Bewegliche Brücken

Zugbrücken, Klappbrücken, Drehbrücken, Hubbrücken



Die Hubbrücke Jacques Chaban-Delmas bei Bordeaux

Bewegliche Brücken sind eine ganz spezielle und eher selten anzutreffende Brückenkategorie. Von den etwa 120.000 Straßenbrücken in Deutschland sind nur 130 in diesem Sinne 'beweglich'. Bei Eisenbahnbrücken ist der Anteil noch wesentlich geringer. Während in weniger friedlichen Zeiten der Bau von beweglichen Brücken meistens militärische Gründe hatte, geht es heute in der Regel darum, die Fahrrinne für Schiffe freizumachen, die größer sind als das Lichtraumprofil unter der Brücke.

Bewegliche Brücken sind feste, auf Dauerhaftigkeit angelegte Bauwerke, bei denen der Fahrbahnträger oder ein Teil des Trägers auf die eine oder andere Weise bewegt werden kann um Schiffe passieren zu lassen. Bewegliche Brücken sind von 'fliegenden Brücken' zu unterscheiden, die normalerweise temporäre Einrichtungen für besondere Ereignisse sind, wie z.B. Schiffsbrücken, aber keine 'festen' oder dauerhaften Bauwerke.

Ursprünglich hatten bewegliche Brücken allerdings eine andere Zweckbestimmung. In weniger friedlichen Zeiten bot eine Schlucht oder ein Fluss auch einen natürlichen Schutz vor Feinden, dessen Wirkung durch den Bau einer Brücke aber außer Kraft gesetzt wurde. Aus diesem Grunde hatten viele Brücken Vorrichtungen, um die Passage bei Bedarf zu sperren. Dies konnten verschließbare Tore an den Brückenköpfen sein oder eben Zug- und Klappbrücken. Wir alle kennen auch Zugbrücken vor wichtigen Anlagen, wie zum Beispiel dem Eingang einer Burg oder dem Wassergraben eines Schlosses.

Die Anzahl beweglicher Brücken ist regional sehr unterschiedlich. Besonders häufig gibt es solche Brücken in wasserreichen und gleichzeitig dicht besiedelten Regionen, wie zum Beispiel den Niederlanden und Belgien. In Deutschland sind bewegliche Brücken häufig in Hafengebieten anzutreffen, denn hier gibt es viele Schiffsbewegungen und gleichzeitig viele Straßen für den An- und Abtransport der Waren. Die meisten beweglichen Brücken sind eher klein und viele können sogar per Muskelkraft bedient werden. Für die größten beweglichen Brücken sind dagegen aufwändige hydraulische Maschinen erforderlich.

Die Palette der verschiedenartigen Bewegungsmechanismen umfasst inzwischen weit mehr als nur Zug-, Klapp- und Hubbrücken. Gerade in den letzten Jahrzehnten haben sich kreative Architekten neue und originelle Konstruktionen ausgedacht. Die meisten davon sind aber Modifikationen bzw. Weiterentwicklungen der folgenden Grundtypen.


Zugbrücken (auch Fallbrücken)

Die Urform aller beweglichen Brücken ist eine einfache Zugbrücke. Ihr Basissystem ist eine steife Balkenbrücke, z.B. aus Holz. Dieser versteifte Brückenträger hat auf einer Seite des Widerlagers ein Scharnier oder Gelenk und liegt auf dem anderen Widerlager lose auf. An der freien Seite des Trägers sind Seile oder Ketten angebracht, mit deren Hilfe die Brückenfahrbahn hochgezogen oder abgelassen werden kann. In manchen Fällen ist es für den beabsichtigten Zweck ausreichend, wenn nur ein Teil des Brückenträgers als Zugbrücke ausgebildet ist.

Die 'Brücke von Langlois' bei Arles (Ausschnitt)

Der Nachteil einer einfachen Zugbrücke gegenüber anderen Systemen ist der notwendige Kraftaufwand und die damit verbundene Beanspruchung des Materials. Das gesamte Gewicht des Brückenträgers muss beim Öffnen und Schließen durch mechanische Arbeit nach oben bewegt werden. Auch beim langsamen Ablassen des Trägers entstehen starke Kräfte die gebändigt werden müssen. Ein plötzliches oder zu schnelles Niederlassen des Trägers könnte das System zerstören.

