Normandiebrücke

Name in Landessprache:	Pont de Normandie
Baubeginn:	1989
Fertigstellung:	20. Januar 1995
Status:	in Nutzung

Lage:	Le Havre, Seine-Maritime (76), Normandie, Frankreich Honfleur, Calvados (14), Normandie, Frankreich
Überquert:	Seine
Teil von:	Autobahn A 29 (Frankreich)
In der Nähe von:	Mautstelle Pont de Normandie (1995) Passerelle de l'aire de la Baie de Seine (1995)
Verbunden mit:	Brücke über den Grand Canal in Le Havre (1994)
Koordinaten:	49° 26' 35.16" N    0° 16' 21.27" E
Koordinaten:	49° 25' 14.27" N    0° 16' 31.85" E

Koordinaten auf einer Karte anzeigen

September 1990 — 1992	Bau der Fundamente.
August 1991 — August 1993	Bau der Rampenbrücken.
September 1991 — August 1993	Bau der Pylonen.
Januar 1992 — August 1994	Montage der Stahlteile im Mittelfeld der Brückentafel .
Oktober 1992 — Oktober 1993	Bau des Betonabschnitts der Brückentafel im Freivorbau.

Die ersten Meter der Brückentafel bestehen aus einem Spannbetonhohlkasten, währen der Hauptteil ein Stahlhohlkasten ist.
Wegen der Erdkrümmung und der großen Brückenlänge, ist der Abstand der Pylone am Kopf 2 cm länger als am Fuß.

Entwurfsbeschreibung

Am 8. August 1994 wurde die Normandie Brücke fertiggestellt. Mit ihrer Hauptspannweite von 856 m war sie mit großem Abstand die längste Schrägkabelbrücke der Welt. Drei einhüftige Vorläuferbrücken in Deutschland hatten bereits vermuten lassen, dass solche Spannweiten möglich sind: Die Severin Brücke in Köln (302 m) im Jahr 1959, die Kniebrücke (320 m) im Jahr 1969 und die Flehe Brücke (368 m) im Jahr 1979. Während des Vorentwurfs der Normandie Brücke (ursprünglich Honfleur Brücke genannt) in den Jahren 1986/1987 wurde der Spannweitenrekord zweimal eingestellt: Im November 1991 mit der Skarnsund Brücke in Norwegen mit 530 m und der Yang Pu Brücke in Shanghai mit 602 m im Jahr 1993. Den aktuellen Spannweitenrekord hält die Sutong Brücke mit 1.088 m. Die wichtigsten Entwurfsgrundsätze für die Normandie Brücke waren:

• stromlinienförmige Querschnitte für Haupt- und Vorlandbrücken, um die Windkräfte zu reduzieren und die aerodynamische Stabilität zu erhöhen;
• geschlossene Hohlkastenquerschnitte zum Erreichen einer hohen Torsionssteifigkeit für die aerodynamische Stabilität, unterstützt durch die Wahl eines A-Pylonen;
• A-Pylon auch zur Erzielung einer hohen Quersteifigkeit;
• Stahlquerschnitt in der Hauptöffnung und Betonquerschnitt als Gegengewicht auf Stützen in der Seitenöffnung;
• Hereinragen des Betonquerschnitts um 116 m in die Hauptöffnung für größere Steifigkeit und Wirtschaftlichkeit;
• Verwendung von hochfestem Beton B 60;
• Verbundverankerung der Parallellitzenkabel am Pylon;
• besondere Maßnahmen zur Kabeldämpfung wegen der großen Spannweite und des leichten Stahlquerschnitts in der Hauptöffnung.

Mit der erfolgreichen Montage der Normandie Brücke hat die Schrägkabelbrückentechnik einen großen Sprung vorwärts gemacht. Die Kombination von Beton und Stahl im Balken und in den Pylonen ist beispielhaft und nutzt die besonderen Eigenschaften beider Materialien optimal. Den besonderen Herausforderungen in Bezug auf aerodynamische Stabilität wurde für den Balken durch konsequente Ausbildung eines windschnittigen Querschnitts und für die Kabel durch dreifache Dämpfungsmaßnahmen Rechnung getragen. Der verantwortliche Ingenieur für den Entwurf und die Überwachung der Montage war Michel Virlogeux.

