Segmentbalken mit Vorspannung ohne Verbund unter kombinierter Beanspruchung aus Torsion, Biegung und Querkraft

1. Beitrag von Horst Falkner, Manfred Teutsch und Zhen Huang: Die Segmentbauweise mit Vorspannung ohne Verbund wird zunehmend in anderen Ländern (z. B. Frankreich, USA) im Brückenbau angewandt. Sie besitzt u. a. den Vorteil, daß der Brückenüberbau unbeeinträchtigt von Witterungseinflüssen industriell hergestellt werden kann und der Korrosionsschutz der Spannbewehrung dauerhaft sichergestellt ist. Außerdem besteht keine Gefahr des Versagens der Spannglieder durch dynamische Beanspruchung. Die Anwendung dieser Bauweise in Deutschland wird aufgrund fehlender Erfahrung in der Vorschrift für Segmentbauteile ausgeschlossen, da ungelöste Probleme hinsichtlich der Trag- und Gebrauchsfähigkeit vorausgesetzt werden. Zur Klärung dieser Sachverhalte wurden deshalb die Forschungsarbeiten durchgeführt. Hierzu wurden drei Segmentbalken mit Vorspannung ohne Verbund einer Lastkombination aus Biegung, Torsion und Querkraft unterworfen. Die Untersuchungen zeigen, daß sich bei Überschreitung der Biegezugfestigkeit die Fugen verhältnismäßig rasch öffnen und in diesem Bereich die Torsions- und Querkraftaufnahme nur noch durch überdrückte Querschnittsbereiche erfolgen kann. Die Versuchskörper waren derart konzipiert, daß zwei bzw. drei Brucharten mit verschiedenen Biegemomenten/Torsionsmomenten-Verhältnis erzeugt werden konnten. Durch Anpassung der für die Traglastermittlung monolithischer Bauteile entwickelten Theorie der schiefen Bruchfläche unter Zugrundelegung der bei den Versuchen beobachteten Bruchfläche, kann man die Traglast von Segmentbalken mit Vorspannung ohne Verbund genügend genau bestimmen. Diese Theorie zeigt auch Tragfähigkeitseinbußen der verbundlos vorgespannten, segmentären Balken gegenüber den monolithischen Balken auf. Diese Tragfähigkeitsminderungen wurden durch das Nichterreichen der Fließgrenze der Spannstähle sowie ein Aufklaffen des Fugenquerschnitts im Bruchzustand verursacht. Sie können durch eine Verstärkung der Bügelbeweh