DE19606574A1 - Verfahren zum Aufbringen einer rohrförmigen Ummantelung auf ein Zugglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer rohrförmigen Ummantelung auf ein Zugglied, insbesondere auf ein Schrägseil für eine Schrägseilbrücke, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zugglieder dieser Art werden im Bauwesen generell als Abspannungen für Bauwerksteile, insbesondere aber als Schrägseile für Schrägseilbrücken eingesetzt. Diese bestehen aus einer Mehrzahl von tragenden Einzelelementen aus Stahl, wie Stäben, Drähten oder Litzen, die zu einem Bündel zusammengefaßt und von einer rohrförmigen Ummantelung umgeben sind. Da solche Zugglieder nicht nur hochbelastet, sondern auch der Witterung ausgesetzt sind, kommt ihrem Schutz gegen korrosive Einflüsse besondere Bedeutung zu. Vor allem bei den Wind ausgesetzten Zuggliedern ist eine Umhüllung auch erforderlich, um den Windwiderstand zu verringern.

Oft besteht auch das Problem, bestehende Zugglieder dieser Art, deren Korrosionsschutz nicht mehr als ausreichend angesehen wird, oder bereits beeinträchtigt sein sollte, zu sanieren, d. h. erneut und zuverlässig gegen Korrosion zu schützen. Dies ist insofern schwierig, als bei in Bauwerke eingebauten Zuggliedern keines seiner Enden freiliegt, so daß etwa ein Überschieben von Rohren nicht möglich ist.

In diesem Zusammenhang ist es bereits bekannt geworden, nach der Befestigung der Einzelelemente in den Verankerungen diese zu spannen und danach die rohrförmige Umhüllung aufzubringen. Dies kann durch längsverlaufende Blechstreifen geschehen, die um das Zugglied gelegt und an den Längskanten der Streifen jeweils durch eine Falznaht miteinander verbunden werden (DE 34 37 350 C2) oder auch in der Form, daß das Zugglied durch ein Blechband schraubenförmig umwickelt wird, wobei nebeneinanderliegende Windungen des Bandes längs ihrer Seitenränder mit den Seitenrändern der benachbarten Windungen durch einen Falz verbunden werden (DE 36 26 886 A1). Diese Lösungen sind relativ aufwendig, da einerseits das Material für die Ummantelung allein schon teuer ist, darüber hinaus aber noch eigens für das Aufbringen bzw. Umwickeln, insbesondere aber das Falzen konzipierte Maschinen erforderlich sind.

Sowohl aus Wirtschaftlichkeits-, als auch aus Gewichtsgründen werden zur korrosionsschützenden Ummantelung solcher Zugglieder auch Rohre aus Kunststoff verwendet, in welche die Einzelelemente aber in der Regel nacheinander in Längsrichtung eingefädelt werden müssen. Dies bedeutet, daß solche Ummantelungen dann nicht möglich sind, wenn das betreffende Zugglied fest eingebaut ist, d. h. keines seiner Enden freiliegt. In diesem Fall ist es schon bekannt geworden, um ein gespanntes Zugglied schalenförmige Elemente herumzulegen, die an den Längsrändern aneinander angepaßte Verbindungsteile besitzen (EP 0 156 441 B1). Diese Verbindungsteile sind jeweils an einem Rand der schalenförmigen Elemente nach Art einer Feder und am anderen Rand nach Art einer Nut ausgebildet; sie besitzen sägezahnartige Profilierungen und können durch tangential zum Querschnitt wirkenden Druck in rastende Verbindung miteinander gebracht werden. Da die Zuverlässigkeit dieser Rastverbindung von der Festigkeit des für die schalenförmigen Elemente verwendeten Materials abhängig ist, wurde auch schon vorgeschlagen, in Abkehr von einer durch Anwendung tangentialer Kräfte erzielbaren Rastverbindung eine durch Einschieben unter Anwendung axialer Kräfte erreichbare formschlüssige Verbindung mit schwalbenschwanzförmigen Vorsprüngen vorzusehen (DE 43 19 888 A1). Auch bei diesen Verbindungen ist der Aufwand für die dichte Verbindung unverhältnismäßig hoch.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auf möglichst einfache und wirtschaftliche Art und Weise eine korrosionsschützende Ummantelung auf ein Zugglied aufzubringen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht auf dem Phänomen, daß geschlossene Profile, insbesondere Rohrprofile, durch Aufschneiden ihre Eigensteifigkeit weitgehend verlieren. Wird zum Beispiel ein Rohr aus Kunststoff, z. B. PE, in Längsrichtung ein- oder zweimal, insbesondere aber entlang seines Umfangs schraubenlinienförmig aufgeschnitten, so verringern sich dabei die Torsions- und Biegesteifigkeit sowie der Schubmodul. Die äußere Form des Rohres hingegen wird beim Aufschneiden beibehalten, da das Material infolge der ihm innewohnenden Rückstellkräfte stets das Bestreben hat, sich wieder in der ursprünglichen Form anzuordnen. So entstehen durch Aufschneiden eines Rohres bandartige Teile, die auf ein Zugglied mit entsprechendem Querschnitt von der Seite her aufgebracht werden können und sich nach dem Wegnehmen hierzu erforderlicher Zwangskräfte aufgrund ihrer Eigensteifigkeit wieder um das Zugglied schließen. Durch Wiederherstellung der ursprünglichen Rohroberfläche ist der Windwiderstand gering.

