Hubbrücken

Hubbrücken (vertical lift-bridges; ponts levants, ponts ascenceur; ponti alzabili), bewegliche Brücken (s.d.); bei denen durch lotrechte Hebung eines Teiles der Brückenkonstruktion das erforderliche Verkehrsprofil unter der Brücke freigemacht wird.

Man hat zweierlei Arten von H., u.zw.:

a) solche, bei denen der ganze über der freizumachenden Fahrstraße liegende Überbau gehoben wird, und

b) solche, bei denen die Hauptträger in der erforderlichen Höhe festliegen und die an diesen Trägern aufgehängte Fahrbahn zur Freimachung des Verkehrsprofils hochgezogen wird.

Bei beiden Arten wird zur Verminderung der Arbeit beim Heben das Gewicht der zu hebenden Teile ausgeglichen.

Zu a) Das Ausgleichen des Gewichts des zu hebenden Überbaues findet bei dieser Bauart meistens durch Gegengewichte, bei geringer Hubhöhe auch wohl durch Druckwasserkolben oder Schwimmer statt. Im ersten Fall hat man meistens an beiden Enden des zu hebenden Überbaues fachwerkartig durchgebildete Türme angeordnet, die oben mit Rillen versehene Rollen tragen und zur Aufnahme der die Gegengewichte tragenden Ketten oder Drahtseile dienen. Die Befestigung der Drahtseile an den Gegengewichten findet in neuerer Zeit mittels Ausgleichvorrichtungen statt, so daß jedes Seil einen gleich großen Teil des Gewichts trägt.

Im zweiten und dritten Fall ruht der zu hebende Überbau auf Druckwasserkolben oder Schwimmern, deren Druck aufwärts ungefähr dem Gewicht des zu hebenden Überbaues gleich ist, so daß für die Bewegung nur eine geringe Kraft notwendig wird.

Die Bewegung des Überbaues findet im ersten und im letzten Fall mittels Handkraft, Dampf oder Elektrizität statt.

Für schwere H. und größere Hubhöhen kommt in den letzten Jahren wohl hauptsächlich die Bewegung mittels Elektrizität in Betracht. Ist das Brückengewicht mittels Druckwasserkolben ausgeglichen, dann wird die H. auch meistens mit Druckwasser bewegt.

Ein bemerkenswertes Beispiel einer mit Hand bewegten H. bietet die 1884 gebaute, 6 m breite und 21 m lange Straßen-H. an der Schiffswerft in Alt-Ofen (Abb. 149). Der zu hebende Brückenteil und die Gegengewichte sind an Ketten aufgehängt. In der Mitte jedes der beiden Hauptträger befindet sich eine Winde, mittels der zwei auf gemeinschaftlicher Achse befestigte Kettenrollen in Bewegung gesetzt werden können. An jedem der vier Pfeilertürme ist ferner eine Kette angebracht und mit ihren beiden Enden am Fuße und am Kopfe des Turmes befestigt. Diese Kette ist über eine am Trägerende befindliche Rolle und über eine der Rollen der Winde geschlungen (Abb. 150). Durch Drehen der letzteren in dem einen oder dem andern Sinne muß ein Heben oder Senken der Brücke erfolgen. Diese H. ist deshalb bemerkenswert, weil die neuesten und größten elektrisch bewegten H. in den Vereinigten Staaten Amerikas nach demselben Grundgedanken gebaut worden sind, nur wurden statt Ketten Drahtseile verwendet, die nicht über eine Rolle der Winde in der Brückenmitte geschlungen, sondern an Trommeln der Winde befestigt wurden, z.B. die H. in den Hawthorne-Avenue, eine Straßenbrücke über den Willamettefluß in Portland (Oregon) (Abb. 151).

