Eisenbahnbrücken in Österreich

76 Ein Streifzug durch die letzten Jahre Eisenbahnbrücken in Österreich

von Martin Muncke, Helfried Axmann, Richard Zedlacher, Gerhard Oberlerchner

In den letzten Jahren wurden in Österreich einige der längsten und bemerkenswertesten Brücken aufgrund ihres Alters entweder saniert oder durch Neubauten ersetzt. Darunter fallen zwei besondere Bauwerke, die in diesem Beitrag vorgestellt werden: die Donaubrücke Tulln mit einer Erneuerung im Bestand und aktuell die Brücke über den Meidlinger Einschnitt auf der Donauländebahn Wien. Beides sind Stahlbaukonstruktionen mit Verbundfahrbahnplatten.

1 Vorbemerkungen In den letzten Jahren wurden durch die ÖBB-Infrastruktur AG auf ihrem Streckennetz zahlreiche Brückenbauwerke aus Altersgründen bzw. aufgrund neuer höherer Anforderungen an die Belastbarkeit saniert oder durch Neubauten ersetzt. Wir durften in den letzten Jahren bereits einige von ihnen hier und damit im Rahmen des »Symposiums Brückenbau in Leipzig« vorstellen und möchten dies gerne auch 2020 wieder tun. Um die langjährige Tradition des Symposiums zu würdigen, stellen wir ein etwas älteres Bauwerk vor und ein aktuelles, das sich zurzeit im Bau bzw. in der Fertigstellung befindet, um den Bogen der Entwicklung zu zeigen. Vor genau zehn Jahren sprach Dipl.-Ing. Dr. rer. nat. techn. Hannes Kari in Leipzig über die »Poesie der Logik« und brachte dabei drei Beispiele aus der damaligen Zeit, die Landecker Innbrücke, die Brücke über die Ötztaler Ache sowie die Rheinbrücke bei St. Margrethen zwischen Österreich und der Schweiz. Heute stehen die Donaubrücke Tulln aus dem Jahr 2009 und die aktuelle Brücke über den Meidlinger Einschnitt im Vordergrund. 2 Donaubrücke Tulln 2.1 Konzeption und Ausführung Im Zuge des Ausbaus der Tullner Westschleife musste 2009 der bestehende Überbau der Eisenbahnbrücke Tulln abgetragen und durch ein neues Tragwerk ersetzt werden, welches die aktuellen Anforderungen des modernen Eisenbahnverkehrs, vor allem in puncto Gleisabstand, Belastung, Lebensdauer, Erhaltungsfreundlichkeit usw. und der Umweltverträglichkeit, insbesondere den Lärmschutz betreffend, erfüllen sollte. Das neue Tragwerk wurde auf die vorhandenen Unterbauten aufgesetzt, die zuvor für die neuen statischen Anforderungen aus dem Bahnverkehr bzw. für einen Schiffsanprall entsprechend umgebaut und verstärkt wurden. Die neben dem Eisenbahntragwerk situierte Straßenbrücke war von den Umbaumaßnahmen nicht unmittelbar betroffen. Das Tragwerk mit seiner Gesamtlänge von 441,80 m wurde als pfostenloses Stahl-Beton-Verbundfachwerk über fünf Felder mit einer unten liegenden Stahlbetonverbundfahrbahnplatte konzipiert, was für Eisenbahnbrücken dieser Größenordnung eine Neuheit darstellte und entsprechende Lösungen für den Übergang vom Stahl zur Betonplatte und für die Thematik »Betonplatte in der Zugzone« erforderte. Weiters war eine Optimierung aus gestalterischer, lärmschutztechnischer sowie aus wirtschaftlicher Sicht durch Life-Cycle-Costs-(LCC-)Analyse notwendig, die letztendlich die realisierte Konzeption bestimmte, wobei im Zuge der Lösungsfindung auch alternative Tragsysteme, ein reines Stahltragwerk mit orthotroper Platte und eine Einfeldträgerkette, sowie alternative Oberbausysteme (Schotteroberbau) untersucht und bewertet wurden. Mit in die Systembetrachtungen wurde zudem die Variante der Festen Fahrbahn mit ihren schalltechnischen und statischen Eigenschaften einbezogen, wobei mit dem »Embedded Rail System« ein besonders lärmarmes System gefunden und ausgeführt wurde. Da für die Errichtung des gesamten Bauwerkes lediglich 18 Monate zur Verfügung standen, wovon eine Bauzeit von nur 26 Wochen, definiert durch eine Gleissperre der Franz-Josefs-Bahn, für den Abtrag und den Neubau des Tragwerks einschließlich der Herstellung der Betriebsbereitschaft für den Bahnbetrieb möglich war, musste größtes Augenmerk auf die Planungsabfolge, Logistik und Montagetechnik in allen vertretenen Sparten gelegt werden.