Gesamtsystem

Die Betonvorlandbrücken und Stahlhauptspannweite haben gleichen Querschnitt mit einer Bauhöhe von 3 m (h:l = 3:624 = 1:208). Beide sind als dreizellige Hohlkästen mit schrägen seitlichen, unteren Platten ausgebildet. Für diese Art der Verbindung von Stahl- und Betonquerschnitten hat der Autor den Begriff „hybride Brücken“ geprägt. Die Stiele der 203 m hohen A-Pylonen sind Betonhohlkästen in Knochenform. Für die Verankerung der Kabel im oberen Pylonteil wurde konsequent Stahl und Beton gewählt. Die horizontalen Zugkräfte zwischen den Vorwärts- und Rückwärtskabeln werden direkt über Stahlelemente kurzgeschlossen. Die vertikalen Druckkräfte aus den Kabeln werden von den Stahlelementen in den umgebenden Beton geleitet. Die 8 × 23 = 184 Schrägkabel haben als Zugglieder Monolitzen. Sie sind mit Keilen an den Kabelenden in Lochplatten verankert.

Kabeldämpfung

Weil die Kabel eine Rekordlänge haben und der Stahlbalken im Hauptfeld leicht ist, wurden mehrere Maßnahmen zur Dämpfung von Kabelschwingungen gewählt. Erste Maßnahme: Zur Verhinderung von Regen-Wind-induzierten Kabelschwingungen wurden die PE-Rohre mit Wendeln versehen, die die Ausbildung von dynamischen Rinnsalen ober- und unterhalb der Kabel verhindern sollen, die eine Art Galloping-Effekt auslösen können. Zweite Maßnahme: Zwischen den Kabeln wurden Seile gespannt, die die Eigenfrequenz durch die zusätzliche Stützung der Kabel erhöhen, und so die Anfälligkeit gegenüber Parameter- und Fußpunkterregung stark verringern. Dritte Maßnahme: In der Nähe der Kabelverankerung am Balken wurden hydraulische Dämpfer angebracht, die Kabelschwankungen ganz allgemein verringern. Die Ansicht der fertigen Brücke aus Sicht des Autofahrers zeigt deutlich die Abspannseile und die hydraulischen Dämpfer. Das Aussehen der Brücke wird dadurch etwas beeinträchtigt, die Besichtigung und Unterhaltung der Kabel stärker.

Bauausführung

Pylon

Tragfähiger harter Kalkstein steht erst in einer Tiefe von 40 m an. Alle Gründungen sind deshalb auf Pfählen mit Durchmesser 1,5 bis 2,1 m und Längen bis zu 55 m gegründet. Im Bereich der nördlichen Vorlandbrücke steht eine 4 m dicke Schlickschicht an. Diese erforderte den Bau einer temporären Betonierbrücke, von der aus sämtliche Gründungsarbeiten vorgenommen wurden. Die Dicke der Pfahlkopfplatten beträgt 3,5 m. Sie sind quer vorgespannt und hoch bewehrt. Die Hohlkastenquerschnitte der Pylonstiele sind in die Pfahlkopfplatten eingespannt und wurden im Freivorbau mit Gleitschalungen gebaut. Bis zur Höhe des Querträgers unterhalb des Balkens konnte die Biegung aus Querneigung direkt aufgenommen werden. Zwischen dem Querträger und dem Zusammenführen der Balkenstiele war eine zusätzliche temporäre Querabstützung als Stahlfachwerkträger erforderlich. Die Stahlelemente zur Kabelverankerung im Pylonkopf wurden ebenso wie die einzelnen Schüsse des Stahlbalkens in einer Werkstatt hergestellt und zur Baustelle transportiert. Dort wurden sie mit dem Pylonkran an ihre Einbaustelle gehoben. Schließlich wurden sie in den äußeren Betonmantel einbetoniert, um die gewünschte Verbundwirkung für die vertikalen Druckkomponenten zu erzielen.

