Hängebrücke (Suspension bridge)

Eine Hängebrücke ist eine architektonische Struktur, die durch ein Deck gekennzeichnet ist, das von vertikalen Aufhängern getragen wird, die ihrerseits an Haupttragseilen befestigt sind. Die ersten zeitgenössischen Versionen dieses Brückenentwurfs entstanden im frühen 19. Jahrhundert. Umgekehrt besitzen rudimentäre Hängebrücken, die sich durch das Fehlen vertikaler Hängebrücken auszeichnen, eine weitreichende historische Präsenz in zahlreichen Bergregionen der Welt.

Eine Hängebrücke ist eine Art Brücke, bei der das Deck unter Tragseilen an vertikalen Aufhängern aufgehängt ist. Die ersten modernen Beispiele dieser Art von Brücke wurden im frühen 19. Jahrhundert gebaut. Einfache Hängebrücken ohne vertikale Hängebrücken haben in vielen Bergregionen weltweit eine lange Geschichte.

Über die hier beschriebene spezifische Kategorie von Hängebrücken hinaus gibt es noch andere Variationen dieser Bauform. Das in diesem Artikel besprochene besondere Design besteht aus Hauptkabeln, die sich zwischen den Türmen erstrecken und von denen vertikale Aufhängungskabel absteigen. Diese Tragseile sind für die Übertragung von Nutz- und Eigenlasten vom Deck verantwortlich, auf dem der Verkehr stattfindet. Diese Konfiguration ermöglicht entweder ein ebenes Deckprofil oder ein nach oben gewölbtes Design, um die Navigationsfreiheit zu erhöhen. Ähnlich wie bei anderen Klassifizierungen von Hängebrücken wird dieser Typ häufig ohne temporäre Lehrgerüste errichtet.

Die primären Tragseile erfordern eine sichere Verankerung an jedem Ende der Brücke, da jede aufgebrachte Last in diesen Hauptstrukturelementen in Zugspannung umgewandelt wird. Diese Hauptkabel verlaufen über die Stützpfeiler hinaus und sind mit Stützen auf Deckshöhe und anschließend mit Bodenankern verbunden. Die Fahrbahn der Brücke wird von vertikalen Tragseilen oder -stangen getragen, die üblicherweise als Hänger bezeichnet werden. Unter bestimmten topografischen Bedingungen können die Türme auf einer Klippe oder einem Canyonrand stehen, sodass die Fahrbahn direkt in die Hauptspannweite übergehen kann. Umgekehrt verfügt die Brücke typischerweise über zwei kürzere Zufahrtsfelder, die jeden Pfeilersatz mit der Autobahn verbinden, die entweder durch Tragseile oder durch unabhängige Fachwerkträger getragen werden kann. Wenn Fachwerke diese Annäherungsbereiche unterstützen, weisen die äußeren Hauptkabel eine minimale Krümmung auf.

Historischer Kontext

Die frühesten Versionen von Hängebrücken bestanden aus Seilen, die über einen Abgrund gespannt waren, und verfügten möglicherweise über ein Deck, das sich entweder auf der gleichen Höhe wie die Seile befand oder darunter aufgehängt war, wodurch die Seile eine Kettenlinie annahmen.

Vorläufer

Thangtong Gyalpo, ein tibetischer Siddha und renommierter Brückenbauer, gilt als Pionier der Einbeziehung von Eisenketten in seine Entwürfe für einfache Hängebrücken. Im Jahr 1433 baute Gyalpo acht solcher Brücken durch den Osten Bhutans. Das letzte verbliebene kettengebundene Bauwerk, das Gyalpo zugeschrieben wird, die Thangtong-Gyalpo-Brücke in Duksum an der Route nach Trashi Yangtse, wurde 2004 durch Naturgewalten zerstört. Bemerkenswert ist, dass die eisernen Kettenbrücken von Gyalpo vom heutigen Standard abwichen, da sie über kein hängendes Deck verfügten. Stattdessen bestanden sowohl die Handläufe als auch die Fußgängeroberfläche seiner Brücken aus Drähten. Die kritischen Belastungspunkte des Estrichs wurden mit Eisenketten befestigt. Es wird vermutet, dass Gyalpo vor der Verwendung von Eisenketten Seile aus gedrehten Weidenzweigen oder Yakhäuten und möglicherweise auch dicht gewebten Stoff verwendet hat.

Die Inka-Zivilisation verwendete Hängebrücken, deren Existenz bereits im Jahr 1615 dokumentiert ist; Der genaue Zeitraum ihres ursprünglichen Baus ist jedoch noch nicht bekannt. Queshuachaca gilt als die letzte erhaltene Inka-Hängebrücke und wird jährlich umgebaut.