Je nach Größe und Masse des Trägers reichen die Möglichkeiten des Antriebs von einfachen, per Muskelkraft bedienbaren Flaschenzügen, bis hin zu komplizierten hydraulischen Maschinen, die mit Elektrizität oder Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Neue Zugbrücken werden heute nur noch sehr selten gebaut, weil andere Systeme (z.B. Klappbrücken) in der Regel mit geringerem Kraft- und Energieaufwand betrieben werden können.

In den Niederlanden und Belgien gibt es auch heute noch viele 2-flügeligeZugbrücken. Eine solche Brücke bei Arles Van Gogh nannte sie die 'Brücke von Langlois', sodass sich dieser Name über die Grenzen Frankreichs hinaus etablierte. Langlois war aber nur der Name des damaligen Brückenwärters. in Südfrankreich wurde weltberühmt, obwohl sie eher klein war und aus Holz bestand. Für keinen Geringeren als Vincent van Gogh scheint die 'Brücke von Langlois' eine Zeitlang so etwas wie eine 'Muse' gewesen zu sein, denn er widmete ihr zahlreiche Skizzen, Aquarelle und insgesamt vier opulente Ölbilder, die heute zu den wertvollsten Exponaten des Künstlers zählen.


Klappbrücken


Eine Klappbrücke hat auf den ersten Blick viele Ähnlichkeiten mit einer Zugbrücke. Wie die beiden Namen aber schon verraten, gibt es einen entscheidenden Unterschied in der Art des Bewegungsmechanismus. Eine Klappbrücke wird nicht an Seilen oder Ketten nach oben gezogen, sondern durch die Verlagerung von Gewichten bewegt. Dieses Gewicht befindet sich in der Regel nicht über dem Brückenträger, sondern hinter dessen Drehachse. Dadurch muss beim Öffnen bzw. Schließen der Brücke nicht die gesamte Masse des Trägers bewegt werden, sondern nur die Differenz zwischen dieser und der Masse des Gegengewichts. Das heißt, es ist weniger Kraft und Energie erforderlich und der Verschleiß der mechanisch beanspruchten Teile ist geringer.

Das Gegengewicht besteht in der Regel aus Eisen- oder Betonkörpern, kann aber auch aus befüll- und entleerbaren Wassertanks bestehen. Das bekannteste Beispiel für eine mit Wasserkraft betriebene Klappbrücke - und wahrscheinlich die bekannteste Klappbrücke der Welt - ist die Tower Bridge in London. Anfangs wurde das Wasser sogar mit Dampfmaschinen aus der Themse gepumpt, inzwischen werden aber strombetriebene Motoren verwendet. Eine weitere große Klappbrücke ist die Erasmusbrücke in Rotterdam, die vor allem als harfenförmige Schrägseilbrücke mit einem hohen weißen Pylonen bekannt ist. Auf der 'Rückseite' hat die Brücke aber auch einen klappbaren Träger mit einer einzelnen Spannweite von 89 m.

Es gibt verschiedene Arten von Klappbrücken, die jedoch alle den oben genannten Grundsätzen entsprechen. Dazu gehören u.a. Falt-, Schwing- und Wippbrücken.

Die Senkbrücke am nord-westlichen Ende des Kanals von Korinth / Griechenland

Eine bekannte Wippbrücke war die Pegasus Bridge bei Bénouville, die durch die 'Schlacht in der Normandie' bekannt wurde. Bei der jetzt vorhandenen Brücke handelt es sich aber nicht mehr um das Original, das 1994 wegen der immer größer werdenden Schiffe auf dem Caen-Kanal ersetzt werden musste. Da die alte Brücke alljährlich tausende Touristen anlockte, gestaltete man die neue Brücke als exakte Kopie mit größeren Abmessungen. Das Kriegsmodell wurde aber nicht verschrottet, sondern befindet sich heute in einem nahegelegenen Museum. Bei beiden Bauwerken handelt es sich um sogenannte Wippbrücken nach dem System Scherzer. William Donald Scherzer (1858-1893) war ein amerikanischer Ingenieur, dessen Eltern aus Deutschland ausgewandert waren.

In Frankreich bezeichnet man Klappbrücken übrigens als "Pont Basculant", in englischsprachigen Ländern als "Bascule Bridge".