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Herstellung der Stahlbetonverbundplatte © ÖBB-Infrastruktur AG

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Ausführung der Festen Fahrbahn © ÖBB-Infrastruktur AG

2.2 Stahlbetonverbundplatte Als unmittelbar lastabtragendes Element für die gesamten Lasten aus dem Fahrbahnaufbau und dem Eisenbahnverkehr wurde über die gesamte Brückenlänge eine zwischen den Untergurten der Stahlfachwerksträger angeordnete Stahlbetonverbundpatte vorgesehen. Durch ihre Lage am »unteren« Rand des Brückenquerschnittes befindet sie sich daher über große Längen im Bereich der Zugzone des Tragwerkes. Die Verbindung der Stahlbetonverbundplatte mit dem Stahlfachwerk erfolgt einerseits über die an den Fachwerksuntergurten biegesteif angeschlossenen Querträger und andererseits über das an den Fachwerksuntergurten durchlaufend angeordnete Dübelblech für die Kopfbolzenverbindung. Die Stahlquerträger bilden im Zusammenwirken mit der Fahrbahnplatte wiederum eine Verbundkonstruktion. Zur Berechnung des Brückentragwerkes wurde daher ein statisches System erstellt, das aus einer Kombination einer Stabstruktur, bestehend aus den Stahlfachwerk- und den Querträgerverbundstäben, und einer durch Finite Elemente definierten Stahlbetonverbundplatte erzeugt wurde. Um einen raschen Bauablauf für die Herstellung der Verbundplatte zu erreichen, wurden als Schalungselemente selbsttragende Fertigteil-(FT-)Plattenelemente auf den Querträgern verlegt, die auch im Endzustand eine statisch mitwirkende Funktion für die Verbundplatte in Brückenlängsrichtung haben. Große Aufmerksamkeit bei der Planung galt dabei dem Zusammentreffen von Kopfbolzen, FT-Platten- und der Ortbetonverbundplattenbewehrung. Eine genaue Abfolge für die Verlegung der FT-Elemente und der Bewehrung für den Ortbeton der Fahrbahnplatte war einzuhalten. Vor der Betonierung der Verbundplatte mussten schließlich noch die für die Lagesiche rung des Feste-Fahrbahn-Systems erforderlichen FT-Schubnoppen versetzt werden.

5 Brücke über die Donau noch im Bauzustand © ÖBB-Infrastruktur AG

2.3 Feste Fahrbahn Für die Bemessung des Gleisoberbaues wurde zur möglichst wirklichkeitsnahen Erfassung des Zusammenwirkens von Schiene, der Festen Fahrbahn (FF) nach dem Embedded-Rail-System (ERS) und dem Brückentragwerk (Interaktion: Schiene-ERS-Tragwerk) ein eigenes statisches System erstellt, das den hohen Längsverschiebewiderstand des Corkelastvergusses im Schienentrog erfasst. Demzufolge war es erforderlich, das FF-System auf der Fahrbahnplatte und bei den Schubnoppen elastisch zu lagern, um die Mitwirkung der Schienen an der Gesamtstruktur zu reduzieren, was zu unzulässigen Schienenspannungen und zu großen Relativverschiebungen zwischen dem FF-System und dem Schutzbeton geführt hätte. Den Schienentrog bilden die mit sehr hohen Genauigkeitsanforderungen ausgeführten Halbfertigteile mit Längen von 4,05 m bzw. 4,28 m, die durch den Ortbetonverguss zu Gesamtelementen von 12,20–21,30 m verbunden wurden. Die mit Richtrahmen justierten Schienen wurden mit Corkelast im Schienentrog vergossen. Zur Erlangung der geforderten Gleisnivellette wurden bei der Schienen vermessung die aus den einzelnen Bauphasen mit feld- und gleisweiser Herstellung noch zu erwartenden Verformungen berücksichtigt.