Kettenbrücken

Die erste Eisenketten-Hängebrücke in der westlichen Hemisphäre war die Jacob's Creek Bridge, die 1801 in Westmoreland County, Pennsylvania, fertiggestellt und vom Erfinder James Finley konzipiert wurde. Finleys Entwurf markierte die erste Integration aller wesentlichen Elemente, die für eine moderne Hängebrücke charakteristisch sind, insbesondere einschließlich eines von Fachwerken getragenen Hängedecks. Finley ließ sich 1808 sein Design patentieren und veröffentlichte es anschließend 1810 in The Port Folio, einer in Philadelphia ansässigen Zeitschrift.

Bemerkenswerte frühe britische Kettenbrücken waren die Dryburgh Abbey Bridge (1817) und die 137 Meter lange Union Bridge (1820), die eine rasche Vergrößerung der Spannweite zeigten, wie beispielsweise die 176 Meter lange Menai Bridge (1826), die als „die erste bedeutende moderne Hängebrücke“ gilt. Im deutschsprachigen Raum war die erste Kettenbrücke die Kettenbrücke in Nürnberg. Die Sagar Iron Suspension Bridge, auch Beose Bridge genannt, mit einer Spannweite von 200 Fuß wurde zwischen 1828 und 1830 in der Nähe von Sagar, Indien, unter der Leitung von Duncan Presgrave, dem Münz- und Prüfmeister, errichtet. Die Clifton-Hängebrücke wurde 1831 entworfen und 1864 mit einer zentralen Spannweite von 214 Metern fertiggestellt. Sie weist strukturelle Ähnlichkeiten mit der Sagar-Brücke auf und gilt als eines der längsten Beispiele der parabolischen Bogenkettenkonstruktion. William Tierney Clark entwarf die heutige Marlow-Hängebrücke, die von 1829 bis 1832 als Nachfolger einer flussabwärts gelegenen Holzbrücke gebaut wurde, die 1828 versagt hatte. Dieses Bauwerk ist nach wie vor die einzige Hängebrücke, die den gezeitenfreien Abschnitt der Themse überspannt. Die ebenfalls von William Clark konzipierte Széchenyi-Kettenbrücke, die 1840 entworfen und 1849 eingeweiht wurde, überquert die Donau in Budapest und stellt eine erweiterte Version der Marlow-Brücke dar. Eine bemerkenswerte Strukturvariante ist die Ferry Bridge von Thornewill und Warham in Burton-on-Trent, Staffordshire (1889), bei der die Ketten von der herkömmlichen Widerlagerverankerung abweichen, indem sie direkt an den Hauptträgern befestigt werden und dadurch eine Kompression in ihnen hervorrufen. Bei diesem speziellen Design bestehen die Ketten aus flachen Schmiedeeisenplatten mit einer Breite von 203 mm und einer Dicke von 38 mm, die durch Nieten befestigt sind.

Draht-Kabel-Technologie

Die erste Drahtseil-Hängebrücke war die Spider Bridge at Falls of Schuylkill (1816), eine provisorische und bescheidene Fußgängerbrücke, die nach dem Versagen von James Finleys benachbarter Kettenbrücke at Falls of Schuylkill (1808) errichtet wurde. Trotz ihrer Spannweite von 124 Metern verfügte die Fußgängerbrücke über eine nur 0,45 Meter breite Fahrbahn.

Die Entwicklung der Drahtseil-Hängebrücken begann mit der provisorischen einfachen Hängebrücke, die Marc Seguin und seine Brüder 1822 in Annonay errichteten und die nur 18 Meter überspannte. Die Saint-Antoine-Brücke von Guillaume Henri Dufour in Genf, die 1823 mit zwei Spannweiten von 40 Metern fertiggestellt wurde, markierte die Entstehung der ersten dauerhaften Drahtseil-Hängebrücke. Der Grand Pont Suspendu von Joseph Chaley in Freiburg (1834) war der erste, bei dem in der Luft montierte Kabel eingebaut wurden, wobei die spätere moderne Baumethode zum Einsatz kam.

In den Vereinigten Staaten war die Wire Bridge bei Fairmount in Philadelphia, Pennsylvania, die erste bedeutende Drahtseil-Hängebrücke. Dieses von Charles Ellet Jr. entworfene und 1842 fertiggestellte Bauwerk erreichte eine Spannweite von 109 Metern. Ellets späteres Niagara Falls-Hängebrückenprojekt (1847–48) wurde nie fertiggestellt und diente stattdessen als Gerüst für John A. Roeblings Doppeldecker-Eisenbahn- und Kutschenbrücke (1855).

