Beitrag zur Optimierung von Hängeranschlüssen stählerner Stabbogenbrücken

Hänger von Stabbogenbrücken sind häufig veränderlichen Beanspruchungen infolge Verkehrslasten ausgesetzt. In Abhängigkeit von Spannungsspielzahl und Spannungsniveau kann deshalb die Gefahr des Ermüdungsbruchs bestehen. Als maßgebend sind in dieser Hinsicht die Anschlüsse der Hängestangen an Bogen bzw. Versteifungsträger anzusehen, da sich hier durch Geometrieänderung und durch die Kerbwirkung der Anschlußschweißnähte ein ungleichförmiger Spannungszustand einstellt. Die maximale Spannungsspitze im Kerbgrund wird durch die Tiefe und Schärfe der Kerben bestimmt. Um eine ausreichende Ermüdungssicherheit zu gewährleisten, ist es notwendig, diese rißerzeugenden Spannungsspitzen zu minimieren und möglichst einen homogenen Spannungsverlauf über das gesamte Bauteil zu erzeugen. Mit Hilfe einer parametergestützten Gestaltoptimierung und anschließender Topologieanpassung soll die Gefahr von Ermüdungsbrüchen vermindert werden. Für die unter diesen Gesichtspunkten entworfene Anschlußkonstruktion wird die Kerbwirkung, ausgedrückt durch die Kerbwirkungszahl Kf, mittels FE-Analyse ermittelt. Abschließend wird eine analytische Formel für Kf entwickelt, welche die Anwendung des Kerbspannungskonzeptes für Hängeranschlüsse ermöglicht.