Eisenbahnunterquerung der Leidener Strasse bei Utrecht. Von F. Kerdijk, Ingenieur, Laren N. H. (Holland). Eisenbahnunterquerung der Leidener Strasse bei Utrecht. Im Jahre 1902 wurde zur Verbesserung der Verkehrsverhältnisse in der Umgebung des Hauptbahnhofs Utrecht zu einer Unterquerung des Bahnhofgeländes durch die Leidener Straße beschlossen. Die Ausführung der verschiedenen hiermit verbundenen Arbeiten wurde von A. W. C. Dwars in „De Ingenieur“ (1906, No. 16 und 33)eingehend besprochen, welcher Abhandlung wir im folgenden das wichtigste entnehmen wollen. Daß die zu besprechenden Arbeiten einem hohen Bedürfnis entsprechen, zeigen die folgenden Zahlen, welche das Mittel aus den Beobachtungen an drei Wochentagen (von denen ein Markttag) zwischen morgens 7 und abends 10 Uhr wiedergeben. Die Verkehrsbewegung umfasste täglich 20000 Fußgänger, 1800 Wagen, an gewöhnlichen Tagen 4 bis 500, am Markttage 1100 Stück Vieh, während die mittlere Schlußdauer der damaligen Eisenbahnkreuzung 60 v. H. betrug, wobei die größten Schlußperioden zwischen 8 und 22 Minuten schwankten. Dieser unhaltbare Zustand wird durch die in Ausführung begriffenen Arbeiten in folgender Weise beseitigt. Unmittelbar neben der alten Niveaukreuzung der Leidener Straße befindet sich über dem mit dieser parallel verlaufenden Kanal eine Eisenbahnbrücke mit zwei Oeffnungen von je 6 m Breite, welche durch einen 1,80 m dicken Pfeiler getrennt sind (Fig. 3 und 14). Der Verkehr durch den genannten Kanal hat durch die Ausführung anderer Kanalbauten dermassen abgenommen, dass eine Durchfahrtöffnung vollkommen genügt, infolgedessen die zweite Brückenöffnung nun für eine Straßenunterquerung verfügbar war. Dieselbe ist nur für den Wagenverkehr bestimmt, während nach Fertigstellung die jetzige Niveaukreuzung aufgehoben und an deren Stelle ebenfalls ein Doppeltunnel mit Oeffnungen von 6 m und 5,40 m erbaut wird, für Handkarren, Fahrräder und Fußgänger. Da die frühere südliche Kanalöffnung einen kleinen Fußsteg enthielt, welcher den fortdauernden freien Verkehr zwischen den beiden Stadtteilen herstellte, so mußte vor Inangriffnahme des Umbaues für die Fahrwegunterquerung eine Hilfsbrücke für den Personenverkehr über das Eisenbahngelände geschlagen werden. Personenbrücke. Die Brücke, welche eine Spannweite von 31,80 m und eine Breite von 2 m erhielt, wurde auf eine bewegliche Belastung von 500 kg f. d. qm berechnet. In Hinsicht auf die noch zu beschreibende Lanzierung und auf die Wahrscheinlichkeit daß die senkrechten Konstruktionsteile bei hinüberziehenden Menschenmengen auch seitliche Kräfte aufnehmen müssen, da die genannten Teile zugleich als Brückenlehne dienen, wurde das Vertikal- und Diagonalgestänge sehr steif entworfen, durchgehend aus doppeltem Winkeleisen 75 × 75 × 10, während die Versteifungsplatten auf 12 mm angenommen wurden. Diese verhältnismäßig schweren Versteifungsplatten ergeben den doppelten Vorteil grosser Steifheit in den Verbindungspunkten und kleiner Oberfläche der Konstruktionsteile, was sehr erwünscht war, um eine gute Durchsichtigkeit der ganzen Konstruktion in Hinsicht