Variantenuntersuchung Ersatzneubau HB-Lev 1

(1)

Planfeststellungsverfahren

Ersatzneubau der alten Levensauer Hochbrücke und

Ausbau des Nord-Ostsee-Kanals NOK-Km 93,2 – 94,2

VORHABENTRÄGER:

WASSER- UND SCHIFFFAHRTSAMT KIEL-HOLTENAU SCHLEUSENINSEL 2

24159 KIEL-HOLTENAU

VERFASSER:

Ingenieurgemeinschaft 1. Hochbrücke Levensau - WKC Hamburg GmbH und ANWIKAR Consultants

Stand: 17.10.2013

(2)

In der vorliegenden Unterlage zum Vorentwurf des Ersatzneubaus der 1. Hochbrücke Levensau erfolgt eine detaillierte Beschreibung des Ist-Zustandes des Brückenbauwerks.

Darauf aufbauend werden verschiedene Varianten des Ersatzneubaus einer kombinierten Straßen- und Eisenbahnhochbrücke in Text und Plänen dargestellt und bewertet. Als Ergebnis aus den Untersuchungen wurde eine Zielvariante aus den Vorzugsvarianten ermittelt, welche dann in die weiteren Planungen eingeflossen ist.

Die Unterlage gliedert sich wie folgt:

1. Erläuterungsbericht

2. Übersichtspläne

2.1 Übersichtskarte 2.3 Lageplan

2.4 Baufeldplan mit Zuwegung für die Zielvarianten

3. Darstellung des Ist-Zustandes

3.1 Geländeprofil/Brückenansicht und -draufsicht Kkm 93,477 3.2 Geländeprofil/Brückenansicht Kkm 93,477

3.3 Widerlager Süd Draufsicht und Ansicht

3.4 Widerlager Süd Schnitt und Grundriss der Widerlagerkammer

4. Lösungsvarianten

4.1 Übersicht der Varianten Blatt 1 4.2 Übersicht der Varianten Blatt 2 4.3 Übersicht der Varianten Blatt 3 4.4 Übersicht der Varianten Blatt 4 4.5 Übersicht der Varianten Blatt 5 4.6 Übersicht der Varianten Blatt 6 4.7 Übersicht der Varianten Blatt 7

5. Bauwerkspläne Vorentwurf Zielvarianten

5.1 Zielvariante I b.A (Trasse 5.4a) Netzwerkbogenbrücke mit Parallelbögen l=238m 5.2 Zielvariante I c.A (Trasse 5.5a) Netzwerkbogenbrücke mit geneigten Bögen l=238m 5.3 Zielvariante II h.4 (Tasse 4.4) Spreizbogenbrücke l=28,1‐178‐34,8m

5.4 Kanalufer und Böschungen Zielvariante II h.4 Spreizbogenbrücke l=28,1‐178‐34,8m 5.5 Kanalufer und Böschungen Zielvariante I b.A Netzwerkbogenbrücke mit

Parallelbögen l=238m und Variante I c.A Netzwerkbogenbrücke mit geneigten Bögen l=238m

5.6 Kanalufer und Böschungen Zielvariante II h.4 Spreizbogenbrücke l=28,1‐178‐34,8m Böschungen Zielvariante I b.A Netzwerkbogenbrücke mit Parallelbögen l=238m und Variante I c.A Netzwerkbogenbrücke mit geneigten Bögen l=238m

(3)

6.2 Zielvariante I c.A Netzwerkbogenbrücke mit geneigten Bögen l=238m 6.3 Zielvariante II h.4 Spreizbogenbrücke l=28,1‐178‐34,8m

7. Zeitplan Bauablauf

7.1 Zeitplan Bauablauf Variante I b.a Netzwerkbogenbrücke mit Parallelbögen l=238m und Variante I c.a Netzwerkbogenbrücke mit geneigten Bögen l=238m

7.2 Zeitplan Bauablauf Variante II h.4 Spreizbogenbrücke l=28,1‐178‐34,8m

8. Wartungskonzept für Zielvariante

8.1 Unterbauten Nord und Süd 8.2 Überbau

9. Statische Vorentwurfsberechnungen für die Zielvariante

10. Variantenuntersuchung Umwelt –Brückenüberbau

(4)

