Positionierung einer Eisenbahnbrücke

Die örtlichen Bedingungen machen den Bau einer Brücke am endgültigen Standort manchmal unmöglich. In solchen Fällen muss die Brücke an einem Ort in der Nähe oder am Ufer gebaut und dann in ihre endgültige Position bewegt werden. Dies war auch in Brüssel Schaerbeke der Fall, wo eine Eisenbahnbrücke aus Stahl mit einer Länge von 140 m und einem Gewicht von über 160 Tonnen über eine Reihe bereits vorhandener Schienen gezogen werden musste. Enerpac wurde gebeten, die Bewegung und die während der Bewegung auftretenden Kräfte mit seinem „synchronen Hebesystem“ hydraulisch zu überwachen und bei Bedarf die erforderlichen Korrekturen vorzunehmen.

Die neue Eisenbahnbrücke in Brüssel wurde im Auftrag der belgischen Eisenbahn von Victor Buyck Steel Construction gebaut, einem großen, international tätigen belgischen Stahlbauunternehmen. Die Brücke wurde in Teilen geliefert und am Ort der neu erbauten Eisenbahnüberführung zusammengebaut. Die Brücke war Ende Oktober für die Bewegung an ihren Ort bereit. Aufgrund der intensiven Nutzung der Schienen, über denen die Brücke platziert werden musste, und der Tatsache, dass der Eisenbahnverkehr während der Bewegung gestoppt werden musste, hatte das Bauunternehmen nur 48 Stunden Zeit, um die Brücke an den richtigen Ort zu bringen.

Komplexe kombinierte Krafteinwirkung

Man kann eine Stahlkonstruktion als starr und unflexibel bezeichnen, aber das stimmt absolut nicht. Insbesondere nicht im Fall einer Eisenbahnbrücke aus Stahl mit einer Länge von 140 m und einem Gewicht von über 1600 Tonnen. Während der Bewegung entstehen enorme Kräfte. Unter der Wirkung dieser Kräfte sind die Stahlkonstruktion und insbesondere die Aufbauten hohen, wechselhaften Spannungen ausgesetzt, was sehr wahrscheinlich zu einem Verbiegen führt.

Damit sich die kombinierte Krafteinwirkung während der Bewegung der Eisenbahnbrücke gleichmäßig entwickelt und um zu verhindern, dass diese Spannungen zu hoch werden, müssen die auftretenden Zug- und Druckkräfte gemessen und bei Bedarf verringert werden. Außerdem musste selbstverständlich die vertikale Position der Brücke überwacht werden.

Eine manuelle Überwachung und Korrektur der Bewegung ist in solchen Fällen zu ungenau. Zu große Abweichungen an den verschiedenen Stützpunkten führen zu nicht akzeptablen Spannungen, die die Konstruktion beeinträchtigen können. Außerdem benötigt manuelle Überwachung und Korrektur zu viel Zeit und die stand in diesem Fall nicht zur Verfügung. Deshalb wurde Enerpac gebeten, die Bewegung der Eisenbahnbrücke mit seinem „synchronen Hebesystem“ zu lenken, das sich mittlerweile weltweit bewährt hatte.

Plattformwaggons und Litzenheber (kabelgetriebene Zylinder)

Für die erste Phase der Bewegung wurde eine Reihe hydraulisch gesteuerter, mehrachsiger Plattformwaggons (Supertransporter) an beiden Seiten unter der Brücke als hinterste Stützpunkte eingesetzt. Für die zweite Phase – die Waggons konnten nur einen bestimmten Punkt erreichen – wurde ein hydraulisches Zugsystem mit „Litzenhebern“ verwendet, Kabellitzen, die die Brücke Meter für Meter über die restliche Strecke ziehen. Daneben wurde ein hydraulisches Zurückzieh- und Bremssystem bereitgestellt, da die Eisenbahnbrücke unter einem Gefälle mit einem Höhenunterschied von 2 m vorgeschoben werden musste. Acht vorübergehende Stahlsäulen wurden erstellt, um die Überführungsteile während der Bewegung zu stützen. Jede Säule war mit einem so genannten „Zugträger“ ausgestattet, einem schwenkbaren Stahlkreuz mit schweren Federn für den Ausgleich der Kraft, der Winkelverschiebung und die Verbiegung des unteren Trägers der Brücke. Neben jedem „Zugträger“ wurden zwei Hydraulikzylinder montiert. Die Hauptfunktion dieser Zylinder bestand darin, die Konstruktion auf der richtigen Höhe zu halten. Um den Widerstand während der Bewegung so weit wie möglich zu verringern, wurden Teflon-Gleitplatten zwischen dem „Zugträger“ und dem unteren Träger eingesetzt. Außerdem wurde eine Vorschubspitze an der Vorderseite der Brücke für eine sicherere Verteilung der Kräfte und Begrenzung der Verbiegungen und Spannungen während der Bewegung bereitgestellt.