auf die Eisenbahnsignale zu erreichen. Der großen Steifheit wurde viel Aufmerksamkeit gewidmet, da im gegebenen Fall die bewegliche Belastung auf das doppelte des Eigengewichts der Brücke angenommen werden mußte, wodurch die Möglichkeit von beträchtlichen Schwingungen vorhanden war. Textabbildung Bd. 322, S. 9 Fig. 1.Personenbrücke für das Eisenbahngelände in Utrecht auf dem Gerüst. Da es sogar zeitweise für die Montierung nicht möglich war, zwischen den Gleisen einen Stützpunkt zu errichten, so blieb nichts anderes übrig als die Brücke als Ganzes ausserhalb des Eisenbahngeländes zusammenzubauen und nachträglich hinüberzuschieben. Die ganze Konstruktion wurde fahrbar auf zwei Eisenbahnachsen in der erforderlichen Höhe auf einem starken Holzgerüst zusammengestellt (Fig. 1), wobei die Brücke vorne mit einer 10 m langen Fangnase, hinten mit einer ebenfalls 10 m langen Ballastnase versehen wurde. Vor dem Ueberschieben wurde die Ballastnase in solcher Weise beschwert, daß der Schwerpunkt 1 m hinter der ersten Achse zu liegen kam. Die Fangnase wurde am gegenüberliegenden Brückengerüst bei der Lanzierung durch zwei Rollen aufgenommen, welche während der letzten Strecke zusammen mit der hinteren Eisenbahnachse die Führung des Ganzen herstellten. Textabbildung Bd. 322, S. 9 Fig. 2.Brücke nach der Ueberschiebung. In Fig. 2 ist die überschobene Brücke wiedergegeben. Nachträglich wurden die Nasen entfernt, das Gerüst abgebrochen und die Treppen angebracht. Daß ein verhältnismäßig schweres Gerüst notwendig war, erhellt aus folgenden Angaben: 1. die große Höhe der Brückenunterkante über dem Boden = 8,32 m, 2. das beträchtliche Gewicht der Eisenkonstruktion samt dem Ballast = 26000 kg, 3. der ungünstige Druck auf die hintere Eisenbahnachse im Augenblick, wo die Fangnase am gegenüberliegenden Gerüst zu tragen anfängt = 20000 kg. Allgemeine Beschreibung der Fahrwegunterquerung. (Fig. 3 und 4.) In einem Abstand von 160 m östlich von der Achse des Eisenbahngeländes fängt der Fahrweg an zu fallen unter einer Neigung von 1 : 40, während 65 m, worauf ein Plateau erreicht wird in einer Höhe von 0,40 + NW (NW = Rheinwasserstand, gleichbedeutend mit dem normalen Wasserstand der Kanäle in Utrecht). Dieses Plateau hat eine Länge von 16 m und steigt wieder an bis 0,50 + NW, letzteres zu dem Zwecke, so viel wie möglich zu verhindern, daß Wasser aus den höher gelegenen Partien in den noch zu beschreibenden Trog abfliesst. Von dem Plateau ab fällt der Weg wieder während 65 m unter einer Neigung von 1 : 40 bis unmittelbar vor der Brücke, wo eine Tiefe von 1,15 – NW erreicht wird; hier schliesst sich eine ebene Strecke von 40 m Länge und 3,85 m freier Durchgangshöhe an, welche sich an der Westseite so weit an der bestehenden Brücke vorbei fortsetzt, daß diese noch ohne Hindernis mit zwei Gleisen erweitert werden kann. Die Westseite des Fahrweges gibt übrigens das gleiche Bild wie die beschriebene Ostseite. Die Neigung von 1 : 40 ist gewiß nicht wünschenswert zu nennen, jedoch ließen die Terrainverhältnisse ohne zu grossen Kostenaufwand eine bessere Lösung nicht zu. Zwar