Bauvorhaben: Ersatzneubau

1. Hochbrücke Levensau

Bauteil: Gesamtprojekt

Auftraggeber: Planungsgruppe für den Ausbau des Nord-Ostsee-Kanals

beim

Wasser- und Schifffahrtsamt Kiel-Holtenau

Schleuseninsel 2 24159 Kiel

Entwurfsverfasser: Ingenieurgemeinschaft 1. Hochbrücke Levensau Tempowerkring 1B 21079 Hamburg

Projekt-Nr.: 2012 / 140

Dokument-Nr.: 2012 / 140 02 E 01

Stand: 17.10.2013

(5)

Inhaltsverzeichnis

1 Allgemeines 8

1.1 Vorgeschichte ... 8

1.2 Veranlassung und Notwendigkeit der Maßnahme ... 12

1.3 Vorliegende Grundlagen ... 14

2 Beschreibung des Ist-Zustands 17

2.1 Lage des Bauwerks ... 17

2.2 Brückenbauwerk inkl. Widerlager ... 17

2.3 Straßenrampen ... 18

2.4 Bahnrampen ... 18

2.5 Kanalquerschnitt, Kanalwasserstände ... 18

2.6 Kanalböschungen ... 18

2.7 Leitungsbestand ... 19

2.8 Eigentumsgrenzen / Eigentumskataster ... 20

2.9 Baugrundverhältnisse ... 21

2.10 Hydrologische Verhältnisse ... 23

2.11 Schadstoffkataster ... 23

2.12 Erklärungen Kampfmittelräumdienst ... 24

2.13 Artenschutzrechtliche Situation ... 25

3 Beschreibung der Variantenuntersuchungen 27

3.1 Grundlagen ... 27

3.1.1 Geplanter Kanalquerschnitt ... 27

3.1.2 Geplante Nutzung im Brückenquerschnitt ... 27

3.1.3 Erhalt Widerlager Süd ... 28

3.1.4 Sperrpausen ... 28

(6)

3.1.5 Planungsgrenzen ... 28

3.2 Ersatzneubau kombinierte Straßen- und Eisenbahnhochbrücke Levensau ... 30

3.2.1 Voruntersuchungen ... 31

3.2.2 Variante I a – Netzwerkbogenbrücke 195 m ... 34

3.2.3 Variante I b.A – Netzwerkbogenbrücke 238 m ... 36

3.2.4 Variante I b.1 – Netzwerkbogenbrücke 230 m ... 38

3.2.5 Variante I b.2 – Netzwerkbogenbrücke 247 m ... 39

3.2.6 Variante I c.A – Netzwerkbogenbrücke 238 m – geneigte Bögen ... 40

3.2.7 Variante II a – Spreizbogenbrücke 45 – 182 – 45 m ... 41

3.2.8 Variante IIb.1 - Spreizbogenbrücke 28 – 212,75 - 28 m ... 43

3.2.9 Variante IIb.2 - Spreizbogenbrücke 22 - 224,75 – 22 m ... 43

3.2.10 Variante IIb.3 - Spreizbogenbrücke 22 - 224,75 – 22 m ... 44

3.2.11 Variante II c - Spreizbogenbrücke 62 – 136 – 62 m ... 45

3.2.12 Variante II d – Spreizbogenbrücke 60 – 140 – 60 m ... 47

3.2.13 Variante II e – Spreizbogenbrücke 57,50 – 145 – 57,50 m ... 49

Abb. 39: Variante II e, Draufsicht. ... 49

3.2.14 Variante II f - Spreizbogenbrücke 63 – 124 – 63 m ... 50

3.2.15 Variante II g - Spreizbogenbrücke 36,20 – 178 – 36,20 m ... 51

3.2.16 Variante II h - Spreizbogenbrücke 34,80 – 178 – 34,80 m ... 53

3.2.17 Variante II h.1 - Spreizbogenbrücke 34,80 – 178 – 34,80 m ... 55

3.2.21 Variante III – Fachwerkbrücke 94 – 188 – 94 m ... 60

3.2.22 Einflüsse auf die Trassierung ... 62

3.2.23 Bauabläufe / Rückbau ... 63

(7)

