ÜBERBRÜCKUNGSVORRICHTUNG FÜR EINE DEHNFUGE IN EINEM BEFAHRBAREN BAUWERK

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überbrückungsvorrichtung für eine zwischen einem Widerlager und einem Überbau angeordnete Dehnfuge in einem befahrbaren Bauwerk, mit den folgenden Merkmalen:

• Zwischen dem Widerlager und dem Überbau erstrecken sich mehrere den Fugenspalt überbrückende Traversen, welche sich am Widerlager und am Überbau abstützen;
• zwischen Widerlager und Überbau ist eine Vielzahl von in Fugenlängsrichtung verlaufenden Lamellen angeordnet, die sich jeweils auf zumindest einem Teil der Traversen abstützen;
• der Abstand der Lamellen zueinander wird durch Federeinrichtungen gesteuert, an die die betreffenden Lamellen angeschlossen sind.

[0002] Überbrückungsvorrichtungen der vorstehend angegebenen Art, wie sie in EP 0 039 454 A insbesondere im Brückenbau zum Einsatz kommen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Variationsmöglichkeiten bestehen dabei beispielsweise hinsichtlich der Lagerung der Traversen, indem diese einseitig fest eingespannt sein (vgl. z.B. DE 19607593 A1) oder sowohl am Widerlager als auch am Überbau gleitend abgestützt sein können (vgl. z.B. DE 3201751 C2). Die Lamellen können sich auf sämtlichen Traversen gleitend abstützen; oder einzelne oder sämtliche Lamellen sind mit zugeordneten, jeweils sowohl am Überbau als auch am Widerlager gleitend abgestützten Traversen fest verbunden, wobei in diesem Falle eine gleitende Abstützung der Lamellen auf den übrigen Traversen möglich, jedoch nicht zwingend ist. Die Federeinrichtungen, die in Form einer Steuerkette hintereinander geschaltet sind, sollen dabei für möglichst gleichmäßige Abstände der Lamellen zueinander sorgen. Eine solche Steuerung der Lamellenabstände über die genannten Federeinrichtungen ist einer Lamellen-Zwangssteuerung (vgl. z.B. EP 0215980 A1), die für exakt gleiche Lamellenabstände sorgt, insoweit überlegen, als sie weitaus weniger anfällig ist für Schäden, die aus möglichen Zwängungen entstehen können. Diese Zwängungen können sowohl konstruktionsbedingt (bei sehr großen Überbrückungsvorrichtungen aufgrund der begrenzten möglichen Schrägstellung der Traversen) als auch durch äußere Einflüsse (z.B.: Verklemmen einer Lamelle aufgrund von Schmutz in den Gleitflächen, Blockieren eines einzelnen Spaltes aufgrund von Schmutz oder Fremdkörpern (z.B. Stein) etc.) entstehen.

[0003] Bei schmalen Fugenbreiten haben sich die bekannten Überbrückungsvorrichtungen der eingangs angegebenen Art durchaus bewährt. Bei mittleren und insbesondere bei großen Fugenbreiten sind allerdings besondere Maßnahmen erforderlich, um allzu große Unterschiede bei den Breiten der zwischen jeweils zwei einander benachbarten Lamellen bestehenden Einzelspalte zu unterbinden; zu nennen sind hier insbesondere die Verwendung besonders reibungsarmer Gleitmaterialien im Bereich der Abstützung der Lamellen auf den Traversen und/oder die Erhöhung der Steuerkräfte über größere bzw. härtere Steuerfedern. Diese Maßnahmen sind mit einem Mehraufwand verbunden und sind nicht in der Lage, bei für sehr große Fugenbreiten bestimmten Überbrückungsvorrichtungen das besonders kritische Öffnen von Einzelspalten über ein zulässiges Maß hinaus sicher zu unterbinden.

[0004] Letzteres erfordert bei für besonders große Fugenbreiten vorgesehenen bekannten Überbrückungsvorrichtungen der eingangs angegebenen Art die zusätzliche Verwendung von die Breite der Einzelspalte begrenzenden Anschlägen. Eine mechanische Kopplung einander benachbarter Lamellen über aktivierte Anschläge resultiert allerdings in erheblichen dynamischen Beanspruchungen, die ihrerseits verschleißfördernd wirken; im übrigen sind die Anschläge nicht geeignet, zu einer Vergleichmäßigung der Spaltweiten der Einzelspalte unterhalb der maximal zulässigen Spaltweite beizutragen.

[0005] Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine Überbrückungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, die bei einem vergleichsweise geringen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand insbesondere für sehr große Fugenbreiten besonders geeignet ist, indem namentlich das Öffnen von Einzelspalten über ein zulässiges Maß hinaus im Regelfall allein über die Steuerfedern, d.h. ohne daß hierfür Anschläge erforderlich sind, zuverlässig vermieden wird. Besonders wünschenswert wäre dabei, wenn sich auch in den übrigen Betriebsbereichen der Überbrückungsvorrichtung, z.B. bei einer vergleichsweise geringen Fugenbreite eine die Spaltweiten der Einzelspalte vergleichmäßigende Wirkung ergäbe.