Vorlandbrücken

Nach Herstellung der Pylonen werden die äußeren Betonvorlandbrücken in einem modifizierten Taktschiebeverfahren hergestellt. Der letzte Teil der Betonbrücken, der in die Hauptöffnung hineinragt, wird im Freivorbau gebaut, ebenso wie der Stahlbalken im mittleren Teil der Hauptspannweite. Die seegehenden Schiffe auf der Seine erforderten eine Navigationshöhe unterhalb des Balkens von 56 m. Um die Vorlandbrücken nicht zu lang werden zu lassen, haben diese eine Steigung von bis zu 6%. Diese große Steigung erforderte eine Modifizierung des grundsätzlich wirtschaftlichen Taktschiebeverfahrens, das bei üblicher Ausführung außerordentlich große Schubkräfte von 30 MN an den Widerlagern und hohe Horizontalkräfte an den Pfeilerköpfen zur Folge gehabt hätte. Es wurde deshalb ein so genanntes „Treppen“- oder „Hub-Schub“-Verfahren angewandt, wobei die schräge Bewegung des Decks in Abschnitte von 15 cm horizontal und 9 mm vertikal zerlegt wird. Dabei wird der Betonhohlkasten auf Keilen vorgeschoben, die überrollend auf den Pfeilerköpfen aufliegen. Die Unterseiten der Keile sind waagrecht, ihre Schrägflächen haben die Neigung der Brücke von 6%. Der Hohlkasten lässt sich in Schritten von durch an den Widerlagern drückenden Pressen horizontal verschieben. Danach wird er durch senkrecht wirkende Pressen um 9 mm angehoben. Die Pressen sind auf jedem Pfeiler zu beiden Seiten der Keile angeordnet. Dafür waren besondere Sensoren zur Kontrolle der horizontalen und vertikalen Bewegung auf allen Pfeilern während des Verschiebens erforderlich. Diese Kontrollmessungen liefen in einem Zentralcomputer zusammen, der jede einzelne Horizontal- und Vertikalbewegung kontrollierte. Besonders wichtig war es, dass die vertikalen Bewegungen synchron erfolgten. Zu beiden Seiten der Pylonen stellte man die Betonhohlkästen im Freivorbau her. Den großen Kragarm von 116 m Länge zur Hauptöffnung hin in 42 Abschnitten, den rückwärtigen Kragarm zur Vorlandbrücke hin in 31 Abschnitten. Man betonierte alternierend fluss- und landseitig, um die Kragträger im Gleichgewicht zu halten. Dabei wurde jeder neue Abschnitt durch provisorische Schrägkabel verankert. Nach jeweils fünf Abschnitten mit provisorischen Schrägkabeln erhielt der 6. Abschnitt ein endgültiges Schrägkabelpaar, und die provisorischen Schrägkabel konnten demontiert werden.

Hauptspannweite

Der 624 m lange Stahlträger der Hauptöffnung wurde aus 32 Schüssen von i.A. 19,65 m zusammengesetzt. Die Werkstattfertigung erfolgte aus Zeitgründen in zwei Stahlbauanstalten. Nach erfolgreicher Vormontage wurden die Schüsse auf Schuten an die Einbaustelle transportiert. Das Hochziehen erfolgte über Montagederricks an den jeweiligen Vorbauspitzen. Der Balken war so kräftig und die Stahlelemente leicht genug, dass keine besondere Rückwärtsabspannung der Derricks erforderlich war. Während des Einbaus der letzten Schüsse wurde eine dynamische Dämpfungsvorrichtung mit 50 t Gesamtmasse an den Kragarmspitzen montiert, die die Querauslenkungen der Kragarme unter starkem Wind begrenzen sollte.

Kabelmontage

Moderne Parallellitzenkabel werden auf der Baustelle aus ihren einzelnen Komponenten zusammengebaut. Dabei wird der Transport von schweren werkgefertigten Kabeln vermieden, deren Gewicht mit Durchmesser und Länge wächst. Die Montageschritte: Die Monolitzen werden auf speziell konstruierten Einbaubobinen mit Bremseinrichtung angeliefert. Litze auf Litze wird mit Hilfe eines hin- und herlaufenden Shuttle- Elements zum Pylonkopf hin eingezogen. Zum endgültigen Spannen stehen die Kabel deutlich über die Verankerungsplatte hinaus. Da jede Litze einzeln gespannt wird, sind nur handliche Monopressen erforderlich. Auch dieses ist ein Vorteil gegenüber den werkgefertigten Kabeln, die nur als Ganzes mit mehreren Tonnen schweren Pressen gespannt werden können. Mit der so genannten Isotensioningmethode wird erreicht, dass alle Litzen die gleiche Kraft haben. Dabei wird die erste Pilotlitze eines jeden Kabels auf einen vorgerechneten Wert gespannt und mit einer Kraftmessdose laufend kontrolliert. Jede neuinstallierte Litze wird beim Einbau so gespannt, dass sie dieselbe Spannung wie die Pilotlitze in diesem Moment hat. Am Ende haben alle einzelnen Litzen und damit das gesamte Kabel die gewünschte Kraft, unabhängig von Temperaturbedingungen und zufälligen Montagelasten. Die PE-Rohre der Normandie Brücke bestehen aus zwei Halbschalen, die über eine einschnappende Nut- und Federfuge miteinander verbunden werden. Schließlich wurden mit Abseiltechnik die Abspannkabel eingebaut.

Fertige Brücke

Die fertige Brücke hat ein überaus schlankes und elegantes Aussehen. Vor der untergehenden Sonne wirkt die Brücke besonders filigran, die Kabel geben den Eindruck eines Schleiers.

Auszug aus: Svensson, Holger; Schrägkabelbrücken (1. Ausgabe),Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin (Deutschland), ISBN 3433029776, 2011; S. 404-412