Die zwischen 1938 und 1939 erbaute Otto-Beit-Brücke gilt als die erste moderne Hängebrücke außerhalb der Vereinigten Staaten, bei der parallele Drahtseile zum Einsatz kamen.

Strukturelemente

Primäre Bridge-Komponenten

Zu den Hauptkomponenten gehören zwei Türme oder Pfeiler, zwei Haupttragseile, vier Tragseilverankerungen, zahlreiche Tragseile und das Brückendeck.

Strukturanalyseprinzipien

Wenn die Hauptseile einer Hängebrücke nur ihr Eigengewicht tragen, nehmen sie natürlich eine Kettenkurve an. Bei der Abstützung des Brückendecks nehmen die Seile jedoch eine parabolische Form an, sofern das Seilgewicht im Vergleich zum Gewicht des Decks vernachlässigbar ist. Diese parabolische Konfiguration ist an der stetigen Zunahme der Kabelneigung im Verhältnis zum linearen Deckabstand erkennbar, wobei jeder Verbindungspunkt zum Deck eine Nettostützkraft nach oben beisteuert. Diese Eigenschaften, gepaart mit den vergleichsweise einfachen strukturellen Einschränkungen des Decks, machen Hängebrücken wesentlich einfacher zu entwerfen und zu analysieren als Schrägseilbrücken, bei denen das Deck Druckkräften ausgesetzt ist.

Vergleich mit Schrägseilbrücken

Obwohl Schrägseil- und Hängebrücken oberflächliche Ähnlichkeiten aufweisen können, unterscheiden sie sich grundlegend in ihren zugrunde liegenden Strukturprinzipien und Konstruktionsmethoden.

Hängebrücken verfügen typischerweise über zwei große Hauptkabel, die zwischen den Türmen verlaufen und an jedem Ende sicher im Boden verankert sind. Diese Hauptseile, die über Lager auf den Türmen frei beweglich sind, tragen die gesamte Last des Brückendecks. Vor der Montage des Decks werden die Seile bereits allein durch ihr Eigengewicht auf Zug beansprucht. Kleinere Tragkabel oder -stangen gehen von den Hauptkabeln aus und verbinden sich mit dem Brückendeck, das nach und nach abschnittsweise in Position gehoben wird. Dieser Prozess erhöht schrittweise die Spannung innerhalb der Kabel, eine Spannung, die unter der dynamischen Nutzlast, die durch den die Brücke überquerenden Verkehr entsteht, noch weiter zunimmt. Letztendlich wird die Spannung der Hauptkabel über die Verankerungen und durch nach unten gerichtete Druckkräfte, die auf die Türme ausgeübt werden, in den Boden abgeleitet.

Bei Schrägseilbrücken dienen die Türme als Haupttragelemente und übertragen das Strukturgewicht und die Verkehrslasten auf das Fundament. Während eine freitragende Methode häufig das Brückendeck in der Nähe der Türme stützt, werden weiter entfernte Abschnitte durch Kabel getragen, die direkt zu diesen Türmen führen. Grundsätzlich sind die statischen horizontalen Kräfte innerhalb einer Schrägseilbrücke so konstruiert, dass sie im Gleichgewicht sind, um sicherzustellen, dass die Stütztürme stabil gegen Kippen oder Verrutschen bleiben und daher nur horizontalen Kräften standhalten müssen, die durch dynamische Nutzlasten erzeugt werden.

Vorteile

• Schrägseilkonstruktionen erleichtern den Bau von Hauptspannweiten und übertreffen die Möglichkeiten anderer Brückentypen.
• Im Vergleich zu alternativen Brückenkonstruktionen erfordern Schrägseilkonstruktionen selbst bei vergleichbaren Spannweiten oft weniger Material, was zu niedrigeren Gesamtbaukosten beiträgt.
• Über die anfängliche Verlegung provisorischer Kabel hinaus ist während des Baus in der Regel nur ein minimaler oder gar kein Zugang von unterhalb der Struktur erforderlich, sodass die Wasserstraßen funktionsfähig bleiben, während die Brücke über Kopf errichtet wird.
• Diese Brücken weisen im Vergleich zu massiveren und steiferen Brückenkonstruktionen möglicherweise eine bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber seismischen Aktivitäten auf.
• Brückendecks können den Austausch von Abschnitten ermöglichen und so die Erweiterung der Fahrspuren für größere Fahrzeuge oder die Integration spezieller Rad- und Fußgängerwege ermöglichen.