[0006] Bei einer Überbrückungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die einzelnen Federeinrichtungen in Abhängigkeit von ihrer Anordnung innerhalb der Vorrichtung unterschiedliche Steuerkräfte bereitstellen, wobei die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen quer zur Fugenlängsrichtung einen Gradienten aufweist. Die in Richtung der Steuerkette unterschiedlichen Steuerkräfte der einzelnen Federeinrichtungen lassen insbesondere eine Berücksichtigung derjenigen bei einer gleitenden Abstützung der Lamellen auf den Traversen zwischen den Lamellen und den Traversen wirkenden Reibungskräfte zu, die bei einem Nachführen der Lamellen infolge einer Veränderung der Fugenbreite zu überwinden sind und sich von Lamelle zu Lamelle aufsummieren. Mit anderen Worten, gemäß der vorliegenden Erfindung werden die zwischen den Lamellen und den Traversen wirkenden, die Ausgleichsbewegungen der Lamellen bei sich ändernder Fugenbreite hemmenden Reibungskräfte, die sich im Falle von einseitig eingespannten Traversen von einem Fugenrand zum anderen Fugenrand und im Falle von beidseitig gleitend abgestützten Traversen von beiden Fugenrändern zur Fugenmitte hin aufsummieren, durch die sich über die Breite der Fuge ändernden Steuerkräfte kompensiert. Durch geeignete Abstimmung derjenigen Steuerkräfte, die durch die Federeinrichtungen im Betriebsbereich großer Fugenbreiten bereitgestellt werden, auf die in Richtung der Steuerkette unterschiedlichen (aufsummierten) Reibungskräfte läßt sich angenähert ein Kräftegleichgewicht zwischen den Steuerkräften und den jeweils zu überwindenden Reibungskräften erreichen, wodurch ein unzulässig großes Öffnen einzelner Spalte der sich öffnenden Überbrückungsvorrichtung unterbunden wird.

[0007] Namentlich läßt sich in Anwendung der vorliegenden Erfindung bei solchen gattungsgemäßen Überbrückungsvorrichtungen, die für besonders große Fugenbreiten ausgelegt sind und demgemäß eine besonders hohe Anzahl (z.B. über 15) von Lamellen aufweisen, im Regelfall allein durch die erfindungsgemäße gezielte Abstimmung des Steuerkraftgradienten und somit ohne Zwangssteuerung der Lamellen und ohne die Verwendung von Anschlägen das Öffnen von Einzelspalten über ein zulässiges Maß hinaus zuverlässig verhindern. Vorteilhaft ist die vorliegende Erfindung allerdings nicht nur in dieser Hinsicht; vielmehr kann sie sich, was ein durchaus überraschendes Ergebnis darstellt, unter den weiter unten näher ausgeführten Voraussetzungen auch in anderen Betriebszuständen der Überbrückungsvorrichtung (z.B. bei einer vergleichsweise geringen Fugenbreite) günstig auf eine Vergleichmäßigung der Lamellenabstände auswirken.

[0008] Ist bei einer erfindungsgemäßen Überbrückungsvorrichtung jeweils eine der Abstützungen der Traversen als Einspannung und die andere gleitend ausgeführt, so erstreckt sich der Gradient der Steuerkraft zweckmäßigerweise über die gesamte Fugenbreite. Weisen dabei gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Federeinrichtungen bei maximaler Fugenbreite jeweils eine im Sinne einer Verringerung des Lamellenabstands wirkende Spannung auf, so ist der Steuerkraftgradient so zu wählen, daß die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen in Richtung von der Einspannung der Traversen zu deren gleitender Abstützung zunimmt. Im Falle einer umgekehrten, bei maximaler Fugenbreite im Sinne einer Vergrößerung des Lamellenabstands wirkenden Spannung der Federeinrichtungen verläuft der Gradient in entgegengesetzter Richtung. Vorstehendes gilt unabhängig davon, ob die Federeinheiten, gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, in einer zwischen der maximal und der minimal zulässigen Fugenbreite liegenden Nennstellung im wesentlichen spannungsfrei sind oder aber über den gesamten Arbeitsbereich der Überbrückungsvorrichtung eine gleichsinnig im Sinne einer Verringerung oder aber Vergrößerung des Lamellenabstands wirkende Spannung aufweisen.

[0009] Entsprechendes gilt im Falle einer zweiseitig, d.h. sowohl am Widerlager als auch am Überbau gleitenden Abstützung der Traversen mit der Maßgabe, daß hier beidseits einer mehr oder weniger mittig angeordneten Lamelle zwei entgegengesetzte Steuerkraftgradienten vorherrschen. Insbesondere kann in diesem Falle, sofern die Federeinrichtungen bei maximaler Fugenbreite eine Spannung im Sinne einer Verringerung des Lamellenabstands aufweisen, die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen in Richtung von der Fugenmitte zu den Fugenrändern zunehmen. Auf diese Weiterbildung wird weiter unten näher eingegangen.

[0010] Besondere Vorteile der Erfindung stellen sich dann ein, wenn die Federeinrichtungen im Sinne der obigen Ausführungen in einer zwischen der maximal und der minimal zulässigen Fugenbreite liegenden Nennstellung im wesentlichen spannungsfrei sind und die unterschiedliche Steuerkräfte bereitstellenden Federeinrichtungen unterschiedliche Steifigkeiten, d.h. verschieden steile Kraft-Weg-Kennlinien aufweisen. Denn in diesem Falle wirkt sich der Steuerkraftgradient sowohl beim Öffnen der Fuge im Bereich großer Fugenbreiten als auch beim Schließen der Fuge im Bereich geringer Fugenbreiten vergleichmäßigend auf die Lamellenabstände aus. Auch in Betriebsstellungen nahe der minimalen Fugenbreite wird auf diese Weise ein mechanischer Kontakt der Lamellen wirksam ausgeschlossen.