Dies ist möglich, wenn das Rohr nur einmal entlang seiner Mantellinie aufgeschnitten wird, so daß es nach Spreizung auf das Zugglied aufgeschoben werden kann, wonach es sich selbst wieder um das Zugglied schließt. Durch Führung von zwei oder mehr Schnitten in Längsrichtung entstehen zwei oder mehr schalenförmige Teile, die ohne weitere Verformung um das Zugglied herumgelegt werden können. Ein Toleranzausgleich im Durchmesser kann durch Überlappen der Schnittkanten erreicht werden.

Besonderen Vorteil bietet aber das Aufschneiden eines Rohres entlang eines schraubenlinienförmig verlaufenden Schnittes, wodurch ein Band mit der Steigung des schraubenlinienförmig geführten Schnitts entsprechender Breite entsteht. Ein solches wendelförmiges Band kann infolge seines geringen E-Moduls in Längsrichtung auf Trommeln aufgewickelt werden und eignet sich in dieser Form besonders für den Transport zum Einsatzort.

Die Erzeugung eines derartigen Bandes durch schraubenlinienförmiges Aufschneiden eines Kunststoffrohres erlaubt eine neue und besonders einfache Art der Ummantelung von Zuggliedern. Infolge der Rückstellkräfte des Materials wickelt sich das Band nach dem Zuführen zum Zugglied ohne weiteres Zutun wendelförmig um das Zugglied und bildet aus seinen nebeneinanderliegenden Windungen des Bandes die Ummantelung in Gestalt des ursprünglichen Rohres. Durch Zuführen des Bandes mittels einer in Richtung der Steigung wirkenden Vorschubkraft entsteht eine in Richtung der Längsachse des Zugglieds wirkende Kraftkomponente, die während des Aufwickelns ein kontinuierliches axiales Aufschieben der bereits fertigen Ummantelung auf das Zugglied bewirkt. Dadurch kann die Montage der Ummantelung auf einfache Art und Weise vom Fuß des Seils, also in Bodennähe, erfolgen. Das Seil braucht auch nicht an seiner Verankerungsstelle zum Aufschieben einer Ummantelung gelöst werden.

In diesem Stadium der Montage ist der Innendurchmesser der Windungen der Ummantelung größer als der Außendurchmesser des Stahlzuggliedes, wodurch ein Hohlraum zwischen Zugglied und Ummantelung entsteht. Strafft man das Band beim Aufwickeln, dann ist es möglich, diesen Hohlraum bis auf Resthohlräume zwischen den Zugelementen untereinander zu reduzieren. Dies wirkt sich unter anderem bei einer nachfolgenden Verfüllung der Resthohlräume vorteilhaft aus, da dadurch die benötigten Mengen gering gehalten werden.

Um die auf solche Weise hergestellte Ummantelung wieder dicht zu verschließen und so einerseits das Zugglied vor äußeren Einflüssen zu schützen, andererseits aber auch die Möglichkeit zu bieten, etwa noch bestehende Hohlräume zwischen dem Zugglied und der Ummantelung durch Einpressen von Korrosionsschutzmaterial auszufüllen, können die freien Ränder der zuvor geführten Schnitte miteinander verschweißt werden. Das Verschweißen von Kunststoffen durch Anwendung von Wärme ist ein sehr einfaches und wirtschaftliches Verfahren. Die Verschweißung kann sowohl an übereinanderliegenden Rändern, als auch an stumpf gestoßenen Rändern erfolgen. Die Verschweißung geschieht vorteilhaft durch Automaten, die entweder in Längsrichtung oder der Schraubenlinie folgend am Zugglied entlangklettern.

Ein weiterer Vorteil wird dann erzielt, wenn die Schweißnaht über die Oberfläche der Ummantelung erhaben, z. B. als Schweißraupe ausgebildet wird. Sie wirkt dann gleichzeitig als Scroutonwendel und trägt so dazu bei, Karmanschwingungen zu verhindern.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Zugglieder aller Art auf einfache Art und Weise ummanteln. Infolge der oben genannten Vorteile eignet es sich aber in besonderer Weise für die Sanierung bereits bestehender Zugglieder.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufwickelvorgangs bei einem schraubenlinienförmig aufgeschnittenen Rohr,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 und die

Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen anderer Schnittführungen bei Rohren.

