C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor span ning54 cement 2008 6De versterking van de Maasbrugwas nodig in verband met eentoename van de verkeersbelastingvolgens NEN 6706. Binnen hetproject `Verbreding A2' wordtbovendien de rijstrookindeling opde brug aangepast naar 2x3 rij-stroken, waardoor de verkeersbe-lasting verder gaat toenemen. Debrug was al eerder plaatselijk ver-sterkt. In 1978 is in het kader vaneen aantal herstelmaatregelenextra voorspanning aangebracht inhet veld tussen de steunpunten 3en 4 (fig. 2).A f m e t i n g e n b r u gDe brug heeft een totale lengte van625 m en bestaat uit negen over-spanningen. Van zuid (zijde `s-Her-togenbosch) naar noord (zijdeUtrecht) bedragen deze respectieve-lijk 69,75 m - 120,5 m - 70,75 m - 5x 63,0 m - 49,0 m. De eerste drieoverspanningen zijn uitgevoerdmet de vrije uitbouwmethode; deoverige zijn samengesteld uitgeprefabriceerde moten die doorlijmnaden en voorspanning tot ??ngeheel zijn gemaakt. Het kunst-werk is in 1969 gereedgekomen.De brug bestaat uit twee identiekekokerbruggen naast elkaar, dieworden gescheiden door een tus-senvoeg (fig. 3). Elke brug is13,9 m breed en opgebouwd uitdubbelcellige kokers. De construc-tiehoogte van de aanbruggen is3,0 m; die van de uitbouwbrugvarieert tussen 3,0 m en 5,5 m.V e r s t e r k i n gBij maximale verkeersbelastingenzouden geen drukspanningenmeer aanwezig zijn ter plaatsevan de voegen van de moten inde aanbruggen, zo bleek uit deherberekening. Daarnaast vol-deed de kokerdoorsnede van deaanbruggen in de UGT niet aande eisen van dwarskracht- enmomentcapaciteit. De uitbouw-brug voldoet in de nieuwe situ-atie wel aan de eisen in de BGTen de UGT. De versterking isuitgevoerd door het aanbrengenvan uitwendige centrische voor-spanning in de koker. Hierdoorwordt het volgende bereikt:Versterking Maasbrugmet uitwendige voorspanningir. M.R. Rasooli, Breijn b.v.*)ing. M.C. Pronk, Heijmans Beton & Waterbouw, Span & VerplaatsingstechniekenDe aanbruggen van de brug over de Maas bij Empel in de A2 (foto 1) zijn in deperiode april tot december 2007 constructief versterkt. Deze aanbruggen,gebouwd uit geprefabriceerde moten, voldeden niet meer aan de verzwaardeeisen met betrekking tot dwarskracht en de benodigde minimale vereistedrukspanning in de voegen tussen de moten. Met een minimale verkeershin-der is uitwendige voorspanning aangebracht, zijn de opleggingen en de voe-govergangen vernieuwd en is de wegindeling op de brug aangepast. In ditartikel worden het ontwerp en uitvoering behandeld.* | Breijn b.v. is sinds 1 april2008 de naam van hetingenieursbureau vanHeijmans Infra.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor spanningcement 2008 6 55? introductievanpermanentedrukspanningen in de voegenvan de geprefabriceerde moten;? vergrotingvandedwarskracht-capaciteit van de doorsneden terplaatse van de steunpunten;? vergrotingvandemomentcapa-citeit.Uitwendige voorspanningDoor de keuze voor een centri-sche voorspanning hebben dekabels een recht verloop en blij-ven de verliezen beperkt. Ze heb-ben een lengte van 372 m (inclu-sief een koppelanker op de helftvan de lengte). Uit de berekenin-gen blijkt dat een minimale voor-spankracht van 52 500 kN perbrugdek benodigd is om eenminimale drukspanning van 1,0N/mm2te kunnen garanderen terplaatse van de voegen. Per brug-dek zijn zestien kabels (achtkabels per koker) nodig om dezevoorspankracht aan te brengen.De kabels bestaan uit achttienstrengen ?15,7 mm met eenkabeldoorsnede van 2700 mm2.Doordat uitwendige voorspanningwordt aangebracht neemt de span-ning in het bestaande voorspan-staal af. Dit vanwege kruip enelastische verkorting. Bij de bepa-ling van de benodigde voorspan-ning is met dit extra