[0011] Bei Überbrückungsvorrichtungen, bei denen die Federeinrichtungen, unter Verzicht auf den vorstehend dargelegten zusätzlichen Vorteil, nicht in einer zwischen der maximal und der minimal zulässigen Fugenbreite liegenden Nennstellung im wesentlichen spannungsfrei sondern vielmehr über den gesamten Betriebsbereich der Überbrückungsvorrichtung gespannt sind, kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch in Betracht, daß die unterschiedliche Steuerkräfte bereitstellenden Federeinheiten nicht unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen, sondern vielmehr entsprechend dem Steuerkraftgradienten unterschiedlich stark vorgespannt sind.

[0012] Die vorstehend erläuterten, in Anwendung der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile sind besonders ausgeprägt, wenn die Traversen beidseitig, d.h. sowohl am Widerlager als auch am Überbau gleitend abgestützt sind. Denn in diesem Falle halbieren sich die jeweils aufzusummierenden und über die erfindungsgemäßen Steuerkraftgradienten zu kompensierenden Reibungskräfte. Das Ergebnis ist eine besonders geringe Abweichung der Lamellen von ihrer Sollstellung. In Anwendung der vorstehend erläuterten Grundsätze stellen bei einer solchen Überbrückungsvorrichtung mit beidseitig gleitend abgestützten Traversen erfindungsgemäß die einzelnen Federeinrichtungen unterschiedliche Steuerkräfte bereit, wobei die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen über zwei entgegengesetzte Steuerkraftgradienten jeweils von der Mitte des Fugenspalts in Richtung auf dessen Ränder - in Abhängigkeit von der Richtung der Spannung der Federeinheiten - zu- oder aber abnimmt. Weisen die Federeinrichtungen bei maximaler Fugenbreite eine im Sinne einer Verringerung des Lamellenabstands wirkende Spannung auf, so nimmt die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen in Richtung von der Mitte der Traversen zu den Fugenrändern zu. Bei einer Spannung der Federeinrichtungen bei maximaler Fugenbreite im Sinne einer Vergrößerung des Lamellenabstands nimmt demgegenüber die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen in Richtung von der Mitte der Traversen zu den Fugenrändern ab.

[0013] Stützen sich sämtliche Lamellen oder ggfs. sämtliche Lamellen außer einer mittig angeordneten gleitend auf den Traversen ab, so können bei einer beidseitig gleitenden Lagerung der Traversen diese gemäß einer nochmals anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung dergestalt zwangsgesteuert sein, daß ihr auf die Fugenmitte bezogener Mittelpunkt unabhängig von der aktuellen Fugenbreite konstant ist. Hier kommen beispielsweise Seilsteuerungen in Betracht, wie sie von der Zwangsteuerung von Lamellen her bekannt sind. Eine solche Zwangsteuerung der Traversen ist auch und gerade dann von Vorteil, wenn sich sämtliche Lamellen gleitend auf den Traversen abstützen, d.h. auch eine mittlere Lamelle nicht starr mit den Traversen verbunden ist. In den meisten praktisch relevanten Anwendungsfällen wird man indessen auf eine derartige Zwangsteuerung der Traversen verzichten können. Ersichtlich eignet sich die vorliegende Erfindung im übrigen auch zur Anwendung bei solchen Überbrückungsvorrichtungen, bei denen die bzw. mehrere Lamellen mit jeweils unterschiedlichen, beidseitig gleitend abgestützten Traversen fest verbunden sind und bei denen sich somit die Traversen bei sich ändernder Fugenbreite in unterschiedlichem Maß verschieben; denn auch hier können die sich in Richtung der Steuerkette aufsummierenden Reibungskräfte zwischen den Traversen und dem Überbau bzw. dem Widerlager unter Einsatz der Erfindung im Sinne eines Kräftegleichgewichts kompensiert werden.

[0014] Bei für extrem große Fugenbreiten ausgelegten Überbrükkungsvorrichtungen (z.B. mit 30 oder mehr Lamellen) kann es günstig sein, wenn ein Teil der Lamellen, beispielsweise ein Anteil zwischen 5% und 15%, in intermittierender Anordnung zwangsgesteuert oder zusätzlich über ein anderes System mittels einer Feder gesteuert ist. So kann namentlich jede zehnte Lamelle zwangsgesteuert sein. Hierfür bieten sich wiederum die für die Zwangsteuerung von Lamellen als solches bekannten Maßnahmen wie beispielsweise Seilsteuerungen an.

[0015] Bereits weiter oben wurde dargelegt, daß die Bereitstellung unterschiedlicher Steuerkräfte durch die einzelnen Federeinrichtungen unter bestimmten Voraussetzungen durch eine unterschiedlich starke Vorspannung der jeweiligen Federeinheiten realisiert sein kann oder daß die Federeinrichtungen unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen können, indem sie unterschiedliche Federeinheiten mit verschieden steilen Kraft-Weg-Kennlinien umfassen. Weitere Möglichkeiten zur Bereitstellung von Federeinrichtungen mit unterschiedlichen Steifigkeiten bestehen darin, daß die Federeinrichtungen identische Federeinheiten in unterschiedlicher Anzahl oder aber unterschiedliche Federeinheiten, deren Federelemente (z.B. Elastomerblöcke) unterschiedliche Kraft-Weg-Kennlinien (z.B. durch unterschiedliche Abmessungen oder unterschiedliche Materialwahl) aufweisen, umfassen. Die dargestellten Maßnahmen können im Bedarfsfall auch (beliebig) miteinander kombiniert werden.