Eine der größten Klappbrücken in Deutschland ist die Peenebrücke bei Wolgast, die sowohl dem Eisenbahnverkehr, als auch dem Straßenverkehr dient. Im Jahr 2016 wurde aber eine noch größere Klappbrücke in Hamburg eröffnet: die neue Rethe-Brücke im Hafengelände hat zwei Klappen, die im geöffneten Zustand eine Durchfahrtsbreite von über 100 m freigeben.


Hubbrücken (auch Senkbrücken)

Bei einer Hubbrücke wird der bewegliche Teil des Trägers mit hydraulischen Pressen oder über Seilsysteme mit Umlenkrollen in horizontaler Lage nach oben bewegt und so die Schifffahrtsrinne freigemacht. Voraussetzung dafür sind Türme oder Fachwerkgerüste auf beiden Seiten des Ufers, in denen der Hubmechanismus oder die Seile untergebracht werden kann. Dabei wird die freie Durchfahrtshöhe der Schiffe durch die Höhe dieser Türme begrenzt. Das bedeutet aber auch, dass im Gegensatz zu Klapp- oder Drehbrücken, die Höhe der Schiffe nicht beliebig groß sein kann.

Das trifft allerdings nicht auf Senkbrücken zu, eine Sonderform der Hubbrücken. Prinzipiell handelt es sich dabei um das gleiche mechanische Prinzip, nur wird der Fahrbahnträger nicht nach oben gefahren, sondern unter der Fahrrinne der Schiffe versenkt. Die Höhe der durchfahrenden Schiffe kann somit beliebig groß sein, nicht aber deren Tiefgang. Zwei der größten Senkbrücken der Welt befinden sich an den Einfahrten des Kanals von Korinth. Das Absenken bis in eine Tiefe von 8 m unter dem Wasserspiegel geschieht mit der Hilfe von Seilwinden.

Eine der modernsten Hubbrücken der Welt wurde 2013 bei Bordeaux eröffnet. Der Pont Jacques Chaban-Delmas Jacques Chaban-Delmas (1915-2000) war Bürgermeister von Bordeaux und Premierminister Frankreichs (siehe Foto oben) ist für die Abmessungen heutiger Kreuzfahrtschiffe ausgelegt und gewährt daher eine freie Durchfahrtshöhe von 53 m. Das Anheben des Trägers erfolgt hier nicht durch Pressen, sondern ähnlich wie bei einem Aufzug durch Stahlseile, die in den vier Türmen laufen. Die Spannweite dieser imposanten Brücke über die Garonne beträgt immerhin 106 m.

Mit exakt den gleichen Abmessungen kann aber auch die größte deutsche Hubbrücke aufwarten: die Kattwykbrücke im Hamburger Hafen stammt aus dem Jahr 1973 und führt über die Süderelbe. Sie ist eine der wenigen beweglichen Brücken, die sowohl vom Straßenverkehr, als auch von der Eisenbahn benutzt wird.

Die größte Hubbrücke der Welt ist derzeit die 'Arthur Kill Vertical Lift Bridge' zwischen New Jersey und New York. Sie wurde bereits 1959 eröffnet und hat einen hubfähigen Träger aus Eisenfachwerk mit 170 m Länge.


Drehbrücken


Drehbrücke aus hölzernem Fachwerk von Leonardo da Vinci.
Der Weg für Fußgänger und Reiter verläuft über den bogenförmigen Träger.
Der Drehmechanismus wird von zwei Männern mittels Seilwinde bedient.

Bei einer Drehbrücke wird der bewegliche Teil des Trägers in horizontaler Ebene parallel zur Längsrichtung des Flusses gedreht und so die Schifffahrtsrinne freigegeben. Leonardo da Vinci entwarf bereits um 1487 eine einachsige Drehbrücke aus Holz mit einem bogenförmigen Fachwerkträger. Damit die Brücke nicht kippt, sollte der Träger hinter der Drehachse, die aus einem soliden Pylonen bestehen sollte, mit Steinen beschwert werden. Der Drehmechanismus sollte von zwei Männern über ein System von Seilwinden bedient werden. Es ist nicht bekannt, ob Leonardo eine solche Brücke wirklich gebaut hat.

