträger zu heben, die nicht mithilfe des Krans errichtet werden konnten. Der Portalkran überspannt die beiden Brückengerippe und trägt einen sich quer bewegenden Wagen für die X-Y-Positionierung.

Für den Hebemechanismus am Portalkran entschied sich ABF für ein neuartiges Litzenhebersystem von Enerpac Integrated Solutions.

Jeder der zwei 660-Tonnen-Litzenheber ist elektronisch gesteuert und mit einer digitalen Steuerung vernetzt. Die Heber sind intelligente Geräte mit integrierten Sensoren für den Betrieb im geschlossenen Kreislauf mit der Steuerung und die Bewegung der Heber wird mit einer Toleranz von 10 mm synchronisiert. Neben Hub- und Lastalarmen bietet die Steuerung individuelle Hub- und Lastwertanzeigen.

Von der genauen Positionierung von Deckenabschnitten bis zum Präzisionsheben von Querträgern erleichtert moderne Hydraulik den Bau der selbstverankerten Bay Bridge-Hängebrücke. Demnächst wird ein Artikel die Rolle der digital gesteuerten Hydraulik beim Bau des 160 m hohen Turms der Hängebrücke näher beschreiben.

Peter Crisci ist der Business Leader for the Americas von Enerpac Integrated Solutions (www.enerpac.com).

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Die San Francisco-Oakland Bay Bridge American Bridge ist nichts Neues für die San Francisco- Oakland Bay Bridge – dem Unternehmen, das die ursprüngliche Brücke (die zurzeit noch in Betrieb ist) 1936 gebaut hat. Jedoch wurde ein Teil der ursprünglichen Brücke bei einem Erdbeben im Jahr 1989 erheblich beschädigt. Nach längeren Untersuchungen und Beratungen entschied der Staat, dass eine Nachbesserung und seismologische Aufrüstung der alten Brücke langfristig teurer werden würde, als der Bau einer neuen Brücke.

Die neue Hängebrücke beinhaltet zahlreiche erdbebensichere Merkmale, wovon einige ziemlich genial sind. Zum Beispiel werden „Scharnierrohrträger“ zwischen den Abschnitten eingefügt. Bei einem Erdbeben funktionieren die Träger wie eine austauschbare Sicherung, die die seismische Energie absorbiert. Die Träger sind so gestaltet, dass sie problemlos ausgetauscht werden können, wenn sie bei einem Erdbeben beschädigt werden.