verlies in hetbestaande voorspanstaal rekeninggehouden.Spanblokken met dwarsvoorspanningOm de voorspankracht in de koker-doorsnede aan te brengen zijntwee nieuwe afspanvoorzieningen(betonnen spanblokken) ter plaatsevan steunpunt as 3 en het noorde-lijke landhoofd aangebracht.Om de afmetingen van de span-blokken te beperken zijn dezedoor dwarsvoorspanning aan dekokerwanden bevestigd (foto 4).De spanblokken per kokerwandzijn 2,5 m lang en circa 1,9 mhoog met een dikte van 0,6 m.overzicht langsrichtinguitbouwbrug aanbruggen69750 120500 70750 63000 63000 63000 63000 63000 490001 2 3 4 5 6 7 8 LHNLHZdoorsnede kokers met spanblokken t.b.v. uitwendige voorspanningwestkoker middenwestkoker middenoostkoker oostkoker21222324252627282930313217181920131415169101112567812341 |Maasbrug tussen`s-Hertogenboschen Utrecht2 |Doorsnede langsrichtingmet uitbouwbrug enaanbruggen3 |De brug bestaat uit tweeidentieke kokerbruggenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor span ning56 cement 2008 6De uitwendige voorspankracht inde lengterichting van de brugwordt door middel van schuif-spanning overgebracht op de wan-den van de kokerdoorsnede.Dankzij de aangebrachte dwars-voorspanning is de schuifcapaci-teit tussen de opgeruwde koker-wanden en spanblokkenvoldoende om de overdracht vanvoorspankracht in de brugdoor-snede te garanderen.B e t r o k k e n h e i d u i t v o e r i n gb i j o n t w e r pIn het contract, dat volgens deRAW-systematiek is opgesteld, wasde besteksverplichting opgeno-men dat de opdrachtnemer hetontwerp, zowel DO- als UO,moest verzorgen. Hierdoor kreeghet project het karakter van De-sign & Construct en werd hetuitvoeringsteam nauw betrokkenin het ontwerpproces. Dit heeftgeleid tot het huidige ontwerp.Belangrijke punten van het uitvoe-ringsteam tijdens de ontwerpfasewaren de logistiek op de werkpleken de risico's in de uitvoering.LogistiekDe vier kokers waren slechtsbereikbaar via enkele mangatenter plaatse van het noordelijkelandhoofd. Omdat de werkzaam-heden zich uitstrekten over 365 mlengte per koker, was het meerdan wenselijk meer toegangen tecre?ren ten behoeve van al hettransport. Hiervoor zijn in deontwerpfase twee tijdelijke extramangaten ?0,8 m per koker opge-nomen.Door het toepassen van dwars-voorspanning in de spanblokkenen de lijven van de kokers was hetmogelijk de spanblokken mini-male afmetingen te geven, debouwtijd te verkorten en de toe-gankelijkheid van de kokers tewaarborgen (fig. 5).Risico'sTijdens het ontwerpproces zijntwee hoofdrisico's onderkend.Het eerste risico betrof het borendoor de lijven van de kokers tenbehoeve van het aanbrengen vande dwarsvoorspanning. Hoewelmen de beschikking had overgedetailleerde revisietekeningen,vond het projectteam het noodza-kelijk de bestaande voorspanningin de kokerwanden in het werkte lokaliseren alvorens te begin-nen met de diamantboringen.Het tweede erkende risico betrofde mogelijk te hoge wrijvingtussen het voorspanstaal en deomhulling ten tijde van hetinbrengen van het voorspanstaal.Om dit risico te beperken heeftmen per kabel een koppelanker(K-anker van VSL) halverwege deaanbruggen toegepast, waardoorde aan te brengen kabellengtewerd gehalveerd.U i t v o e r i n g u i t w e n d i g ev o o r s p a n n i n gDe uitvoering begon met boor-werkzaamheden voor de doorvoervan langs- en dwarsvoorspanningen met waterstralen van dekokerdoorsneden voor het opru-wen van de aanstortvlakken vande spanblokken. Voorafgaand aandeze werkzaamheden is de aan-wezige voorspanning gelokali-seerd. Tegelijkertijd zijn stabilisa-toren in de kokers aangebracht.Deze moesten mogelijke trillin-gen in de uitwendige voorspan-ning voorkomen. Bijkomendvoordeel was dat de stabilisatorentijdens de