Nachteile

• Eine erhebliche strukturelle Steifigkeit oder eine spezielle aerodynamische Profilierung können wichtig sein, um windbedingte Vibrationen im Brückendeck zu mildern.
• Die vergleichsweise geringere Fahrbahnsteifigkeit im Vergleich zu anderen nichthängenden Brückentypen stellt eine Herausforderung für die Bewältigung des schweren Schienenverkehrs dar, der durch erhebliche konzentrierte Nutzlasten gekennzeichnet ist.
• Während der Bauarbeiten ist möglicherweise ein Zugang unter Deck erforderlich, um die ersten Kabel oder Deckeinheiten anzuheben. Bei Schrägseilbrückenprojekten lässt sich diese Anforderung jedoch häufig umgehen.

Variationen

Unterspannt

Bei einer unterspannten Hängebrücke, auch Schrägseilbrücke unter Deck genannt, sind die Hauptseile vollständig unter dem Brückendeck verlegt, aber dennoch im Boden verankert, ähnlich wie bei herkömmlichen Konstruktionen. Solche Brücken sind aufgrund der inhärenten Instabilität des Decks, wenn es von unterhalb der Kabel gestützt wird, selten. Bemerkenswerte Beispiele sind der Pont des Bergues von 1834, der von Guillaume Henri Dufour entworfen wurde; James Smiths Micklewood Bridge; und Robert Stevensons vorgeschlagene Brücke über den Fluss Almond in der Nähe von Edinburgh.

Roeblings Delaware-Aquädukt, das 1847 initiiert wurde, besteht aus drei kabelgestützten Abschnitten. Der Holzüberbau verbirgt die Kabel größtenteils, so dass die Einstufung als Hängebrücke bei flüchtiger Betrachtung nicht sofort erkennbar ist.

Aufhängungskabeltypen

In der Vergangenheit bestanden die primären Tragseile in älteren Brücken häufig aus Ketten oder miteinander verbundenen Stangen. Heutige Brückenkabel werden jedoch aus mehreren Drahtseilsträngen hergestellt. Dieser Fortschritt erhöht nicht nur die strukturelle Festigkeit, sondern verbessert auch erheblich die Zuverlässigkeit, die im technischen Kontext oft als Redundanz bezeichnet wird. Das Versagen einer begrenzten Anzahl fehlerhafter Stränge unter Hunderten stellt ein minimales Risiko für die gesamte strukturelle Integrität dar, im Gegensatz zu einem einzelnen defekten Glied oder einer einzelnen Augschiene, die den Einsturz einer gesamten Brücke auslösen kann. (Zum Beispiel wurde der Einsturz der Silver Bridge über den Ohio River auf das Versagen einer einzelnen Ringschiene zurückgeführt.) Darüber hinaus stießen die Ingenieure mit zunehmenden Spannweiten auf Schwierigkeiten bei der Positionierung größerer Ketten, während Litzenkabel nach und nach vor Ort aus provisorischen Luftstegen zusammengebaut werden können.

Hängekabelabschlüsse

Eingegossene Muffen dienen als Methode zur Erzielung hochfester, dauerhafter Kabelanschlüsse. Bei diesem Vorgang wird das Tragdrahtseil, typischerweise an den Brückendeckstützen, in das verengte Ende eines konischen Hohlraums eingeführt, der auf die erwartete Richtung der Zugbelastung ausgerichtet ist. Die einzelnen Drähte werden dann innerhalb des Kegels oder der Kappe aufgefächert, der anschließend mit geschmolzenem Blei-Antimon-Zinn-Lot (Pb80Sb15Sn5) gefüllt wird.

Deck-Strukturtypen

Die meisten Hängebrücken verfügen über offene Fachwerkstrukturen zur Stützung des Straßenbetts, eine Designpräferenz, die weitgehend von den schädlichen Auswirkungen beeinflusst wird, die bei Plattenträgern beobachtet werden und insbesondere durch den Einsturz der Tacoma Narrows Bridge im Jahr 1940 deutlich wurden. In den 1960er Jahren erleichterten Fortschritte in der Brückenaerodynamik die Wiedereinführung von Plattenkonstruktionen in Form flacher Hohlkastenträger, wie zunächst die Severn-Brücke, die zwischen 1961 und 1966 gebaut wurde. Die Yichang-Brücke beispielsweise weist eine ausgeprägte scharfe Eintrittskante und geneigte Unterträger auf. Diese Designinnovation ermöglicht die Anwendung einer solchen Konstruktion, ohne dass Risiken im Zusammenhang mit der Wirbelablösung und den daraus resultierenden aeroelastischen Phänomenen entstehen, die für die Zerstörung der ursprünglichen Tacoma Narrows Bridge verantwortlich waren.