3.2.23.1 Montageflächen 63

3.2.23.2 Varianten der Bauabläufe 66

3.2.23.3 Verschubbahnen auf Dammbauwerken 88

3.2.23.4 Traggerüste 93

3.2.23.5 Gründungen für die Verschubgerüste 95

3.2.23.6 Verwertung und Beseitigung 102

3.2.23.7 Demontageflächen 102

3.2.23.8 Vergleich und Bewertung 102

3.3 Äußere Standsicherheit WL-Süd / Neubau Gründung Süd... 103

3.3.1 Aufgabenstellung ... 103

3.3.2 Sonderlastfall Schiffsstoß ... 106

3.3.3 Übersicht der Variantenuntersuchungen ... 107

3.3.4 Variantenuntersuchungen Uferwand und Böschung ... 107

3.3.5 Variantenuntersuchungen Pfeilersicherung... 110

3.3.6 Variantenuntersuchungen neue Gründung ... 114

3.3.6.1 Netzwerkbogenbrücken 114 3.3.6.2 Spreizbogenbrücken - Bogenfußpunkte 115 3.3.6.3 Verbindung der Gründungskörper: alt - neu 123 3.3.6.4 Spreizbogenbrücken - Vorlandfelder 124 3.3.6.5 Fachwerkbrücke 125 3.3.7 Bauablauf und Herstellung ... 126

3.3.7.1 Montageflächen 126 3.3.7.2 Bauablauf 126 3.3.7.3 Verwertung und Beseitigung 128 3.4 Innere Standsicherheit WL-Süd ... 129

(8)

3.4.2 Variantenuntersuchungen Gewölbesicherung ... 131

3.4.3 Abstimmung mit Umweltplanung ... 132

3.4.4 Bauablauf und Herstellung ... 133

3.5 Neubau Gründung Nord ... 135

3.5.2 Sonderlastfall Schiffsstoß ... 135

3.5.3 Variantenuntersuchungen Uferwand und Böschung ... 136

3.5.4 Variantenuntersuchungen Gründung ... 138

3.5.5 Bauablauf und Herstellung / Rückbau ... 141

3.5.5.1 Montageflächen 141 3.5.5.2 Bauablauf 141 3.5.5.3 Verwertung und Beseitigung 142 3.6 Bewertung der Überbau-Varianten ... 144

3.6.1 Erläuterung des Bewertungsverfahren ... 144

3.6.2 Muss-Kriterien ... 145

3.6.3 Übersicht ... 147

3.6.4 Bewertungskriterien und deren Gewichtung... 149

3.6.4.1 Technische Qualität 149 3.6.4.2 Ausführungssicherheit 151 3.6.4.3 Ästhetik 154 3.6.4.4 Umweltverträglichkeit / Genehmigungsfähigkeit 156 3.6.5 Bewertungen ... 158

3.6.5.1 Technische Qualität 158

3.6.5.2 Ausführungssicherheit 162

3.6.5.3 Ästhetik 165

3.6.5.4 Umweltverträglichkeit / Genehmigungsfähigkeit 176

(9)

3.6.6 Interpretation Zwischenergebnis, Vorzugsvarianten ... 178

3.6.7 Sensitivitätsanalyse der Bewertung ... 180

3.6.8 Trassierungsuntersuchungen Bahn / Straße ... 182

3.6.9 Ergebnis: Zielvariante ... 184

4 Beschreibung der geplanten Maßnahme (Zielvariante) 185

Bearbeitung Seite 186

Letzte Seite und Unterschriften Seite 187

(10)

Für die Gestaltungsplanung verantwortlich:

BLUNCK+MORGEN

Dipl. Ing. Arch. BDA Michael Blunck Sillemstraße 76a

20257 Hamburg

Für die Umweltplanung verantwortlich:

Planungsgruppe für den Ausbau des Nord-Ostsee-Kanals beim Wasser- und Schifffahrtsamt Kiel-Holtenau

Schleuseninsel 2 24159 Kiel

Tel.: +49 (0)431 3603 364 Fax. +49 (0)431 3603 414

E-Mail: Franziska.Junge@wsv.bund.de

Gliederung aller Anlagen siehe „Gesamtverzeichnis Vorplanung“.