[0016] Das maximale, durch den Steuerkraftgradienten bewirkte Gesamtgefälle der Steuerkraft ist abhängig von einer Reihe von Einflußgrößen wie insbesondere der Bauweise der Überbrückungsvorrichtung (Traversen einseitig oder beidseitig gleitend gelagert), der Lamellenanzahl und dem Gleitverhalten der Lamellen auf den Traversen. So nimmt das Gesamtgefälle generell mit der Anzahl der Lamellen und dem Anstieg des Reibbeiwerts der Gleitlagerung der Lamellen zu.

[0017] Die vorliegende Erfindung läßt sich mit Federeinrichtungen verschiedenster Ausführung umsetzen. Besonders gute Ergebnisse lassen sich dabei mit Federeinrichtungen erzielen, die als Elastomerfedern ausgeführte Federelemente umfassen, wobei die entsprechenden Elastomerblöcke insbesondere auf Schub beansprucht werden. Eine insoweit hinsichtlich Baugröße und Kosten besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Federeinheiten zweier benachbarter Federeinrichtungen über jeweils eine mit der mittleren von drei benachbarten Lamellen starr verbundene Platte, an die die beiden benachbarten Lamellen über Schubfedern in Form von Elastomerblöcken angeschlossen sind, gekoppelt sind. Die Elastomerblöcke sind bevorzugt in einer neutralen, zwischen der minimalen und der maximalen Spaltbreite liegenden Stellung der Überbrückungsvorrichtung spannungsfrei (s.o.).

[0018] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Federeinrichtungen auf mehrere zwischen jeweils zwei einander benachbarten Traversen angeordnete Steuerfelder verteilt angeordnete Federeinheiten umfassen, wobei sprunghafte Anstiege in der Steuerkraft innerhalb der Steuerkette der einzelnen Steuerfelder in den verschiedenen Steuerfeldern zueinander versetzt sind. Dies gestattet auch bei Verwendung identischer Federelemente, was unter Kostengesichtspunkten vorteilhaft ist, im Rahmen der Gesamtvorrichtung eine Glättung der innerhalb der einzelnen Steuerfelder bestehenden Steuerkraftsprünge mit dem Ergebnis eines nahezu oder vollständig gleichförmigen Gradienten der Steuerkraft der Gesamtvorrichtung.

[0019] Zur Klarstellung sei darauf hingewiesen, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Steuerkraft gemäß dem maßgeblichen Gradienten nicht zwingend von Einzelspalt zu Einzelspalt zu- bzw. abnehmen muß; vielmehr können u.U. auch jeweils mehrere einander benachbarte Lamellen in dem Sinne eine Gruppe bilden, daß die zwischen ihnen wirkenden Federeinrichtungen auf übereinstimmende Steuerkräfte ausgelegt sind. Die hiermit verbundene Abweichung von einer theoretisch optimalen Steuerkraftcharakteristik ist vertretbar und durch Kosteneinsparungen gerechtfertigt.

[0020] Ebenfalls lediglich zur Klarstellung ist darauf hinzuweisen, daß auch bei erfindungsgemäßen Überbrückungsvorrichtungen ggfs. als ergänzende Sicherheitsmaßnahme zusätzliche anschlagartige Einrichtungen vorgesehen sein können, die im Falle einer Störung der Normalfunktion das örtliche Öffnen von Einzelspalten über das zulässige Maß hinaus verhindern. Solche Einrichtungen kommen allerdings im Normalbetrieb nicht zum Tragen, weil aufgrund der für die Erfindung charakteristischen Ausführung der Steuerkette die zumindest weitgehend gleichmäßige Beabstandung der Lamellen und insbesondere die Einhaltung von Einzelspaltbreiten innerhalb des zulässigen Bereichs allein durch die Steuerfedern gewährleistet ist.

[0021] Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1

einen im Bereich einer Traverse quer zur Fugenlängsrichtung durch eine Überbrückungsvorrichtung nach der Erfindung geführten Vertikalschnitt,

Fig. 2

in einer Ansicht von unten den zwischen zwei Traversen liegenden Bereich der Überbrückungsvorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3

einen Vertikalschnitt durch die Überbrückungsvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 entlang der Linie III-III.