Kräfte unter Kontrolle

Victor Buyck Steel Construction berechnete die Kräfte und Spannungen, die an jedem Stützpunkt während der Bewegung auftreten konnten, im Voraus genau. Um diese komplexe Kombination der Kräfte kontrollieren und, falls nötig, korrigieren zu können, installierte Enerpac ein speziell dafür erstelltes Überwachungssystem.
Dieses System bestand aus insgesamt 32 Messpunkten (von denen 28 verwendet wurden) an der gleichen Anzahl Hydraulikzylinder, einer zentralen Pumpeneinheit mit einem Druck von 700 Bar, einer SPS-Steuerung und einem Computersystem, das alle Bewegungen und Kräfte anzeigte. Projektleiter J.P. Vrombaut von Victor Buyck Steel Construction war bereits während der Implementierung sehr zufrieden. „Auch dank Enerpac gehen die Arbeiten viel schneller als erwartet vor sich“, sagte er.

Sowohl die Hydraulik als auch die Elektronik des Systems wurden von einem Expertenteam im „Enerpac Centre of Excellence“ in Spanien entworfen und entwickelt. Enerpac selbst vermietete die Geräte an den Kunden, gemäß seinen Grundsätzen für so große Projekte. Die Installation und Implementierung wurde vom so genannten Hevilifts-Team, erfahrenen Enerpac-Experten aus Großbritannien, übernommen. Das gesamte Projekt – Installationsphase, Testphase, Implementierung und Abschluss – dauerte zwei Wochen.

Synchrones Hebesystem: Digitale Hydraulik

Das integrierte und automatische „synchrone Hebesystem“ von Enerpac ist eine Kombination aus Hydraulik und digitaler Überwachung und Steuerung. Ganz gleich, ob es sich um eine Brücke oder ein großes Gebäude handelt: Dieses System bietet eine extrem effektive Methode sowohl für vertikale als auch für horizontale Bewegung und Positionierung. Das Gesamtsystem ist so aufgebaut, dass die verschiedenen Messpunkte und Zylinder stabil sind und sich nicht gegenseitig beeinflussen. Außerdem werden der Messweg und die Kraft überprüft. Dazu erhält das Steuerungssystem elektronische Signale von den Bewegungssensoren und der Druck in den Zylindern wir ebenfalls elektronisch über Sensoren übertragen. Der Computer berechnet ständig die Kraft an jedem Zylinder mithilfe von Drucksensoren. Das System überprüft die Position und Bewegung der einzelnen Zylinder und steuert nötigenfalls die Pumpen und Zylinder, um die Kräfte auf dem korrekten Wert zu halten. So wird jeder Punkt des Objekts automatisch und vollständig synchron bewegt und millimetergenau positioniert. Wenn die Kraft außerhalb eines festgelegten Werts liegt, wird der Druck „angepasst“. Hier wird die Geschwindigkeit des Computers genutzt, um schnell kurze Impulse an die Hydraulikventile zu senden. Dies führt dazu, dass die einzelnen Zylinderbewegungen um ein Vielfaches kleiner sein können als beim manuellen Betrieb. In dem Augenblick, in dem die Zylinderbewegung den Toleranzbereich verlässt, wird ein Warnsignal gesendet und die gesamte Bewegung wird manuell oder automatisch gestoppt.