Der 880 t schwere zu hebende Überbau hat eine Länge von 75 m, bei einer Breite von 18∙80 m zwischen den Geländern. Jedes der zwei Gegengewichte in Beton mit Eisengerippe ist mittels Ausgleichvorrichtungen an 24 Drahtseilen von 37 mm Durchmesser aufgehängt, die über auf dem Turme aufgestellte mit Rillen versehene Rollen von 2∙85 m Durchmesser geschlungen sind. Der zu hebende Überbau wird an seinen vier Ecken durch Rollen in der Quer- und Längsrichtung an den Türmen geführt. Die Längsrollen werden dabei durch Spiralfedern an die Führungen gepreßt, um die Wärmeausdehnung der Hauptträger nicht zu hindern (Abb. 152).

Die Anordnung der Drahtseile für die Bewegung des Überbaues ist aus Abb. 153 ersichtlich; die vier Trommeln T werden durch ein und dieselbe Welle bewegt, so daß die H. niemals eine schräge Stellung einnehmen kann. Die H. kann durch zwei Elektromotoren von 125 PS. in einer Minute 33∙60 m gehoben werden, sie wurde 1910–1911 von der Firma Waddell & Harrington in Kansas City (Vereinigte Staaten von Amerika) entworfen und gebaut. Eine ältere Bauart weist die von derselben Firma in 1893 in Chicago erbaute H. über den Chicagofluß in der Süd-Halsteadstraße auf (Abb. 154).

Die ungefähr 40 m lange und 14∙60 m breite Straßen-H. wiegt 290 t. Die vier je an acht Drahtseilen von 39 mm Stärke aufgehängten gußeisernen Gegengewichte wiegen ebensoviel. Zum Heben, bzw. Senken der H. diente anfänglich eine Dampfmaschine, die sich auf dem Lande unterhalb der Zufahrtstraße befand und zwei Seiltrommeln bewegte, von der die Drahtseile über die nötigen Leitrollen und Scheiben einerseits zu dem zu bewegenden Brückenteil und anderseits zu den Gegengewichten gehen. Dreht die Maschine in einer Richtung, dann werden die an der H. befestigten Seile auf die Trommeln gewunden, indem die an den Gegengewichten befestigten Seile ebensoviel abgewunden werden, wodurch die H. gehoben wird. Dreht die Maschine in entgegengesetzter Richtung, dann werden die Gegengewichte hochgezogen und somit die H. gesenkt.

Die zwei 70 PS.-Dampfmaschinen sind seit einigen Jahren durch Elektromotoren ersetzt, die die H. in 37 Sek. 42∙80 m heben können.

Ketten, deren eines Ende an der Brücke, das andere an dem Gegengewichte befestigt ist, gleichen in jeder Stellung der H. den Unterschied zwischen den Gewichten der Seile an beiden Seiten der Rollen auf den Türmen aus.

Eine solche Ausgleichung findet bei den neueren H. nicht statt und ist bei mechanischem Antrieb des Bewegungsmechanismus auch wohl überflüssig, wenn man nur die Motoren entsprechend kräftiger nimmt. Es dürfte sich sogar empfehlen, bei Eisenbahn-H. von einer solchen Ausgleichung immer Abstand zu nehmen. Denn, wenn die Gegengewichte ebenso schwer sind wie der zu hebende Brückenteil, genügt das Gewicht der Kabel, um zu verhindern, daß die H. infolge der durch atmosphärische oder sonstige Einflüsse verursachten geringen Gewichtsänderungen die Neigung haben wird, sich aus ihren Endstellungen zu begeben.

An jedem Turmeck ist oben und unten ein Wasserdruckpuffer angebracht, der kräftig genug ist, um den Stoß der mit größter Geschwindigkeit (1∙22 m i. d. Sek.) anlangenden H. unschädlich zu machen. Durch teilweise Füllung, bzw. Entleerung eines an der H. befindlichen Wasserbehälters kann zu jeder Zeit das durch irgend eine Ursache gestörte Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Dieser Wasserbehälter wird aber nicht mehr gebraucht; etwaige Gewichtsunterschiede werden durch Zufügung von Gewichten ausgeglichen.