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Probebelastung © ÖBB-Infrastruktur AG

Bauherr ÖBB-Infrastruktur AG, Wien, Österreich

Entwurf Planerarbeitsgemeinschaft: Öhlinger + Partner Ziviltechniker Ges. m.b.H., Wien, Österreich Klestil Ziviltechniker GmbH, Perchtoldsdorf, Österreich

Tragwerksplanung Klestil Ziviltechniker GmbH, Perchtoldsdorf, Österreich (Stahltragwerk) Öhlinger + Partner Ziviltechniker Ges. m.b.H., Wien, Österreich (Stahlverbundtragwerk)

FF-Planung Fritsch, Chiari & Partner ZT GmbH, Wien, Österreich Öhlinger + Partner Ziviltechniker Ges. m.b.H., Wien, Österreich

Prüfingenieure Ing. Alexander Oplustil, Wien, Österreich Dipl.-Ing. Gerhard Foller, Wien, Österreich

Bauausführung Arbeitsgemeinschaft: Strabag AG, Wien, Österreich Porr Bau GmbH, Wien, Österreich Swietelsky Baugesellschaft m.b.H., Traun, Österreich MCE GmbH, Linz, Österreich

3 Brücke über den Meidlinger Einschnitt 3.1 Einleitung Meidling als Verkehrsknoten in der Bundeshauptstadt Wien ist in seiner Bedeutung kaum zu unterschätzen. Hier treffen einander fast alle wichtigen Verkehrsadern des regionalen und internationalen öffentlichen Verkehrs: die Südbahnstrecke samt Schnellbahn, der Lainzer Tunnel, die Verbindungsbahn, die Donauländebahn, die Wiener Lokalbahn (Badnerbahn), die Pottendorferlinie und nicht zuletzt die U 6 der Wiener Linien, dazu kommen zahlreiche Straßenbahn- und Autobuslinien der Wiener Linien. Im Zuge des Projektes »Lainzer Tunnel« wurde in den Jahren 2000–2005 der Meidlinger Einschnitt wesentlich verbreitert. Für die Überführung der Donauländebahn (DLB) wurden bauphasenbedingt Schnellfahrhilfsbrücken eingebaut, die nun durch definitive Brückentragwerke zu ersetzen sind. Da der Umbau eine längere Sperre der Donauländebahn erfordert, wurden die Arbeiten für die Bestandssanierung der Strecke 10615 (Donauländebahn) im Bereich km 6,053–7,263 sowie die Errichtung einer Lärmschutzwand entlang der DLB und der Strecke 10616 (Oswaldschleife) in einem Bauauftrag ausgeschrieben. Ziel der ausgeschriebenen Leistungen sind die Erneuerung der Bahnanlagen und gleichzeitig die Aktualisierung auf den Stand der Technik, insbesondere – die Herstellung langlebiger, erhaltungsarmer Brückentragwerke über den Meidlinger Einschnitt, – die Verringerung der Schallemissionen durch Schotteroberbau auf den Brücken (derzeit Stahlbrücken zum Teil ohne Schotter), – die Eliminierung des Anprallrisikos bei entgleisten Zügen auf Brückenstützen durch Entfernung der provisorischen Stützen zwischen den Südbahnstre ckengleisen, – die Schaffung einer ausreichenden lichten Höhe für die Oberleitungsanlage der Südbahnstreckengleise,

– die Erneuerung der Nebenanlagen der Stadt Wien mit barrierefreier Ausgestaltung der öffentlichen Gehwegverbindungen und verbesserter Nutzungsmöglichkeit für Radfahrer durch eine größere lichte Breite, durch Rampen statt Schieberillen auf den Treppenläufen.