[0022] Die in der Zeichnung wiedergegebene Überbrückungsvorrichtung 1 für eine zwischen einem Widerlager 2 und einem Überbau 3 einer Brücke angeordnete Dehnfuge 4 umfaßt mehrere Traversen 5, die sich - den Fugenspalt überbrückend - zwischen dem Überbau 3 und dem Widerlager 2 erstrecken und sich am Widerlager und am Überbau abstützen. Dabei sind die Traversen 5 am Überbau 3 eingespannt; am Widerlager 2 ist indessen eine gleitende Abstützung 6 der Traversen vorgesehen, welche eine Relativbewegung (Doppelpfeil A) der Traversen 5 in ihrer Längsrichtung bezogen auf das Widerlager 2 zuläßt. Zwischen dem Widerlager 2 und Überbau 3 ist eine Vielzahl von Lamellen 7 angeordnet, die in Fugenlängsrichtung (Doppelpfeil B) verlaufen und sich auf den Traversen 5 gleitend abstützen. Im Hinblick auf eine abhebesichere Auflagerung und eine verkantungsfreie Lage der Lamellen ist eine jede von ihnen an Klammern 8 montiert, welche die Traversen 5 umgreifen und an denen auf zugeordneten Gleitflächen der Traversen gleitende Gleitblöcke 9, 10, von denen die unter den Traversen angeordneten auch der Vorspannung der Einheit dienen, angebracht sind. Auch der Abstand jeweils zweier einander benachbarter Lamellen 7 zueinander wird durch Federeinrichtungen 11 gesteuert, an die die betreffenden Lamellen angeschlossen sind. Die Gesamtheit aller Federeinrichtungen 11 bildet eine sich vom Widerlager 2 bis zum Überbau 3 erstrekkende Steuerkette.

[0023] In dem vorstehend dargelegten Umfang entspricht die Überbrückungsvorrichtung gemäß der Zeichnung dem hinlänglich bekannten Stand der Technik, so daß es insoweit detaillierterer Erläuterungen nicht bedarf.

[0024] Jede Federeinrichtung 11 umfaßt eine Mehrzahl von Federeinheiten 12, die in Fugenlängsrichtung B verteilt und jeweils zwischen den Traversen 5 angeordnet sind. Beispielsweise wirken zwischen der - vom Überbau 3 aus betrachtet - 12. Lamelle 7₁₂ und 13. Lamelle 7₁₃ zwischen den beiden Traversen 5₁ und 5₂ die beiden Federeinheiten 12_12-13,1 und 12_12-13,2. Weitere Federeinheiten der entsprechenden Federeinrichtung 11_12-13 sind zwischen weiteren Traversen angeordnet.

[0025] Die Federeinheit 12_12-13,1 umfaßt eine Platte 13, die über einen Steg 14 fest mit der Lamelle 7₁₃ verbunden ist, und ein Federelement 15_12-13 in Form einer Elastomerfeder 16_12-13. Diese ist auf Schub beansprucht, zu welchem Zweck sie unten mit der Platte 13 verbunden und oben an der Unterseite der Lamelle 7₁₂ fixiert ist. Die Federeinheit 12_12-13,2 umfaßt eine Platte 17, die in entsprechender Weise über einen Steg fest mit der Lamelle 7₁₂ verbunden ist, und zwei Federelemente in Form zweier auf Schub beanspruchter Elastomerfedern. Über die gesamte Länge der Lamellen betrachtet sind die Federeinheiten möglichst symmetrisch angeordnet, um eine von Momenten um die Hochachse freie Verteilung der zwischen den jeweiligen Lamellen wirkenden Steuerkräfte zu erhalten.

[0026] Im Hinblick auf eine möglichst kompakte Ausführung des gesamten Federsystems ist jede der genannten Platten zwei einander benachbarten Federeinheiten zugeordnet. So ist die Platte 13 über die Lamelle 7₁₃ hinaus bis unter die Lamelle 7₁₄ verlängert; mit ihr ist auch die das Federelement 15_13-14 bildende Elastomerfeder 16_13-14 verbunden, die an der Unterseite der Lamelle 7₁₄ fixiert ist.

[0027] Für den Anschluß der Steuerkette an das Widerlager 2 und den Überbau 3 gilt im wesentlichen entsprechendes wie für die Verbindung zweier Lamellen untereinander. Die zwischen dem Überbau 3 und der benachbarten Lamelle 7₁ wirkende Federeinrichtung 11_Ü-1 umfaßt zwischen jeweils zwei einander benachbarten Traversen eine Federeinheit 12_Ü-1. Diese umfaßt eine Platte 18, die über einen Steg 19 fest mit der Lamelle 7₁ verbunden ist, und zwei Federelemente 15_Ü-1 in Form zweier auf Schub beanspruchter Elastomerfedern 16_Ü-1. Diese sind oben an der Unterseite einer Gegenplatte 20 fixiert, die über eine Konsole 21 fest mit dem Überbau 3 verbunden ist. Im Falle der zwischen der 26. Lamelle 7₂₆ und dem Widerlager 2 wirkenden Federeinrichtung 11_26-W umfaßt die Federeinheit 12_26-W vier auf Schub beanspruchte Elastomerfedern.

[0028] Wie dies insbesondere in Fig. 3 veranschaulicht ist, stellen die einzelnen Federeinrichtungen 11 in Abhängigkeit von ihrer Anordnung innerhalb der Vorrichtung unterschiedliche Steuerkräfte bereit. Über die Zunahme der Anzahl der pro Federeinheit 12 vorgesehenen Federelemente 15 von dem Überbau 3 in Richtung auf das Widerlager 2 nimmt nämlich die Steifigkeit der Federeinheiten 12 von dem Überbau 3 in Richtung auf das Widerlager 2 zu, so daß im Ergebnis die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen 12 quer zur Fugenlängsrichtung einen Gradienten aufweist. Innerhalb des in Fig. 3 veranschaulichten Steuerfeldes steigt die Steuerkraft von dem Überbau 3 in Richtung auf das Widerlager 2 in zwei Sprüngen an, nämlich an der 11. Lamelle 7₁₁ und an der 20. Lamelle 7₂₀. Zur Vergleichmäßigung des Steuerkraftgradienten innerhalb der Gesamtvorrichtung, d.h. unter Einschluß der über sämtliche Steuerfelder verteilt angeordneten einzelnen Steuerketten, sind die Steuerkraftsprünge in den anderen Steuerfeldern zu denen des in Fig. 3 dargestellten Steuerfeldes versetzt.