In den Fig. 1 bis 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen einer rohrförmigen Ummantelung auf ein Zugglied schematisch dargestellt. Entlang einer Achse A, die selbstverständlich auch geneigt verlaufen kann, verläuft ein Zugglied 1. Das Zugglied 1 kann beispielsweise ein Schrägseil einer Schrägseilbrücke sein, das mit seinen beiden - nicht dargestellten - Enden fest mit dem Bauwerk, also dem Pylon bzw. dem Fahrbahnträger einer Schrägseilbrücke verbunden ist. Das Zugglied 1 besteht, wie Fig. 2 zeigt, aus einem Bündel von Einzelelementen 2, die ihrerseits aus Stahlstäben, -drähten oder -drahtlitzen bestehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind von den sieben Einzelelementen 2 sechs um ein zentrales Einzelelement herum angeordnet, so daß das Bündel einen etwa kreisförmigen Querschnitt besitzt.

Die auf das Zugglied 1 aufzubringende Ummantelung 3 liegt zunächst in Form eines Rohres 4 mit kreisförmigem Querschnitt vor (Fig. 3). Als Material für die Ummantelung 3 eignen sich alle Materialien mit elastischen Eigenschaften; nach der Erfindung werden vor allem thermoplastische Kunststoffe, insbesondere PE, bevorzugt. Der Innendurchmesser des Rohres 4 ist dabei etwas größer als der Außendurchmesser des Zuggliedes 1.

In einem ersten Arbeitsschritt wird zunächst das Rohr 4 durch einen schraubenlinienförmig entlang seines Umfangs geführten Schnitt 5 aufgetrennt. Dadurch wird der geschlossene Kreisquerschnitt des Rohres 4 geöffnet und es entsteht ein Band 6 mit geringerer Eigensteifigkeit, das sich infolge seiner elastischen Eigenschaften in wendelförmig nebeneinander verlaufenden Windungen 7 anordnet. Das Rohr 3 behält somit seine ursprüngliche Form bei mit dem Unterschied, daß die Mantelfläche durch einen schraubenlinienförmig verlaufenden Trennschnitt 5 unterbrochen ist. Die Breite des Bandes entspricht dabei der Steigung des schraubenlinienförmigen Trennschnittes 5 (unterer Teil der Fig. 1).

Dieser erste Arbeitsschritt muß nicht zwangsläufig am Einbauort der Ummantelung 3 erfolgen. Vielmehr erscheint es möglich und im Sinne der Rationalisierung auch zweckmäßig, ihn stationär in Anlagen durchzuführen und die so vorbereitete Ummantelung 3 auf Trommeln zu wickeln und an den Einbauort zu transportieren.

In einem nachfolgenden Arbeitsschritt wird nun dieses wendelförmig verlaufende Band 6 mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung 8 dem Zugglied 1 zugeführt. Die Vorschubeinrichtung 8 besteht im wesentlichen aus zwei gegenläufig angetriebenen Rollen 9, 9′, zwischen denen hindurch das Band 6 verläuft. Die Vorschubrichtung 10 ist dabei abhängig von der Steigung des schraubenlinienförmigen Trennschnittes 5. In jedem Fall schließen die Vorschubrichtung und die Längsachse A des Zugglieds 1 einen Winkel kleiner als 90 Grad ein. Dadurch läßt sich der Vektor 10 der Vorschubkraft in eine parallel und eine senkrecht zur Längsachse A des Zuggliedes 1 wirkende Komponente zerlegen.

Zum Aufbringen des Bandes 6 auf das Zugglied 1 wird zunächst ein freies Ende 11 des Bandes 5 durch die Vorschubeinrichtung 8 hindurch zu dem Zugglied 1 geführt und derart angesetzt, daß es mit der Fläche auf dem Zugglied 1 zu liegen kommt, die bis dahin die Innenseite des Rohres 4 gebildet hat. Die dem Material innewohnenden Rückstellkräfte bewirken in diesem Zustand ein Andrücken des Bandes 6 an das Zugglied 1 und im Verlauf des weiteren Vorschiebens ein schraubenlinienförmiges selbsttätiges Aufwickeln des Bandes 5 auf das Zugglied 1. In dem gleichen Maße wie das Band 5 auf der einen Seite zur Bildung der Ummantelung 3 aufgewickelt wird, wird es auf der anderen, vor der Vorschubeinrichtung 8 liegenden Seite abgewickelt. Die zur Zuggliedachse A parallele Komponente der Vorschubkraft bewirkt dabei ein kontinuierliches Aufschieben der bereits erstellten Ummantelung 3 auf das Zugglied 1 in Richtung des Pfeils 12, so daß das Aufbringen der Ummantelung 3 von einem stationären Ort aus geschehen kann. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis das gesamte Zugglied 1 ummantelt ist.