Kräfte

Brücken sind drei Hauptkategorien von Kräften ausgesetzt: Eigenlast, Nutzlast und dynamische Last. Unter Eigenlast versteht man insbesondere das Eigengewicht der Brückenkonstruktion selbst. Wie jedes errichtete Bauwerk ist auch eine Brücke aufgrund der auf ihre Bestandteile einwirkenden Gravitationskräfte anfällig für den Einsturz. Die Nutzlast umfasst den Fahrzeug- und Fußgängerverkehr, der die Brücke überquert, sowie Standardumgebungsfaktoren wie Temperaturschwankungen, Niederschlag und Wind. Dynamische Belastung hingegen bezieht sich auf Umweltphänomene, die über typische Wetterbedingungen hinausgehen, einschließlich plötzlicher Windböen und seismischer Ereignisse. Alle drei dieser kritischen Faktoren erfordern eine gründliche Berücksichtigung bei der Planung und dem Bau von Brücken.

Alternative Anwendungen über die Straßen- und Schieneninfrastruktur hinaus

Die Grundprinzipien der Aufhängung werden zwar häufig bei großen Straßen- und Eisenbahnbrücken angewendet, manifestieren sich aber auch in kleineren Kontexten. Leichte Seilaufhängungssysteme können für Rad- oder Fußgängerbrücken im Vergleich zu robusten Trägerstützen wirtschaftliche und ästhetische Vorteile bieten. Bemerkenswerte Beispiele sind die Nescio-Brücke in den Niederlanden und die von Roebling entworfene Riegelsville-Hängebrücke für Fußgänger, die 1904 über den Delaware River in Pennsylvania gebaut wurde. Die längste Fußgänger-Hängebrücke der Welt, die den Fluss Paiva im Geopark Arouca, Portugal, überspannt, wurde im April 2021 eröffnet. Sie erstreckt sich über 516 Meter und schwebt 175 Meter über dem Fluss.

Wenn eine solche Brücke zwei Gebäude verbindet, können die Strukturen selbst als Kabelankerpunkte dienen, wodurch die Notwendigkeit spezieller Türme entfällt. Darüber hinaus können Seilaufhängungssysteme durch die intrinsische Steifigkeit einer Struktur verbessert werden, die dieselben Eigenschaften wie ein Rohrbrückendesign aufweist.

Konstruktionsmethodik: Drahtseil-Hängebrücken

Der Bau typischer Hängebrücken folgt im Allgemeinen einer festgelegten Reihenfolge. Die Projektdauer variiert erheblich je nach Länge und Größe und reicht von etwa achtzehn Monaten (wie bei der ursprünglichen Tacoma-Narrows-Brücke, die in 19 Monaten fertiggestellt wurde) bis zu einem Jahrzehnt (wie bei der Akashi-Kaikyo-Brücke).