[0029] Die Zeichnung zeigt die Überbrückungsvorrichtung in einer zwischen der maximal und der minimal zulässigen Fugenbreite liegenden Nennstellung. In Fig. 3 ist graphisch veranschaulicht, daß die Federeinheiten 12 in dieser Nennstellung im wesentlichen spannungsfrei sind, so daß die Federeinrichtungen 11 bei einer oberhalb der der Nennstellung zugeordneten Fugenbreite eine Spannung im Sinne einer Verringerung des Lamellenabstands und bei einer unterhalb der der Nennstellung zugeordneten Fugenbreite eine Spannung im Sinne einer Vergrößerung des Lamellenabstands aufweisen.

Ansprüche

1. Überbrückungsvorrichtung für eine zwischen einem Widerlager (2) und einem Überbau (3) angeordnete Dehnfuge (4) in einem befahrbaren Bauwerk, mit den folgenden Merkmalen:

- zwischen dem Widerlager und dem Überbau erstrekken sich mehrere den Fugenspalt überbrückende Traversen (5), welche sich am Widerlager und am Überbau abstützen;

- zwischen Widerlager und Überbau ist eine Vielzahl von in Fugenlängsrichtung verlaufenden Lamellen (7) angeordnet, die sich jeweils auf zumindest einem Teil der Traversen abstützen;

- der Abstand der Lamellen zueinander wird durch Federeinrichtungen (11) gesteuert, an die die betreffenden Lamellen angeschlossen sind;

dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Federeinrichtungen in Abhängigkeit von ihrer Anordnung innerhalb der Vorrichtung unterschiedliche Steuerkräfte bereitstellen, wobei die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen quer zur Fugenlängsrichtung (B) einen Gradienten aufweist.

2. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils eine der Abstützungen der Traversen (5) als Einspannung und die andere gleitend ausgeführt ist, wobei sich der Gradient der Steuerkraft über die gesamte Fugenbreite erstreckt.

3. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinrichtungen (11) bei maximaler Fugenbreite eine Spannung im Sinne einer Verringerung des Lamellenabstands aufweisen und die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen in Richtung von der Einspannung der Traversen (5) zu deren gleitender Abstützung (6) zunimmt.

4. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Traversen (5) am Widerlager (2) und am Überbau (3) gleitend abstützen.

5. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß beidseits der Mitte der Traversen zwei entgegengesetzte Steuerkraftgradienten vorgesehen sind.

6. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinrichtungen bei maximaler Fugenbreite eine Spannung im Sinne einer Verringerung des Lamellenabstands aufweisen und die jeweilige Steuerkraft der Federeinrichtungen in Richtung von der Mitte der Traversen zu den Fugenrändern zunimmt.

7. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Traversen (5) dergestalt zwangsgesteuert sind, daß ihr auf die Fugenmitte bezogener Mittelpunkt unabhängig von der aktuellen Fugenbreite konstant ist.

8. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinrichtungen (11) in einer zwischen der maximal und der minimal zulässigen Fugenbreite liegenden Nennstellung im wesentlichen spannungsfrei sind.

9. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich sämtliche Lamellen (7) gleitend auf den Traversen (5) abstützen.

10. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der Lamellen (7) in intermittierender Anordnung zwangsgesteuert oder zusätzlich über ein anderes System mittels einer Feder gesteuert ist.

11. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil der gesteuerten Lamellen zwischen 5% und 15% beträgt.

12. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß maximal eine, im wesentlichen mittig angeordnete Lamelle mit den Traversen fest verbunden ist.

13. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Lamellen mit jeweils unterschiedlichen Traversen fest verbunden sind.

14. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die unterschiedliche Steuerkräfte bereitstellenden Federeinrichtungen (11) unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen.

15. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die unterschiedliche Steifigkeiten aufweisenden Federeinrichtungen (11) identische Federeinheiten in unterschiedlicher Anzahl aufweisen.

16. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen Federeinrichtungen (11) unterschiedliche Federeinheiten (12) mit verschieden steilen Kraft-Weg-Kennlinien umfassen.

17. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die verschieden steilen Kraft-Weg-Kennlinien aufweisenden Federeinheiten identische Federelemente in unterschiedlicher Anzahl aufweisen.

18. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die unterschiedliche Steuerkräfte bereitstellenden Federeinrichtungen(11) unterschiedlich stark vorgespannte Federeinheiten (12) aufweisen.

19. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei maximaler Fugenbreite die Steuerkraft der Federeinrichtung mit der maximalen Steuerkraft mindestens dem 1,7-fachen Wert der Steuerkraft der Federeinrichtung mit der minimalen Steuerkraft beträgt.

20. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinrichtungen (11) als Elastomerfedern (16) ausgeführte Federelemente (15) umfassen.

21. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinheiten (12) zweier benachbarter Federeinrichtungen (11) baulich gekoppelt sind.

22. Überbrückungsvorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinheiten (12) zweier benachbarter Federeinrichtungen (11) über jeweils eine mit der mittleren von drei benachbarten Lamellen (7) starr verbundene Platte (13, 17), an die die beiden benachbarten Lamellen über Federelemente (15) angeschlossen sind, gekoppelt sind.

23. Überbrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinrichtungen (11) Federeinheiten (12) umfassen, die jeweils auf mehrere zwischen jeweils zwei einander benachbarten Traversen (5) angeordnete Steuerfelder verteilt angeordnet sind, wobei sprunghafte Anstiege in der Steuerkraft innerhalb der Steuerkette der einzelnen Steuerfelder in den verschiedenen Steuerfeldern zueinander versetzt sind.

Claims

1. A bridging device for an expansion joint (4) arranged between an abutment (2) and a superstructure (3) in a structure open to traffic, with the following features:

- a plurality of cross members (5) extend between the abutment and the superstructure, bridging the joint gap, which members are supported on the abutment and the superstructure;

- between the abutment and the superstructure are arranged a large number of plates (7), running in the longitudinal direction of the joint, which plates are supported on at least a fraction of the cross members;

- the separation between the plates is controlled by means of spring devices (11), to which the relevant plates are attached;

characterised in that the individual spring devices provide variable control forces as a function of their arrangement within the device, wherein
the respective control force of the spring devices has a gradient transverse to the longitudinal direction (B) of the joint.

2. The bridging device according to Claim 1,
characterised in that one of the supports of the cross members (5) is embodied as a fixed support and the other as a sliding support, wherein
the gradient of the control force extends over the whole joint width.

3. The bridging device according to Claim 2,
characterised in that at a maximum joint width the spring devices (11) have a stress in the sense of a reduction of the separation between the plates and the respective control force of the spring devices increases in the direction from the fixed support of the cross members (5) to their sliding support (6).

4. The bridging device according to Claim 1,
characterised in that the cross members (5) are supported in a sliding manner on the abutment (2) and on the superstructure (3).

5. The bridging device according to Claim 4,
characterised in that on both sides of the centre of the cross members two opposing control force gradients are provided.

6. The bridging device according to Claim 5,
characterised in that at a maximum joint width the spring devices have a stress in the sense of a reduction of the separation between the plates and the respective control force of the spring devices increases in the direction from the centre of the cross members to the edges of the joint.

7. The bridging device according to one of the Claims 4 to 6,
characterised in that the cross members (5) are positively controlled in such a manner that their central point is constant relative to the centre of the joint independently of the current joint width.

8. The bridging device according to one of the Claims 1 to 7,
characterised in that the spring devices (11) are essentially stress-free in a nominal setting lying between the maximum and the minimum permissible joint widths.

9. The bridging device according to one of the Claims 1 to 8,
characterised in that all plates (7) are supported in a sliding manner on the cross members (5).

10. The bridging device according to one of the Claims 1 to 9,
characterised in that a fraction of the plates (7) is positively controlled in an intermittent arrangement or is additionally controlled via another system by means of a spring.

11. The bridging device according to Claim 10,
characterised in that the fraction of controlled plates is between 5% and 15%.

12. The bridging device according to Claim 4,
dadurch gekennzeichnet, daß maximal eine, im wesentlichen mittig angeordnete Lamelle mit den Traversen fest verbunden ist.characterised in that a maximum of one essentially centrally arranged plate is connected in a fixed manner with the cross members.

13. The bridging device according to Claim 4,
characterised in that a plurality of plates are in each case connected in a fixed manner with differing cross members.

14. The bridging device according to one of the Claims 1 to 13,
characterised in that the spring devices (11) providing differing control forces have differing stiffnesses.

15. The bridging device according to Claim 14,
characterised in that the spring devices (11) having differing stiffnesses have identical spring units in differing numbers.

16. The bridging device according to Claim 14,
characterised in that the spring devices (11) having differing stiffnesses comprise differing spring units (12) with force-displacement characteristics of differing steepness.

17. The bridging device according to Claim 16,
characterised in that the spring units with force-displacement characteristics of differing steepness have identical spring elements in differing numbers.

18. The bridging device according to one of the Claims 1 to 13,
characterised in that the spring devices (11) providing differing control forces have spring units (12) that are prestressed to differing levels.

19. The bridging device according to one of the Claims 1 to 18,
characterised in that at a maximum joint width the control force of the spring device with the maximum control force is at least 1.7 times the value of the control force of the spring device with the minimum control force.

20. The bridging device according to one of the Claims 1 to 19,
characterised in that the spring devices (11) comprise spring elements (15) embodied as elastomer springs (16).

21. The bridging device according to one of the Claims 1 to 20,
characterised in that the spring units (12) of two adjacent spring devices (11) are structurally coupled.

22. The bridging device according to Claim 21,
characterised in that the spring units (12) of two adjacent spring devices (11) are coupled in each case via a slab (13, 17) rigidly connected with the central of three adjacent plates (7), to which the two adjacent plates are attached via spring elements (15).

23. 23. The bridging device according to one of the Claims 1 to 22,
characterised in that the spring devices (11) comprise spring units (12), which in each case are arranged in a distributed manner on a plurality of control fields arranged between in each case two adjacent to one another cross members (5), wherein
excursive increases in the control force within the control chain of the individual control fields in the various control fields are displaced relative to one another.