Bei heutigen Drehbrücken aus Eisen liegt der Drehpunkt aus Gründen des Gleichgewichts normalerweise in der Mitte des Trägers. Wenn die Brücke nur einen Drehpunkt hat, befindet sich dieser also mitten in der Wasserstraße. Die Schiffe können auf beiden Seiten der Brücke vorbeifahren, sofern beide Fahrrinnen tief genug sind. Der größte Nachteil eines solchen Systems liegt auf der Hand: der Pfeiler auf dem sich das Drehlager befindet, stellt für die Schifffahrt ein gefährliches Hindernis dar.

Natürlich gibt es auch die Möglichkeit, den Träger in der Mitte zu teilen und auf beiden Uferseiten einen Drehpunkt einzurichten. Dann entfällt das Hindernis in der Flussmitte aber die Baukosten sind entsprechend höher. Außerdem gibt es dann auch zwei potentielle Störungsquellen, die jede für sich zu einem kompletten Ausfall des Landweges führen würden. Bei der Querung des Nord-Ostsee-Kanals mit einer Eisenbahnlinie bei Rendsburg hatte man aus diesem Grund gleich zwei Drehbrücken im Abstand von etwa 150 m gebaut. Durch Weichen auf beiden Seiten des Kanals konnten die Züge über jede der beiden Brücken geleitet werden. Die Drehbrücken wurden bei der Verbreiterung des Kanals (1913) abgebaut und durch die Rendsburger Eisenbahnhochbrücke ersetzt.

Die größte Drehbrücke der Welt ist heute die El-Ferdan-Brücke am Suez-Kanal in Ägypten, etwa 14 km nördlich von Ismailia. Sie wurde 2001 unter Federführung der ThyssenKrupp Stahlbau vollendet. Ihr Fahrbahnträger ist das Verbindungsstück der Eisenbahnlinie zwischen Kairo und der Sinai-Halbinsel sowie einer zweispurigen Straße. Im geschlossenen Zustand verbinden sich die beiden jeweils 5.000 t schweren Ausleger zu einem Durchlaufträger. Der Abstand der beiden Drehpunkte beträgt 360 m, sodass für die Schifffahrtsrinne ca. 300 m Breite zur Verfügung stehen. Jeder Träger kragt also 180 m von seinem Drehpunkt aus über den Kanal. Das Öffnen und Schließen der Brücke dauert jeweils etwa 15 Minuten.

Eine vom Prinzip her ähnliche Brücke gibt es auch in Deutschland: die Kaiser-Wilhelm-Brücke in Wilhelmshaven wurde bereits 1907 eröffnet. Sie führt über den Ems-Jade-Kanal und hat eine Öffnungsbreite von insgesamt 159 m, die sich auf zwei Fachwerkausleger aufteilen.


Neuere Systeme

Vor allem für Fußgängerbrücken und kleine Straßenbrücken wurden in den letzten Jahrzehnten viele neue Systeme entwickelt, die zwar häufig sehr originell sind, in ökonomischer Hinsicht aber nicht unbedingt als Muster für größere Brücken dienen können. Es gibt inzwischen Brücken die sich wie eine Raupe ein- und ausrollen, ihre Fahrbahn wie ein Blatt Papier zusammenfalten oder auf einer Widerlagerseite komplett 'eingefahren' werden. Dem Erfindungsreichtum der Ingenieure und Architekten sind hier kaum Grenzen gesetzt.

Beweglich Brücken sind für den Betreiber stets ein aufwändiger Betriebspunkt, um den er sich sehr viel kümmern muss und der auch zusätzliches Personal erfordert. Daher bleiben bewegliche Brücken meistens nur die zweite Wahl und kommen nur in Betracht, wenn eine feste Brücke nicht möglich oder zu teuer ist. Bei größeren Bauwerken spielt unter anderem auch der Energiebedarf des Systems eine Rolle. Bewegliche Brücken an wichtigen Verkehrsadern - egal ob sich diese auf oder unter der Brücke befinden - müssen sich vor allem an ihrer Zuverlässigkeit und einer möglichst geringen Anfälligkeit gegen Störungen messen lassen.

Quellen:
  • Dinglers Polytechnisches Journal, Band 321: "Amerikanische Klappbrücken" (Stuttgart, 1906)
  • Dirk Bühler: "Brückenbau - Deutsches Museum München" (München, 2000)
  • David J. Brown: "Brücken - Kühne Konstruktionen über Flüsse, Täler, Meere" (München, 2005)
  • www.structurae.de
  • www.wikipedia.de
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www.bernd-nebel.de

© Dipl.Ing. Bernd Nebel