1. Für Türme, die auf Unterwasserpfeilern gegründet sind, werden Caissons versenkt und ungeeignetes Meeresbodenmaterial ausgehoben, um ein stabiles Fundament zu schaffen. Wenn das Grundgestein zu tief ist, um durch Aushub oder Senkgrubenbau freigelegt zu werden, werden Pfähle bis zum Grundgestein oder in die darüber liegenden geeigneten Schichten gerammt. Alternativ kann eine massive Betonplatte errichtet werden, um das Gewicht auf einen Boden mit geringerer Tragfähigkeit zu verteilen. Anschließend kann die Oberfläche mit einem verdichteten Kiesbett vorbereitet werden. (Solche Polsterfundamente können auch aktive Verwerfungsbewegungen aufnehmen, eine Konstruktion, die in den Fundamenten der Schrägseilbrücke Rio-Andirrio umgesetzt wurde.) Die Pfeiler werden dann über den Wasserspiegel hinaus verlängert, wo sie in Sockelbasen für die Türme gipfeln.
2. Für landgestützte Turmfundamente werden tiefe Aushub- oder Pfahltechniken eingesetzt.
3. Auf den etablierten Turmfundamenten werden ein- oder mehrsäulige Türme aus hochfestem Stahlbeton, Mauerwerk oder Stahl errichtet. Im modernen Hängebrückenbau wird überwiegend Beton verwendet, da Stahl unerschwinglich teuer ist.
4. An den Turmspitzen sind wesentliche Komponenten befestigt, die als Sättel bekannt sind und die Haupttragseile tragen sollen. Typischerweise werden sie aus Gussstahl hergestellt, können aber auch mit genieteten Formen hergestellt werden und Rollen enthalten, um die Bewegung der Hauptkabel sowohl während der Bauphase als auch unter normalen Betriebslasten zu erleichtern.
5. Verankerungen werden häufig gleichzeitig mit den Türmen errichtet, um der Kabelspannung entgegenzuwirken und das primäre Verankerungssystem für die gesamte Struktur zu schaffen. Diese werden normalerweise in geeigneten Felsformationen befestigt, können aber auch aus erheblichen Eigengewichten aus Stahlbeton innerhalb einer Baugrube bestehen. Die Verankerungsstruktur verfügt über mehrere freiliegende Ringschrauben, die in einem sicheren Raum eingeschlossen sind.
6. Temporär aufgehängte Gehwege, sogenannte Catwalks, werden dann mithilfe einer Reihe von Führungsdrähten errichtet, die von Winden auf den Turmspitzen an ihren Platz gehoben werden. Diese Laufstege entsprechen der Krümmung, die durch die Konstruktion der Brücke für die Hauptkabel vorgegeben ist, und folgen einem mathematisch als Kettenbogen definierten Weg. Typische Laufstege sind im Allgemeinen zwischen acht und zehn Fuß breit und bestehen aus Drahtgittern und Holzlatten.
7. Anschließend werden Portale auf den Laufstegen positioniert, um die Hauptkabeltrommeln zu stützen. Anschließend werden an der Winde befestigte Kabel ausgefahren, gefolgt von der Installation der primären Kabelspinnvorrichtung.
8. Hochfester verzinkter Stahldraht, typischerweise 4 oder 6 Gauge, wird von Rollen auf einem Läufer in einer Endlosschleife gezogen, wobei ein Ende an einer Verankerung befestigt ist. Sobald der Reisende am gegenüberliegenden Ankerplatz angekommen ist, wird die Schlaufe über einer offenen Ankeröse positioniert. Gleichzeitig justieren Arbeiter auf dem Laufsteg die Kabeldrähte, um die erforderliche Spannung zu erreichen. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis ein „Kabelstrang“-Bündel gebildet und vorübergehend mit Edelstahldraht gesichert wird. Der gesamte Vorgang wird wiederholt, bis alle Kabelstränge fertiggestellt sind. Anschließend entfernen Arbeiter die provisorischen Umwicklungen von den Kabelsträngen (die beim Spinnen zunächst ein sechseckiges Hauptkabel bilden). Anschließend wird das gesamte Kabel durch eine fahrende hydraulische Presse in eine kompakte zylindrische Form komprimiert und mit zusätzlichem Draht fest umwickelt, um seinen endgültigen kreisförmigen Querschnitt zu erreichen. Der im Hängebrückenbau verwendete verzinkte Stahldraht ist mit Korrosionsinhibitoren behandelt.
9. In präzisen, gleichmäßigen horizontalen Abständen entlang des Hauptkabels werden „Kabelbänder“ installiert, um Stahldrahtseile zu tragen, die als Aufhängekabel bekannt sind. Jedes Aufhängungskabel wird sorgfältig konstruiert und nach genauen Spezifikationen zugeschnitten und dann über die Kabelbänder geschlungen. Bei bestimmten Brücken, bei denen die Türme in Ufernähe oder am Ufer stehen, werden Tragseile möglicherweise ausschließlich auf der Mittelspanne eingesetzt. In der Vergangenheit waren Tragseile mit Zinksteinen und Stahlscheiben ausgestattet, um das Deck zu stützen. Moderne Hosenträgerkabel sind mit einer Schäkelbefestigung ausgestattet.
10. Spezielle Hebezeuge, die entweder an den Aufhängern oder an den Hauptkabeln befestigt sind, heben vorgefertigte Brückendeckabschnitte auf die richtige Höhe, vorausgesetzt, die örtlichen Bedingungen erlauben den Transport dieser Abschnitte unter der Brücke per Lastkahn oder auf andere Weise. Alternativ kann ein freitragender Bohrturm eingesetzt werden, um das Deck Abschnitt für Abschnitt schrittweise zu erweitern, beginnend bei den Türmen und dann nach außen. Wenn die Deckstruktur von den Türmen aus verlängert wird, weisen die fertiggestellten Abschnitte eine ausgeprägte Neigung nach oben auf, da in der Mitte der Spannweite keine nach unten gerichtete Kraft wirkt. Sobald das Deck fertiggestellt ist, führt seine zusätzliche Belastung dazu, dass die Hauptkabel einen parabolischen Bogen annehmen, während die Krümmung des Decks den Spezifikationen des Konstrukteurs entspricht – normalerweise ein leichter Aufwärtsbogen für mehr Durchfahrtshöhe über Schifffahrtskanälen oder ein flaches Profil für Spannweiten über Schluchten. Gewölbte Aufhängungsspannweiten erhöhen außerdem die Steifigkeit und Festigkeit der Struktur.
11. Nach der Fertigstellung der Primärstruktur werden verschiedene Endbearbeitungsdetails, einschließlich Beleuchtung, Handläufe, Endanstrich und Pflasterung, installiert oder fertiggestellt.

