Gänsebachtalbrücke

Mit der Neubau- und Ausbaustrecke VDE 8 der DB AG werden die Personen- und Güterverkehre von Berlin nach München abgewickelt. Im Zuge der Neubaustrecke Erfurt–Leipzig/Halle VDE 8.2 quert die Bahntrasse das flache Gänsebachtal nordwestlich der Gemeinde Buttstädt, nahe Weimar.

Die Aufgabe war es, das Tal mit einer Brücke für den Hochgeschwindigkeitsverkehr (300 km/h) der zweigleisigen elektrifizierten TEN-Strecke zu queren. Der Ausschreibungsentwurf sah einen dreiteiligen Brückenzug über insgesamt 1.001 Meter mit Einzelstützweiten von 44 Meter gemäß der Rahmenentwurfsplanung der Deutschen Bahn für Talbrücken vor. Jedoch hatten die Baufirmen die Möglichkeit, für die Ausführung der Gänsebachtalbrücke Nebenangebote zur Optimierung des Ausschreibungsentwurfes in gestalterischer und baukultureller Hinsicht einzureichen.

Durch den Bauherrn wurden neben den technischen Parametern (Bemessung nach LM 71, SW2, Ansatz des Lastfalls Bremsen – Bremsen, Ausrüstung mit Fester Fahrbahn) zusätzliche Randbedingungen vorgegeben:

• wirtschaftliche, unterhaltsoptimierte Herstellung und Unterhaltung bzw. Wartung
• hohe Dauerhaftigkeit der Konstruktion
• gute Zugänglichkeit für Wartung und Inspektion
• Anwendung eingeführter und erprobter Bauverfahren ohne Regelwerksabweichungen
• hohe gestalterische Qualität und Transparenz des Bauwerkes

Die ARGE Gänsebachtalbrücke hatte im Zuge der Ausschreibung nicht nur das preisgünstigste Angebot vorgelegt, sondern auch einen mit schlaich bergermann und partner erarbeiteten Sondervorschlag, der den gestalterischen und wirtschaftlichen Ansprüchen der Deutschen Bahn vollständig entsprach.

Beschreibung der Haupttragkonstruktion

Die Gänsebachtalbrücke ist eine von wenigen Eisenbahnbrücken, bei der die integrale Bauweise für den Hochgeschwindigkeitsverkehr erstmalig eingesetzt wird. Sie ist eine integrale Spannbetonbrücke mit einem zweistegigen Plattenbalken für zwei Gleise, der monolithisch – ohne Lager und Fugen – auf runden Stahlbetonstützen angeordnet ist. Der Plattenbalken ist 13,84 Meter breit und 2,08 Meter hoch.

Das insgesamt 1.001 Meter lange Bauwerk ist in 10 Abschnitte (Blöcke) unterteilt: zwei Endabschnitte mit den Widerlagern und einer Länge von jeweils 52,5 Meter sowie acht Abschnitte (Mittelblöcke) mit einer Länge von je 112 Meter. Die beiden Endabschnitte mit den Widerlagern werden jeweils aus einer zweifeldrigen Rahmenbrücke gebildet.

Die 112 Meter langen Mittelblöcke bilden ein rahmenartiges Tragwerk mit fünf Feldern, bei dem sich unter den Stegen in der Abschnittsmitte zwei „stahlbetongerechte Auskreuzungen in Längsrichtung“ in Form von V-förmigen Wandscheiben (Bremsbock) für die Bremskräfte befinden. Die Länge der Bremsböcke variiert je nach Stützenhöhe und Baugrundverhältnis und beträgt im Mittel etwa 11 Meter. Die Fugen zwischen den Blöcken sind so angeordnet, dass die Gleise ohne Schienenauszüge durchlaufen können und die Zwangsschnittgrößen nicht zu groß sind. An diesen Fugen sind Doppelstützen angeordnet, um so ganz ohne Lager auszukommen.

Zur Aussteifung in Querrichtung befinden sich zwischen den Fugenpfeilern weitere schlanke V-förmige Wandscheiben. Die Stützen haben Durchmesser von 1,1 Meter, bzw. von 1,0 Meter beidseits der Fugen.

Zusammenfassend kann wohl für diesen Entwurf in Anspruch genommen werden, dass er sich leichter und transparenter in sein Umfeld einfügt als der ursprüngliche Ausschreibungsentwurf der Rahmenplanung.