hätte man durch Weglaßen der Plateaus eine Neigung von 1 : 50 erreichen können, wodurch jedoch die wertvollen Ruheplätze auf halbem Wege und außerdem Haltepunkte bei etwaiger Verkehrsstockung verloren gegangen wären, während sich auch leicht zu viel Wasser an der tiefsten Stelle angesammelt hätte. In welcher Weise das Wasser bei der jetzigen Ausführung entfernt wird, werden wir am Schluss dieser Abhandlung näher besprechen. Textabbildung Bd. 322, S. 9 Fig. 3.Lageplan. a Leidenerstrasse; b Bahnhofplatz; c Alte Kanalwand; d Kanal; e Personenbrücke; f Eisenbahnbrücke; g Unterquerung; h Brücke; i Kanal. Der in Utrecht nur einmal beobachtete höchste Wasserstand beträgt 0,39 + NW. Es ist also selbstverständlich, daß jener Teil des Fahrweges, welcher tiefer als 0,40 + NW zu liegen kommt, als Trog ausgeführt werden mußte, dessen Wände dem Wasserdruck bis 0,40 + NW widerstehen können. Trog aus Betoneisen. Textabbildung Bd. 322, S. 10 Fig. 4.Längenprofil. Als Material für den Trog, der eine Länge von 164 m und eine mittlere Breite von 6 m erhielt, wurde Betoneisen gewählt, da die Konstruktion bei einer zuverlässigen Wasserdichtheit bei der geringen verfügbaren Breite unter der Eisenbahnbrücke nur wenig Platz beanspruchen durfte. Ausserdem war die Fundierung der Eisenbahnbrücke nur teilweise bekannt, da dieselbe an drei verschiedenen Zeitpunkten gebaut und wieder abgeändert war. Es war unmöglich den Boden neben dem Pfeiler so weit auszugraben, dass man eine Betonschicht hätte anbringen können, schwer genug um dem Auftrieb des Trogs das Gleichgewicht zu halten, da deren Unterkante dafür bis 3,50 – NW hätte reichen sollen. Textabbildung Bd. 322, S. 10 Fig. 5.Querschnitt I-I. Durch eine so tiefgehende Ausgrabung wäre die Eisenbahnbrücke ernstlich gefährdet gewesen. Das Betoneisen bot nicht nur den Vorteil der geringen Abmessungen, sondern eignete sich zugleich vorzüglich für die Pfahlfundierung. Textabbildung Bd. 322, S. 10 Fig. 6.Kräfteschema für das Trogprofil unter der Brücke. Das Einrammen hölzerner Pfähle wäre unter der Brücke unmöglich gewesen, das Einspritzen ebenfalls, da hierdurch der Boden für den Pfeiler zu sehr gelockert wäre. Die Pfähle aus Betoneisen, welche nach unten breiter werden (Fig. 5), sind in folgender Weise aufgestellt worden. Zuerst wurde durch langsames Ausbaggern ein Hilfszylinder aus Eisen in den Boden versenkt, worauf man den Pfahl in diesen niederliess. Darauf wurde der Zylinder vorsichtig herauf gezogen und der freie Raum mit grobem Sand ausgefüllt. In der Längsrichtung des Trogs wurden die Pfähle unmittelbar unter dem Trogboden mittels Unterstützungsbalken mit schwerer Armierung verbunden. Trog und Brückenpfeiler sollten in senkrechter Richtung voneinander unabhängig bleiben, da etwaige Bewegungen des einen Teiles keinen Einfluss auf den anderen Teil haben dürfen. Als seitlicher Stützpunkt war der Pfeiler jedoch sehr gut brauchbar, wozu er denn auch, wie aus Fig. 5 ersichtlich, benutzt wurde. In Fig. 6 ist das Kräfteschema wiedergegeben, wonach die Berechnung ausgeführt wurde, indem man die Gleichung für die Formänderungsarbeit