Revendications

1. Dispositif de franchissement pour un joint de dilatation (4) disposé entre une butée (2) et une superstructure (3) dans un édifice carrossable, présentant les caractéristiques suivantes :

- entre la butée et la superstructure s'étendent plusieurs traverses (5) franchissant la fente de joint, lesquelles s'appuient sur la butée et sur la superstructure ;

- entre la butée et la superstructure est disposée une pluralité de lamelles (7) agencées dans le sens longitudinal du joint, qui s'appuient respectivement sur au moins une partie des traverses ;

- l'espacement des lamelles étant commandé par des dispositifs à ressort (11), auxquels les lamelles concernées sont raccordées ;

caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort individuels fournissent différentes forces de commande en fonction de leur agencement à l'intérieur du dispositif, la force de commande respective des dispositifs à ressort présentant un gradient transversalement à la direction longitudinale du joint (B).

2. Dispositif de franchissement selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
à chaque fois l'un des appuis des traverses (5) est réalisé sous forme de serrage et l'autre de façon glissante, le gradient de la force de commande s'étendant sur l'ensemble de la largeur de joint.

3. Dispositif de franchissement selon la revendication 2,
caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort (11) présentent avec une largeur de joint maximale une tension dans le sens d'une réduction de l'espacement des lamelles et la force de commande respective des dispositifs à ressort augmente dans le sens du serrage des traverses (5) vers leur appui (6) glissant.

4. Dispositif de franchissement selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
les traverses (5) s'appuient de façon glissante sur la butée (2) et sur la superstructure (3).

5. Dispositif de franchissement selon la revendication 4,
caractérisé en ce que
deux gradients de force de commande opposés sont prévus des deux côtés du centre des traverses.

6. Dispositif de franchissement selon la revendication 5,
caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort présentent avec une largeur de joint maximale une tension dans le sens d'une réduction de l'espacement des lamelles et la force de commande respective des dispositifs à ressort augmente dans le sens du centre des traverses vers les bords des joints.

7. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 4 à 6,
caractérisé en ce que
les traverses (5) sont commandées de force de telle sorte que leur centre rapporté au centre des joints est constant indépendamment de la largeur de joint actuelle.

8. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort (11) sont sensiblement hors tension dans une position nominale située entre la largeur de joint maximale autorisée et la largeur de joint minimale autorisée.

9. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que
toutes les lamelles (7) s'appuient de façon glissante sur les traverses (5).

10. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que
une partie des lamelles (7) est commandée de force dans un agencement intermittent ou est commandée en supplément par un autre système au moyen d'un ressort.

11. Dispositif de franchissement selon la revendication 10,
caractérisé en ce que
la fraction des lamelles commandées se situe entre 5 à 15 %.

12. Dispositif de franchissement selon la revendication 4,
caractérisé en ce que
au maximum une lamelle disposée sensiblement au centre est reliée de façon fixe aux traverses.

13. Dispositif de franchissement selon la revendication 4
caractérisé en ce que
plusieurs lamelles sont reliées de façon fixe aux traverses respectivement différentes.

14. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,
caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort (11) mettant à disposition différentes forces de commande présentent différentes rigidités.

15. Dispositif de franchissement selon la revendication 14,
caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort (11) présentant différentes rigidités présentent des unités à ressort identiques dans un nombre différent.

16. Dispositif de franchissement selon la revendication 14,
caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort (11) présentant différentes rigidités comportent différentes unités à ressort (12) avec des courbes caractéristiques force-course à pente différente

17. Dispositif de franchissement selon la revendication 16,
caractérisé en ce que
les unités à ressort présentant des courbes caractéristiques force-course à pente différente présentent des éléments de ressort identiques dans un nombre différent.

18. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,
caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort (11) mettant à disposition différentes forces de commande présentent des unités de ressort (12) pré-tendues avec une force différente.

19. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 18
caractérisé en ce que,
pour une largeur de joint maximale, la force de commande du dispositif à ressort avec la force de commande maximale présente au moins 1,7 fois la valeur de la force de commande du dispositif à ressort avec la force de commande minimale.

20. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 19,
caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort (11) comportent des éléments de ressort (15) conçus sous forme de ressorts élastomères (16).

21. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 20,
caractérisé en ce que
les unités à ressort (12) de deux dispositifs à ressort (11) voisins sont couplées au niveau de la construction.

22. Dispositif de franchissement selon la revendication 21,
caractérisé en ce que
les unités à ressort (12) de deux dispositifs à ressort (11) voisins sont couplées au moyen de respectivement une plaque (13, 17) reliée de façon fixe à la lamelle centrale de trois lamelles (7) voisines, plaque à laquelle sont raccordées les deux lamelles voisines au moyen d'éléments à ressort (15).

23. Dispositif de franchissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 22,
caractérisé en ce que
les dispositifs à ressort (11) comportent des unités à ressort (12) qui sont disposées réparties respectivement sur plusieurs champs de commande disposés entre respectivement deux traverses (5) voisines l'une de l'autre, de brusques accroissements dans la force de commande à l'intérieur de la chaîne de commande des champs de commande individuelles dans les différents champs de commande étant décalés les uns par rapport aux autres.

Zeichnung