Diese H. hat sich, seitdem sie mittels Elektrizität bewegt wird, ausgezeichnet bewährt; die zur Aufhängung der Gegengewichte dienenden Drahtseile haben noch niemals der Auswechslung oder selbst der Ausbesserung bedurft und befinden sich noch in tadellosem Zustand, obwohl die H. jeden Tag mehrmals bewegt wird.

Als Beispiel einer H., deren Gewicht durch Druckwasserkolben ausgeglichen wird, möge die eingleisige Eisenbahnbrücke und die 7∙95 m breite Straßenbrücke über die Mündung des Kanals in die Trave zu Lübeck genannt werden. Die 257 t, bzw. 268 t schweren und rund 42 m langen Brücken ruhen je auf zwei Druckwasserkolben, einer unter der Mitte jedes Endquerträgers. Die beiden Kolbenzylinder einer jeden H. stehen durch Rohrleitungen in Verbindung mit einem Druckwassergegengewicht, das das Brückengewicht möglichst genau ausgleicht. Durch elektrisch angetriebene Zahnräder, die in an den Gegengewichten des Kraftsammlers befestigte Zahnstangen greifen, können die Gegengewichte ab- und aufwärts bewegt werden, wobei die H. sich 4∙30 m, bzw. 3∙30 m heben oder senken.

Eine H., deren Gewicht durch den Auftrieb von Schwimmern ausgeglichen wird, findet man über der Schleuse in Lauenburg.

Der Auftrieb der Schwimmer ist ein wenig größer als das Brückengewicht. Durch Handwinden können vier Gegengewichte auf die Hauptträger der H. hinuntergelassen werden, wodurch die H. sich senkt; werden die Gewichte wieder gehoben, dann hebt sich auch die H.

Zu b) Die Hauptträger in erforderlicher Höhe festzulegen und nur die daran aufgehängte Fahrbahn zur Freimachung der Verkehrsstraße unter der Brücke zu heben, wird zuerst von Ingenieur Röper im Wochenblatt des Berliner Architektenvereins (1867 bis 1868) vorgeschlagen. Das Ausgleichen des Gewichts der zu hebenden Fahrbahn erfolgt bei dieser Bauart mittels Gegengewichte, diese hängen an Ketten oder Drahtseilen, die über an den festen Hauptträgern befestigte Rollen oder Scheiben geschlungen sind. Die bewegliche Fahrbahn hängt, wenn sie gesenkt ist, an Hängestäben, die mit ihren oberen Enden auf der Unterkante der festen Hauptträger auflagern. Die Ketten oder Seile der Gegengewichte sind meist an diesen Hängestäben befestigt.

Eine der ältesten H. dieser Bauart ist die Chitpore-H. in Kalkutta, eine eingleisige Eisenbahnbrücke von 36∙60 m Spannweite und 4∙80 m Hubhöhe (Abb. 155). Über jedem Hauptträger befindet sich eine Welle, worauf die Scheiben für die Ketten der Gegengewichte sitzen. Durch Drehung dieser Wellen mittels eines gemeinschaftlichen Triebwerks wird die Fahrbahn gehoben, bzw. gesenkt. Sie wird dabei durch an den letzten Querträger befestigte Rollen mit Doppelspurkränzen geführt, die sich gegen lotrechte Führungsschienen lehnen.

Ein neueres Beispiel dieser Bauart bildet die H. über den Missourifluß in Kansas City (Missouri, Vereinigte Staaten von Amerika) (Abb. 156). Die zu hebende zweigleisige Fahrbahn hat eine Länge von 130 m und wiegt 680∙t; Hub 15∙24 m in 50 Sek. durch Elektromotoren. Zwischen den festen Hauptträgern ist eine Fahrbahn für Straßenverkehr mit zwei Straßenbahngleisen angeordnet. An beiden Seiten der Brücke außerhalb der Hauptträger ist noch eine gepflasterte Straße mit Fußweg auskragend angeschlossen.