Wahl der Werkstoffe mit Begründung

Um den Anforderungen des Bauherrn an ein wartungsarmes Bauwerk gerecht zu werden, wurde ein Tragwerk entworfen, bei dem die Dauerhaftigkeit des Werkstoffs Konstruktionsbeton optimal genutzt werden kann. Ein Stahl- bzw. Verbundquerschnitt ist aufgrund der hohen Anforderungen im Hochgeschwindigkeitsverkehr sehr aufwendig in der Herstellung. Aus diesen Gründen wurde für den Überbau ein Spannbetonquerschnitt mit der Betonfestigkeit C 40/50 gewählt. Zusätzlich konnte mit der Wahl von lokalen Zuschlagsstoffen ein hoher E-Modul des Überbaus gewährleistet werden, sodass die hohen Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit (Durchbiegung) und hinsichtlich der Dynamik bei Bahnbrücken erfüllt werden.

Erläuterung der Gestaltung

Die Rahmenplanung der DB AG sieht für alle unterschiedlich ausgeformten Täler denselben hohen Standardhohlkastenquerschnitt auf massiven Pfeilern mit vergleichsweise großen Spannweiten von 44 Meter vor. Auf den Pfeilern muss neben den großen Lagern auch Platz für Pressen für einen Austausch dieser vorgehalten werden, was zu massiven Querschnitten der Pfeiler führt. Dieser Entwurf wirkt vor allem bei flachen Tälern eher plump und schwerfällig.

Der Grundgedanke des ausgeführten Sondervorschlages ist es, mit kurzen Spannweiten einen schlanken Überbau zu schaffen, der von dünnen Stahlbetonstützen getragen wird, sodass eine Schrägdurchsicht kaum behindert wird. Bei dem vorliegenden Entwurf sind die Stahlbetonstützen monolithisch mit dem Überbau verbunden und können so wesentlich schlanker ausgeführt werden. Die integrale Gänsebachtalbrücke überzeugt durch eine hohe Transparenz, Schlankheit und Leichtigkeit. Durch die zurückhaltende Gestaltung der Überund Unterbauten, durch klare, einfache Formen und eine unauffällige Oberflächengestaltung fügt sich das an dieser Stelle notwendige Bauwerk sehr zurückhaltend in die Umgebung ein. Dennoch besitzt die Brücke einen hohen Wiedererkennungswert.

Besonderheit der Ingenieurleistung

Brücken in dieser Größenordnung wurden weder bei der DB AG noch bei den Straßenbauverwaltungen in Deutschland bisher als integrale Bauwerke ausgebildet. Für die DB AG bedeutet der Einsatz integraler Brücken im Hochgeschwindigkeitsverkehr eine Abkehr von den bisher vorgegebenen Entwurfsgrundsätzen für Talbrücken, wie zum Beispiel die schnelle Austauschbarkeit von Überbauten und die damit verbundene Zerstückelung der Bauwerke durch Lager und Fugen. Mit der Gänsebachtalbrücke knüpft die DB AG an die große Tradition der ersten Eisenbahnviadukte an und setzt mit der integralen Bauweise moderne, innovative Entwurfs- und Bemessungskonzepte im Brückenbau um. Da es sich bei den integralen Brückenentwürfen noch um „keine in Deutschland bewährte Bauweise handle“, wurde seitens des Eisenbahn-Bundesamtes (EBA) eine „Zustimmung im Einzelfall“ (ZiE) gefordert. In diesem Zusammenhang wurden Nachweise notwendig, die weit über die normativen Regelungen und Erfahrungen sowie Nachweisbereiche im Eisenbahnbrückenbau hinausgehen. Mit der Beauftragung des Sondervorschlages war der Auftragnehmer nicht nur verantwortlich für den Antrag auf Änderung des vorliegenden Planrechtes und deren Genehmigung, sondern auch für die Schaffung der planerischen Voraussetzungen zur Erteilung der Unternehmensinternen Genehmigung (UiG) bei der Bahn und der Zustimmung im Einzelfall (ZiE) durch das Eisenbahn-Bundesamt.

Nur durch das Zusammenspiel der beteiligten Ingenieure, der Baufirma, der Projektleitung, der Gutachter und der Genehmigungsbehörden konnte dieses technisch sehr anspruchsvolle Bauwerk errichtet werden.

Ausblick

Im Vergleich zu der Rahmenplanung konnten Lager und aufwendige Besichtigungseinrichtungen für die Pfeiler und die Hohlkästen eingespart werden, so dass für diese Brücke geringere Unterhaltskosten anfallen werden. Durch die integrale Bauweise und die robuste Tragwerksausbildung wird eine höhere Lebensdauer gegenüber konventionellen Talbrücken erwartet.

Die Gänsebachtalbrücke zeigt klar, dass schlanke Brücken in integraler Bauweise, die sich zudem zurückhaltend in die Umgebung einfügen, auch für den Hochgeschwindigkeitsverkehr möglich sind. Sie trägt zu einer Brückenvielfalt in unserer bebauten Umwelt bei und bereitet den Weg für weitere neue Bahnbrücken in dieser Bauweise.

Erläuterungsbericht der DB ProjektBau GmbH zur Einreichung beim Ingenieurbau-Preis 2013