Längste Spannen

Hängebrücken werden im Allgemeinen nach der Länge ihrer Hauptspannweite kategorisiert. In der folgenden Liste sind die zehn Brücken mit den längsten Spannweiten aufgeführt, zusammen mit ihren jeweiligen Spannweiten und Öffnungsjahren.

Bemerkenswerte Beispiele

(Chronologische Reihenfolge)

• Die Union Bridge (England/Schottland, 1820) hielt von 1820 bis 1826 den Rekord für die längste Spannweite (137 m) und ist nach wie vor die älteste Hängebrücke weltweit, die weiterhin Straßenverkehr befördert.
• Roeblings Delaware-Aquädukt (USA, 1847) gilt als die älteste noch in Betrieb befindliche Drahthängebrücke in den Vereinigten Staaten.
• Die John A. Roebling Suspension Bridge (USA, 1866) war bei ihrer Fertigstellung die längste Drahtseil-Hängebrücke der Welt mit einer Hauptspannweite von 1.057 Fuß (322 m).
• Die Brooklyn Bridge (USA, 1883) gilt als erste Stahldraht-Hängebrücke.
• Die Bear Mountain Bridge (USA, 1924) war die längste Hängebrücke (497 m) von 1924 bis 1926 und die erste Hängebrücke mit einer Betondecke. Seine bahnbrechenden Baumethoden erleichterten die Entwicklung nachfolgender, deutlich größerer Projekte.
• Die Benjamin Franklin Bridge (USA, 1926) übertraf die Bear Mountain Bridge als längste Brücke und maß zwischen ihren Türmen 1.750 Fuß. Diese Brücke beherbergt eine aktive U-Bahn-Linie und verfügt über Trolley-Stationen auf der Spannweite, die nie genutzt wurden.
• Der östliche Abschnitt der San Francisco–Oakland Bay Bridge (USA, 2013) ist eine selbstverankerte Hängebrücke und stellt das längste Bauwerk seiner Art weltweit dar. Sie löste eine freitragende Brücke ab.
• Die Golden Gate Bridge (USA, 1937) behielt von 1937 bis 1964 den Titel der längsten Hängebrücke. Darüber hinaus war sie von 1937 bis 1993 die höchste Brücke der Welt und ist weiterhin die höchste Brücke in den Vereinigten Staaten.
• Die Mackinac Bridge (USA, 1957) gilt als die längste Hängebrücke zwischen Ankerplätzen in der westlichen Hemisphäre.
• Die 2009 fertiggestellte Si-Du-Flussbrücke in China gilt als die höchste Brücke der Welt, da sich ihre Brücke etwa 500 Meter über der Flussoberfläche befindet.
• Die Çanakkale-Brücke aus dem Jahr 1915, die 2022 in der Türkei eingeweiht wurde, überspannt die Dardanellen und verfügt mit 2.023 Metern über die längste Hauptspannweite aller Hängebrücken weltweit.

Erhebliche strukturelle Mängel

Die 1826 erbaute Broughton Suspension Bridge in England, ein frühes Beispiel einer europäischen Hängebrücke mit Eisenketten, versagte 1831. Ihr Einsturz wurde auf mechanische Resonanz zurückgeführt, die durch gemeinsam marschierende Soldaten verursacht wurde. Dieser Vorfall veranlasste die britische Armee, den Truppen den Befehl zu geben, beim Überqueren von Brücken „den Schritt zu unterbrechen“.

Die Silver Bridge, eine 1928 in den Vereinigten Staaten errichtete Highway-Brücke mit Schienenkette, versagte Ende 1967 katastrophal und forderte 46 Todesopfer. Sein Design beinhaltete eine geringe Redundanz, was den Inspektionsaufwand erschwerte. Dieser Einsturz löste gesetzgeberische Maßnahmen aus, die darauf abzielten, die routinemäßige Inspektion und Wartung der veralteten Brückeninfrastruktur sicherzustellen. Anschließend wurde eine Brücke vergleichbarer Bauart umgehend geschlossen und später abgebaut. Eine weitere Brücke mit einem ähnlichen Design, die mit größeren Sicherheitsmargen gebaut wurde, blieb bis 1991 in Betrieb.