Da der Innendurchmesser der Ummantelung 3 in diesem Zustand größer ist als der Außendurchmesser des Zuggliedes 1, kann in einem weiteren Schritt der Innendurchmesser der Ummantelung 3 an den Außendurchmesser des Zuggliedes 1 angepaßt werden. Dies geschieht in einfacher Weise durch Weiterführen der Enden des Bandes 6 in Aufwickelrichtung um das Zugglied 1, wodurch sich der Durchmesser der einzelnen Windungen 7 verringert.

In dieser Form bietet die Ummantelung 3 bereits einen ersten Schutz vor äußeren Einflüssen. Ein weitergehender Schutz kann in einem weiteren Arbeitsschritt erzielt werden, in dem die Längsränder benachbarter Windungen 7 miteinander verschweißt werden. Dadurch entsteht wieder eine geschlossene Röhre. Das Verschweißen erfolgt mit Hilfe eines Automaten, der - gesteuert durch den vorhandenen Trennschnitt 5 - wendelförmig das Zugglied 1 hinauf- oder herunterklettert, während er den Stoßbereich dicht und kraftschlüssig verbindet.

Einen weitergehenden Schutz vor allem gegen Korrosion bietet auch die Verfüllung der Resthohlräume zwischen den Einzelelementen 2 des Zuggliedes 1 untereinander sowie zwischen den Einzelelementen 2 und der Ummantelung 3. Vorteilhafterweise verwendet man dafür ein niedrigviskoses dl, das bis in die kleinsten Hohlräume vordringen kann; es ist aber auch eine Verpressung mit einer warmen Korrosionsschutzmasse oder Zementmörtel möglich.

In den Fig. 4 und 5 ist schematisch in Schrägansicht angedeutet, wie ein Rohr 4a durch einen in Längsrichtung geführten Schnitt 5a aufgetrennt (Fig. 4) bzw. wie ein Rohr 4b durch zwei in Längsrichtung geführte Schnitte 5b und 5c in zwei schalenförmige Teile geteilt werden kann (Fig. 5). Zum Aufbringen des Rohres 4a auf ein Zugglied wird dieses im Bereich des Schlitzes 5a gespreizt, was infolge der durch den Schnitt erfolgten Verringerung seiner Steifigkeit ohne weiteres möglich ist. Durch zwei Schnitte 5b und 5c erhaltene schalenförmige Teile können ohne weiteres um ein Zugglied gelegt werden.

Ein Toleranzausgleich, d. h. ein möglichst enges Ummanteln des Zugglieds, ist in diesen beiden Fällen dadurch möglich, daß entlang des Schnittes 5a bzw. der Schnitte 5b und 5c eine Überlappung erfolgt. Im Bereich dieser Überlappung werden die freien Längsränder entlang der Schnitte wieder verschweißt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Aufbringen einer rohrförmigen Ummantelung (3) auf ein Zugglied (1), insbesondere auf ein Schrägseil für eine Schrägseilbrücke, zum Schutz vor äußeren Einflüssen, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Rohr (4, 4a, 4b) aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie z. B. PE, dessen Innendurchmesser mindestens dem Außendurchmesser des Zugglieds (1) entspricht, durch mindestens einen Schnitt (5, 5a, 5b, 5c) durch die Rohrwandung über seine Länge geöffnet wird,
daß das so geöffnete Rohr bzw. seine durch das Öffnen entstandenen Teile von der Seite her auf das Zugglied (1) aufgebracht werden und
daß danach das Rohr (4, 4a, 4b) durch dichtes Verbinden der Schnittkanten miteinander wieder geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen des Rohres (4a) ein Schnitt (5a) in Richtung der Rohrlängsachse geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen des Rohres (4b) mindestens zwei Schnitte (5b, 5c) in Richtung der Rohrlängsachse geführt werden, so daß schalenförmige Teile entstehen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen des Rohres (4) ein schraubenlinienförmig um das Rohr verlaufender Schnitt (5) geführt wird, so daß ein wendelförmiges Band (6) entsteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wendelförmige Band (6) durch tangentiales Zuführen zu dem Zugglied (1) mittels einer in Richtung der Steigung des Bandes verlaufenden Vorschubkraft auf das Zugglied (1) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubkraft mittels zweier gegenläufiger Rollen (9, 9′) erzeugt wird, zwischen denen das Band (6) reibungsschlüssig hindurchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittkanten in der Rohrwandung durch Schweißen miteinander verbunden werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnähte über die Oberfläche der Ummantelung erhaben ausgeführt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum zwischen der Ummantelung und dem Zugglied mit einer korrosionsschützenden Masse ausgefüllt wird.