Die Hängestäbe schieben beim Heben der Fahrbahn in den Pfosten der festen Hauptträger; auf den Hauptträgerobergurten befindet sich bei jedem Pfosten eine mit Rillen versehene Rolle, die zur Führung der Drahtseile, die die Hängestäbe mit den an beiden Enden der festen Hauptträger angeordneten Gegengewichte verbinden, dient. Die verschiedenen Drahtseile sind über an den Enden der Hauptträger angebrachte Trommeln geschlungen. Werden diese Trommeln durch die zwei an beiden Enden der Brücke aufgestellten Elektromotoren gedreht, dann hebt oder senkt sich die bewegliche Fahrbahn. Durch ein Seil ohne Ende, das die Trommeln an einem Brückenende mit den Trommeln am anderen Brückenende verbindet, wird erreicht, daß die Trommeln sich an beiden Brückenenden mit derselben Geschwindigkeit drehen, und daß im Fall einer der Motoren versagen sollte, die Fahrbahn mit dem anderen Motor bewegt werden kann.

Eine Kombination der Bauarten a und b findet man bei der H. der Oregon-Washington Railroad and Navigation Cie. über den Willamettefluß in Portland (Oregon) (Abb. 157).

Die Brücke hat zwei Fahrbahnen; die obere zwischen den Geländern 20∙35 m breite Fahrbahn dient dem Straßen-, Straßenbahn- und Fußgängerverkehr, die untere trägt zwei Eisenbahngleise und kann in derselben Weise wie die untere Fahrbahn der Missoury-H. in Kansas City gegen die obere Fahrbahn hochgezogen werden (Hubhöhe 14 m in 30 Sek.), wobei eine Fahrstraße von 15∙50 m über HW. frei wird, was für die Binnenschiffahrt (90% des ganzen Schiffahrtsverkehrs) genügt. Die beiden Fahrbahnen können für Seeschiffe in 90 Sek. noch weitere 27∙15 m gehoben werden, so daß die freie Höhe dann 42∙65 m über HW. beträgt. Die an den Hängestäben der unteren Fahrbahn befestigten Drahtseile sind nicht über, sondern unter die Trommeln an den Enden der Hauptträger geschlungen und werden von da über auf den Spitzen der Türme angebrachten Rollen nach besonderen, nur für die Ausgleichung des Gewichts der unteren Fahrbahn bestimmten Gegengewichten geführt (Abb. 158).

Die Trommeln werden gleichzeitig durch zwei im Maschinenhaus in der Mitte der H. befindliche Elektromotoren gedreht, wobei sich die untere Fahrbahn hebt oder senkt.

Die Hauptträger mit der oberen Fahrbahn sind ebenso wie bei der oben genannten Hawthorne-Avenuebrücke an die Drahtseile der Gegengewichte aufgehängt und werden in derselben Weise bewegt und dabei durch Rollen geführt.

Das Gewicht des beweglichen Überbaues mit oberer und unterer Fahrbahn stellt sich auf ungefähr 2000 t.

Die Strauss-Basculebridge-Gesellschaft in Chicago hat seit 1912 in den Vereinigten Staaten von Amerika einige H. gebaut, bei denen die Gegengewichte und der zu hebende Überbau nicht an Drahtseilen, sondern an Hebeln aufgehängt sind.

Der Grundgedanke ist aus Abb. 159 ersichtlich.

An jeder Ecke des zu hebenden Überbaues befindet sich ein Turm, auf dem ein fachwerkartig ausgebildeter Hebel Q P drehbar gelagert ist. Mit diesem Hebel ist ein Gegengewicht F (Abb. 159 c) derart fest verbunden, daß sich der Schwerpunkt genau in der Drehachse befindet. Die H. ist mittels Hänger C Q an den langen Hebelarmen aufgehängt.

Am kurzen Hebelarm ist ein Gegengewicht D (Abb. 159 c) drehbar angeordnet und mittels einer Stange C (Abb. 159 c, links) derart mit der Verlängerung des Hängers C Q verbunden, daß Q a d P (Abb. 159, rechts) ein Parallelogramm bildet.