3.2 Eisenbahnbrücken Die Eisenbahnbrücke über die Südbahnstrecke wird als stützenfreie zweigleisige Stahlbogenstruktur mit einer Stützweite von 58,60 m errichtet. Seitlich am Stahlbogen wird der Fuß- und Radweg über Stahlkonsolen geführt. Unmittelbar daran schließt die Eisenbahnbrücke über die Breitenfurter Straße an. Sie besteht aus zwei Teiltragwerken, die monolithisch über den Unterbau miteinander verbunden sind. Ein Tragwerk dient der Überführung über die Gleise 13 und 15, ein weiteres der Überführung des Geh- und Radweges. Ihre lichten Weiten, schräg gemessen in Tragwerksachse, sind jeweils 20,10 m. Im Zuge des Neubaus wird die lichte Höhe über den Südbahnstreckengleisen auf mindestens 6,20 m vergrößert, so dass hier eine annähernd regelhafte Oberleitung mit geringem Erhaltungsaufwand eingebaut werden kann. Die Mittelstützen zwischen den Südbahnstreckengleisen werden abgetragen. Danach kann das Gleis 2 der Südbahn strecke, das derzeit provisorisch verschwenkt ist, in die endgültige, bewilligte Gleislage verschoben werden. Die Bauzeit beginnt im Februar 2019 und endet im Juni 2020.

3.3 Rampenbereiche Durch die Anhebungen der Brücken kommt es auch zu einer Anhebung der Strecke 10615 und damit zur Neuerrichtung von Oberbau, Unterbau, Entwässerung, Kabelwegen und Oberleitungsanlage. In km 6,860 ist links der Donauländebahn (Grießergasse) ein Versickerungsbecken samt einer Stützmauer zum bestehenden Straßenbereich herzustellen. Die Streckensperre wird ebenfalls dazu genutzt, Oberbau, Unterbau und Fahrleitung im anschließenden Bereich von km 6,9 bis vor die Eisenbahnkreuzung mit der Stüber-Gunther-Gasse zu erneuern. Weiters wird links der Oswaldschleife eine Lärmschutzwand errichtet. Inhalt der Ausschreibung waren folgende wesentliche Baumaßnahmen: – Abbruch der bestehenden Brückenobjekte über dem Meidlinger Ein schnitt und der Breitenfurter Straße, – Errichtung einer Eisenbahnüberführung sowie einer Fußgänger- und Radwegüberführung über dem Meidlinger Einschnitt und die Breitenfurter Straße (Brückenkette: Stahlbogenbrücke mit seitlich angebrachtem Fuß- und Radweg und Rahmentragwerke), – Errichtung von Stützmauern entlang der Donauländebahn.

3.4 Eisenbahnbrücke über die Südbahn Die zweigleisige Eisenbahnbrücke über den Meidlinger Einschnitt und damit über die Südbahnstrecke (EBB1) wird als Stahlbogenbrücke mit einer Stützweite von 58,60 m ausgebildet. Die Fahrbahnplatte besteht aus einer mit dem Streckträger im Verbund wirkenden Ortbetonplatte, die 82–95 cm dick ist. Die Stahlstreckträger aus dichtgeschweißten Hohlkas tenquerschnitten werden über jeweils fünf Stahlhänger (d =140 mm) mit dem Stahlbogen, wiederum aus dichtgeschweißten Hohlkastenquerschnitten gefertigt, verbunden. Die im Verhältnis 1:10 gegen die Vertikale geneigten Bögen werden im Scheitelbereich mittels Querriegeln, ebenfalls Hohlkastenprofile, gegeneinander ausgesteift.

8 Längsschnitt der Rahmenbrücke © ÖBB-Infrastruktur AG

Das Bauwerk weist folgende Kenndaten auf: – Kreuzungswinkel: ca. 77° (85,556 gon) – Stützweite: 58,60 m – Lichte Weite: 55,35 m (Lagerbank–Trennpfeiler) – Brückenbreite: – 17,38 m (über alles), – 13,26 m (Bogentragwerk), – 4,12 m (Auskragung Fußgängersteg) – Stahlbogen: – Bogenhöhe: 12,51 m – Querschnittshöhe: 1,00 m (Scheitel), ca. 1,80 m (Kämpfer) – Querschnittsbreite 76–87 cm – Streckträger: Unterkante horizontal, Oberkante im Bogen (R = 600)

Die Oberseite der Fahrbahnplatte ist als doppeltes Dachprofil mit jeweils 2 % Querneigung ausgebildet. Die Lagerung des Bogentragwerkes erfolgt über vier Kalottenlager. Die Festhaltung längs und quer befindet sich am Trennpfeiler, am Widerlager Maxing wird das Tragwerk querfest gehalten. Übergangskonstruktionen überbrücken den Spalt zwischen Tragwerk und Widerlagern. Das Bogentragwerk dient neben der Überführung der Donauländebahn ebenso der eines Geh- und Radweges über den Meidlinger Einschnitt.