Die 1940 in den Vereinigten Staaten fertiggestellte Tacoma Narrows Bridge war bei anhaltenden, mäßig starken Winden anfällig für strukturelle Vibrationen, eine Anfälligkeit, die auf die Plattenträger-Deckkonfiguration zurückzuführen war. Windkräfte verursachten aeroelastisches Flattern und führten bereits wenige Monate nach seiner Einweihung zum Zusammenbruch. Dieses katastrophale Ereignis wurde filmisch dokumentiert. Bemerkenswerterweise kam es während des Einsturzes zu keinen Todesopfern, da mehrere Autofahrer ihre Fahrzeuge verließen und die Ankerplätze erreichten, bevor die Brückenbrücke versagte.

Die 1829 erbaute Yarmouth-Hängebrücke in England stürzte 1845 ein und forderte 79 Todesopfer.

Die 1943 fertiggestellte Peace River-Hängebrücke in Kanada stürzte im Oktober 1957 ein, nachdem die Bodenunterstützung für ihren nördlichen Ankerplatz versagt hatte. Dies führte zum anschließenden Versagen der gesamten Brückenkonstruktion.

Die Kutai-Kartanegara-Brücke in Indonesien, die den Mahakam-Fluss im Bezirk Kutai Kartanegara im Distrikt Ost-Kalimantan auf der Insel Borneo überspannt, wurde 1995 gebaut, 2001 fertiggestellt und stürzte 2011 ein. Dieses Ereignis führte dazu, dass zahlreiche Fahrzeuge in den Mahakam-Fluss stürzten. Bei dem Vorfall kamen 24 Menschen ums Leben, Dutzende weitere wurden verletzt und im Regionalkrankenhaus Aji Muhammad Parikesit behandelt. Darüber hinaus wurden 12 Personen als vermisst gemeldet, 31 erlitten schwere und 8 leichte Verletzungen. Untersuchungen ergaben, dass die Hauptursache für den Einsturz ein Konstruktionsversagen der vertikalen Aufhängeklemme war. Zu den festgestellten beitragenden Faktoren gehörten unzureichende Wartung, Materialermüdung in den Kabelaufhängungskomponenten, minderwertige Materialqualität und Brückenlasten, die die Auslegungskapazität überstiegen. Zwischen 2013 und 2015 wurde an derselben Stelle eine Ersatzbrücke für die Kutai-Kartanegara-Brücke mit durchgehendem Bogen errichtet.

Am 30. Oktober 2022 stürzte die Jhulto Pul, eine Fußgänger-Hängebrücke über den Machchhu-Fluss in Morbi, Gujarat, Indien, ein, was mindestens 141 Todesopfer forderte.

• Schrägseil-Hängebrücke
• Schwimmende Hängebrücke
• Zeitleiste der drei längsten Spannweiten – ob Brücke, Pendelbahn, Stromleitung, Decke oder Kuppel usw.
• Referenzen

Referenzen

Bibliographie

• Okukawa, Atsushi; Suzuki, Shuichi; Harazaki, Ikuo (2014). „Hängebrücken“. In Chen, Wai-Fah; Duan, Lian (Hrsg.). Bridge Engineering Handbook: Suprastructure Design (2. Aufl.). Boca Raton: CRC Press. S. 363–398. doi:10.1201/b16523. ISBN 978-0-429-10507-4.Pipinato, A. (2016). „Kapitel 1 – Die Geschichte, Ästhetik und Gestaltung von Brücken". In Pipinato, Alessio (Hrsg.). Innovative Bridge Design Handbook: Construction, Rehabilitation and Maintenance. Butterworth-Heinemann. S. 3–17. doi:10.1016/B978-0-12-800058-8.00001-3. ISBN 978-0-12-800058-8.Kawada, Tadaki (2010). Scott, Richard (Hrsg.). Geschichte der modernen Hängebrücke: Lösung des Dilemmas zwischen Wirtschaftlichkeit und Steifheit. Übersetzt von Ohashi, Harukazu. Reston, VA: ASCE Press. doi:10.1061/9780784410189. ISBN 9780784410189.
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  • Bridgemeister: Eine Ressource, die sich hauptsächlich auf Hängebrücken konzentriert.
  • Wilford, John Noble (8. Mai 2007). „Wie die Inka Canyons übersprangen.“ The New York Times.Quelle: TORIma Akademie Archive