aufstellte und dann nach den unbekannten Reaktionen H und A differentiierte. In Fig. 6 gibt q den aufwärts gegen den Trogboden gerichteten Druck, W den Wasser druck gegen die Seitenwand, P das Gewicht der Seitenwand wieder, während die Pfähle mit A, B und A bezeichnet sind. Für den Anfang der Berechnung wurden Trägheitsmomente angenommen, welche man durch eine Annäherungsrechnung vorläufig bestimmte. Textabbildung Bd. 322, S. 10 Fig. 7.Beton-Eisenquerschnitt, einfachheitshalber mit durchgehender Eisenschicht. Die vollständige Formel für die Formänderungsarbeit lautet: A=\int\,\frac{M^2\,d\,x}{2\,C\,I_{\mbox{Seitenwand}}}+\int\,\frac{M^2\,dx}{2\,E\,I_{\mbox{Boden}}}+\int\,\frac{(W-H)^2\,dx}{2\,E\,F_{\mbox{Boden}}}, wobei der letzte Ausdruck von geringem Wert ist, wie eine kleine Berechnung leicht zeigen wird, und daher vernachlässigt wurde. Die beiden Unbekannten findet man aus den Gleichungen: \frac{\delta\,A}{\delta\,H}=0 und \frac{\delta\,A}{\delta\,A}=0. Für die Ausarbeitung fanden die nachstehenden Formeln und Zahlen Anwendung (vergl. auch Fig. 7). Ideelles Trägheitsmoment I_1=\frac{d'3}{3}+n\,F_e\,[p^2+(d'-a)^2]. Ideelle Oberfläche Fi = FBeton + n . FEisen n=\frac{E_{\mbox{Eisen}}}{E_{\mbox{Beton}}}=10. Widerstandsmoment für das Eisen auf Zug ={W^z_e=\frac{I_i}{n\,p}}, Widerstandsmoment für das Eisen auf Druck ={W_e}^d=\frac{I_i}{n\cdot (d'-a)}. Widerstandsmoment für den Beton auf Druck ={W_b}^d=\frac{I_i}{d'}. Die Lage der neutralen Schicht wird bestimmt durch: p=d+2\,n\,F_e-\sqrt{2\,n\,F_e\,(d+n\,F_e+a)}. Erste Voraussetzung. Vollkommene Einklemmung in den Punkten O. Lose Auflagerung in A, B und A. Ergebnisse: Reaktion A = 3300 kg „ B = 3300 „ „ H = 680 „ Max. Momente in der Seitenwand: auf 0,40 – NW = – 63800 cm/kg „ 1,60 – NW = + 105000 „ Max. Moment in dem Boden: auf 200 cm aus der Mitte = + 109000 cm/kg. Zweite Voraussetzung. Vollkommene Einklemmung in O. Vollkommene Einklemmung in A, B und A. Ergebnisse: Reaktion A = 2900 kg „ B = 4100 „ „ H = 700 „ Max. Momente in der Seitenwand auf 0,44 – NW = – 67000 cm/kg „ 1,60 – NW = + 99000 „ Max. Momente in dem Boden: auf 300 cm aus der Mitte = 99000 cm/kg links von A = 94600 „ rechts von A = 82000 „ in B = 82000 „ Aus obenstehenden Zahlen sieht man sofort, daß links und rechts von A verschiedene Momente herrschen; der Unterschied beläuft sich auf 12600 cm/kg, welcher durch die Befestigung von Pfahl und Längsbalken aufgenommen werden muss. Textabbildung Bd. 322, S. 11 Fig. 8.Eisenstangen in den Betenpfählen. Fig. 8 zeigt die Anordnung der Eisenstangen in den Pfählen. Vernachlässigt man den Beton, so ist das Widerstandsmoment der vier eisernen Stangen allein = 102 ccm, die max. Spannung 123 kg/qcm. Fügt man die Zugspannung hinzu, welche durch die negative Reaktion entsteht, so ist die grösste Zugspannung = 426 kg/qcm, also vollkommen sicher. Mittlere Ergebnisse: Reaktion A = 3100 kg „ B = 3700 „ „ H = 690 „ Max. Spannung in der Seitenwand auf 0,40 – N W Sez = 443 kg/qcm S b d = 19 „ 1,60 – N W Sez = 580 „ S b d = 20 „ Max. Spannung in dem Boden S e z = 245 „ S b d = 12 „ (Schluß folgt.)