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Bogentragwerk nach Verschub über die Gleise im Dezember 2019 © ÖBB-Infrastruktur AG

Der Geh- und Radweg wird seitlich über eine Kragarmkonstruktion am Streckträ ger auf der Seite Meidling angeordnet, also außerhalb des Bogens. Die Gehwegfläche wird durch eine mit den Stahlkragträgern aus dichtgeschweißten Hohlquerschnitten im Verbund liegende Ortbetonplatte (d = 22 cm) gebildet. Die nutzbare Breite des Gehwegs misst 3,50 m, die Auskragung hat eine Länge von 4,27 m. Die Widerlager des Eisenbahntragwerks sind tieffundiert mittels Großbohrpfählen d = 120 cm.

3.5 Eisenbahnbrücke und Fußgänger- steg über die Breitenfurter Straße Die Eisenbahnbrücke (EBB 2) und der Fußgängersteg (WBN 2) über die Breitenfurter Straße werden als monolithische Stahlbetonrahmen ausführt. Die Tragwerke sind voneinander getrennt und sitzen auf einem gemeinsamen Unterbau: ein gemeinsames Tragwerk für Gleis 13 und 15, ein Tragwerk für den Fußgängersteg. Die Tragwerke bestehen aus in der Untersicht bogenförmig gekrümmten Stahlbetonplatten mit Kragarmen. Die eine Rahmenwand wird durch den Trennpfeiler zur Bogenbrücke gebildet, die andere durch das Widerlager auf der Seite Inzersdorf. Dieses Widerlager ist über acht Großbohrpfähle mit d = 120 cm tieffundiert. Das Bauwerk weist folgende Kenndaten auf: – Kreuzungswinkel: ca. 77° (85,556 gon) – Lichte Weite (schräg): 20,10 m – Lichte Höhen unter Tragwerk: ca. 5,00–5,71 m – Brückenbreiten: – 16,62 m (über alles), – 11,74 m (über Gleis 13 und 15), – 4,10 m (Fußgängersteg) – Dicke des Widerlagers Inzersdorf (Achse 30): 1,95 m – Dicke des Trennpfeilers (Achse 20): 3,60 m

Bauherr ÖBB-Infrastruktur AG, Wien, Österreich

Entwurf ste.p ZT-GmbH, Wien, Österreich, Dipl.-Ing. Robert Bartl

Tragwerksplanung Baumann + Obholzer ZT-GmbH, Innsbruck, Österreich, Dipl.-Ing. Dr. Anton Obholzer

Verkehrsplanung ISP Ziviltechniker GmbH, Wien, Österreich, Dipl.-Ing. Klaus Jagenteufel

Prüfingenieur Dipl.-Ing. Wolfgang Augustin, Wien, Österreich

Bauausführung Steiner Bau GmbH, Innsbruck, Österreich NCA Container & Anlagenbau GmbH, St. Paul, Österreich

4 Ausblick In den letzten Jahren gab es in Österreich vielfach Gelegenheiten, im Zuge der großen Neubaumaßnahmen, aber insbesondere beim Austausch bestehender Bauwerke, neue innovative und gestalterisch anspruchsvolle Neubauten zu errichten. Es wird auch weiterhin das Ziel der ÖBBInfrastruktur AG sein, die Ingenieurbaukunst darzustellen und im Rahmen der wirtschaftlichen und technischen Möglichkeiten herausragende Bauwerke zu realisieren. Die Gelegenheit eröffnet sich immer wieder, sei es mit großen Donaubrücken, die naturgemäß im Licht der Öffentlichkeit stehen, als auch mit kleineren Bauwerken, die nichtsdesto trotz die gleiche Aufmerksamkeit, mindestens auf Seiten der Planer und Ingenieure genießen.

Autoren: Dipl.-Ing. Martin Muncke Dipl.-HTL-Ing. Helfried Axmann Ing. Richard Zedlacher Dipl.-Ing. Gerhard Oberlerchner ÖBB-Infrastruktur AG, Wien, Österreich

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