uitvoering als onder-steuning konden dienen bij deinstallatie van de voorspankabels.Na afronding van de werkzaamhe-den aan de betonconstructie is dedwarsvoorspanning aangebracht.Deze bestaat eveneens uit eenstrengensysteem. Doordat dekabels kort zijn, telt het verlies tengevolge van slip en wigzettingbijzonder mee. Om dit verlies tecompenseren zijn speciale VSL-spanankers toegepast.Na het inschieten van het voor-spanstaal in de kunststof omhul-spanblok met dwarsvoorspanning4 |Spanblokken met exter-ne langsvoorspanning5 |Spanblokken zijn metdwarsvoorspanning aankokerwanden bevestigdC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVoor spanningcement 2008 6 57lingbuis zijn de (koppel)ankersafgemonteerd en de kabels ??n-zijdig gespannen. Om de schadeaan het bestaande wegmeubilairop de tussenvoeg langs de brug-dekken te voorkomen, was hetnoodzakelijk de vervormingenvan beide brugdekken ten gevol-ge van de uitwendige voorspan-ning gelijktijdig te laten optre-den. Door ??n kabel per koker,dus vier kabels voor beide brug-dekken, gelijktijdig te spannen isde vervorming geheel gelijkmatigover de constructie ingeleid. Detotaal verkregen verkorting vande aanbruggen ten gevolge vande voorspankracht kwam nage-noeg overeen met de theoretischeverkorting van 70 mm.D e v o e g c o n s t r u c t i eDoordat het vaste oplegpunt nabijde rivier gelegen is en daardoorniet centrisch in het midden vande lengte van de brug is gepositio-neerd, zijn de verlengingen enverkortingen niet gelijk. De voe-gen ter plaatse van de landhoof-den zijn afgestemd op de verschil-len, waardoor twee typenvingervoeg zijn gemonteerd: RWSollingen H?tte F140 en F360.Voor het aanbrengen van de voe-gen waren slechts vier weekendaf-sluitingen per rijbaan beschikbaar.In het eerste weekend is debestaande voeg gesloopt en eeningelegde noodbrug ge?nstalleerd(foto 6). In het navolgende week-end is de noodbrug wederomgedemonteerd en zijn de defini-tieve voegen per rijbaan ge?nstal-leerd. In de twee opvolgendeweekendafsluitingen zijn de werk-zaamheden herhaald voor de rij-baan in tegengestelde richting.Tijdens de montage van de voegenzijn de gevolgen van de tempera-tuur ten tijde van de uitvoeringgecompenseerd, evenals de ver-korting van het beton door deuitwendige voorspanning. Devingervoeg is nauwkeurig ophoogte ingebouwd en vindt zijnaansluiting op bestaand asfalt, watheeft geresulteerd in geluidsarme,duurzame en comfortabele voeg-overgangen (foto 7).D e o p l e g g i n g e nIn totaal zijn twintig opleggingenvervangen. De instelling van deopleggingen na het spannen vande uitwendige voorspanning ver-andert namelijk dusdanig, dat zete weinig bewegingsvrijheid zou-den overhouden. Daarom is bij deproductie en installatie van deopleggingen een voorinstellinggedaan ter compensatie van deverkorting van de betonconstruc-tie. Daarnaast zijn ze voorzien vandruksensoren en voorzieningenter herinregeling, zodat de opleg-gingen in de betreffende statischonbepaalde situatie gelijkdragendzijn (foto 8).T o t s l o tDoor de keuze van uitwendigecentrische voorspanning in com-binatie met dwarsvoorspanningvan spanblokken met beperkteafmetingen is het gelukt in eenzeer korte periode de Maasbrugconstructief te versterken metminimale hinder voor het verkeer.De ervaringen vanuit een eerdergerealiseerd soortgelijk project(versterking IJsselbrug) warenzeker nuttig voor een optimaalontwerp en snelle uitvoering. nProjectgegevensopdrachtgever:Rijkswaterstaat Noord-Brabantopdrachtnemer:Heijmans Span- & Verplaatsingstech-niekenconstructeur:Breijn b.v.6 |Om verkeershinder tevoorkomen is tijdelijkmet noodbruggengewerkt7 |Vingervoeg is nauwkeu-rig op hoogte ingebouwd8 |In totaal zijn twintigopleggingen vervangen
Reacties