Es ist leicht ersichtlich, daß bei einer geeigneten Wahl des Gegengewichts die Brücke in jeder Höhe im Gleichgewichte gehalten wird.

Zur Bewegung der H. ist an jedem Turm eine senkrechte Zahnstange E (Abb. 159 c) angebracht, in die ein an dem zu hebenden Überbau befindliches Zahnrad greift.

Strobel und Rall in Chicago haben sich eine H. patentieren lassen, bei der die Bewegung in ähnlicher Weise stattfindet. Die Hebelarme sind aber mittels eines Drehgelenkes unmittelbar an den Obergurten, der H. befestigt.

Angaben über einige ausgeführte Hubbrücken.

Die Gegengewichte sind starr mit den kurzen Hebelarmen verbunden, dagegen sind die Drehachsen der Hebel nicht fest, sondern auf Rädern oder Rollen auf den Turmhäuptern aufgelegt, um die bei dem Hegen, bezw. Senken der H. erfolgende wagerechte Bewegung der Drehachsen zu ermöglichen.

Die Träger und die Fahrbahn der H. werden in derselben Weise berechnet und von demselben Material gebaut wie die der festen Brücken.

Die Arbeit für die Bewegung der mittels Gegengewichte ausgeglichenen H. stellt sich zusammen aus der Arbeit:

1. für die Massenbeschleunigung der sämtlichen beweglichen Teile;

2. für die Überwindung der Zapfenreibung der Trommeln und Rollen, bzw. der Hebel, Hängestäbe und beweglichen Gegengewichte;

3. für die Reibung und Biegung der etwa vorhandenen Drahtseile auf den Trommeln und Rollen;

4. für die Überwindung der Reibung der Führungsrollen, auch bei seitlichem Winddruck, auf die zu bewegenden Massen.

Feststellvorrichtungen. Die Enden des beweglichen Überbaues, bzw. der beweglichen Fahrbahn werden meistens in gesenktem Stande verriegelt.

Bei H. mit beweglicher Fahrbahn werden öfter sämtliche Hängestäbe, sobald die Fahrbahn im unteren Stand angelangt ist, selbsttätig verriegelt, indem es unmöglich gemacht ist, die Bewegungsmotoren in Tätigkeit zu setzen, bevor diese Riegel ausgelöst worden sind. Außerdem werden mehrmals die Motorwellen bei vollständig gehobener, bzw. gesenkter Brücke oder Fahrbahn selbsttätig gebremst.

Oberbau, Brückenbedielung, seitliche Abschlüsse, Auflager, Widerlager und Pfeiler werden bei den H. in ähnlicher Weise wie bei festen Brücken hergestellt.

Es werden meistens in der Richtung des Wasserlaufes hölzerne Leitwerke und Dückdalben angebracht, die den die Hubtürme tragenden Pfeiler gegen antreibendes Eis und Anprall von Schiffen schützen sollen.

Literatur: Näheres über H. s. Hb. d. Ing. W., 2. Bd., 4. Aufl., Leipzig 1907, bearbeitet von Prof. W. Dietz. – Bewegliche Brücken von Prof. W. Dietz, Leipzig 1897 und die in diesen beiden Werken angegebene Literatur; Gén. civ. Nr. 23, 7 Octobre 1911; Railr. Age Gaz. vom 14. Juli 1911 und Engg. News 1911; 5. Juni und 11. September 1913; The Engineer 28. November und 12. Dezember 1913.

Joosting.

Abb. 149. Hubbrücke in Alt-Ofen.

Abb. 150.

Abb. 151. Hubbrücke über den Willamettefluß in Portland.

Abb. 152.

Abb. 153.

Abb. 154. Hubbrücke in der Süd-Halsteadstraße in Chicago.

Abb. 155. Hubbrücke in Kalkutta.

Abb. 156. Hubbrücke über den Missourifluß in Kansas City.

Abb. 157. Hubbrücke über den Willamettefluß in Portland (Oregon).

Abb. 158.

Abb. 159.