(11)

1 Allgemeines

Der Kapitel 1 ist inhaltlich und zum Teil wörtlich folgenden Quellen entnommen (siehe Literaturver- zeichnis unter Kapitel 1.3):

[1.1], [1.2], [1.3], [2.3], [2.4], [3.1] sowie generell [1.ff] und [2.ff]

1.1 Vorgeschichte

Der Bau der Straßen- und Eisenbahnhochbrücke Levensau erfolgte auf Grundlage eines Reichsge- setzes vom 16. Mai 1886. Mit diesem Gesetz wurde bestimmt, einen Seeschifffahrtskanal zwischen der Elbmündung und der Kieler Bucht einschließlich der beiden Schleusenanlagen in Brunsbüttel und Kiel-Holtenau, den beiden Hochbrücken Grünental und Levensau sowie mehreren Fährstellen herzustellen. [1.1] Der Kanalbau verfolgte vorwiegend militärisch-strategische Ziele. Nach acht Jah- ren Bauzeit konnte der Kanal eröffnet werden. Bis zu 8.900 Arbeiter bewegten circa 80 Mio. m³ Erd- reich. Der Kanal war in dieser ersten Ausbaustufe 67 m breit und 9 m tief.

Die Einweihung der alten Levensauer Hochbrücke erfolgte am 03.12.1894. Mit rund 163,4 m Spannweite war sie die längste Bogenbrücke im Kaiserreich. Der Zweigelenkbogen überspannt den Kanal mit einer lichten Höhe von 42 m. Als Baumaterial kam Schweißeisen zur Anwendung. [3.1], [2.4]

Abb. 1: Links: Gerüst aus 3000 Baumstämmen für den Brückenbau, Rechts: südliches Brückenportal nach der Errichtung, vgl. [2.3].

Die immer größer werdenden Marineschiffe konnten bereits ab 1900 den Kanal aus geometrischen Gründen nicht mehr passieren. Daher wurde der Kanal von 1907 bis 1914 das erste Mal ausgebaut.

Die Breite wurde auf 102 m erhöht und die Tiefe auf 11 m.

Die Kanalböschungen zum Zeitpunkt der Errichtung 1894 wurden unbefestigt mit einer Neigung von 1 : 1,5 hergestellt. Im Zuge des Kanalausbaus sollte die Levensauer Hochbrücke erhalten werden.

Um den Kanal trotzdem verbreitern zu können, wurden im Bereich der Hochbrücken die Böschungen auf eine Neigung von 1 : 1,25 gebracht und abgepflastert. Am Fuß dieser steilen Böschung wurde jeweils eine Schwergewichts-Uferwand hergestellt. Während der Bauausführung trat auf der Nord- seite eine Hang-Rutschung auf (siehe folgende Abbildungen). Die fehlenden Massen wurden wieder aufgefüllt. Detailliertere Angaben siehe [5.3].

(12)

Abb. 2: Links: Planung des Kanalausbaues im Querschnitt, Rechts: Widerlager Süd.

Abb. 3: Links: Rutschung der Böschung am Widerlager Nord, Rechts: Einbau der Schwergewichts- Stützwand am Fuß der Steilböschung.

Bereits kurz nach ihrer Fertigstellung zeigten sich Risse in den umfangreichen Mauerwerksmassen der Widerlager und Portalaufbauten. Diese erforderten 1928 gründliche Instandsetzungsarbeiten. Als Ursache für die Risse wurde eine Kombination aus ungleichförmigen Setzungen, verkehrsbedingten Erschütterungen, der neuerliche Kanalausbau 1907 bis 1914 und ungleichmäßiges Verformungsver- halten der Verblendschalen und des Kernmauerwerks angenommen. Infolge der großen Porosität des Kernmauerwerks verbunden mit der Bewitterung kam es zur Aufweitungen der Risse, welche ein bedenkliches Maß erreichten. Die Risse verliefen vorwiegend vertikal. Alle Hohlstellen wurden mit Zementmörtel verpresst, zahlreiche Anker eingebaut und Maßnahmen getroffen, um die Erschütte- rungseinwirkungen auf die Widerlager zu verringern. [2.5]

(13)

Der Brückenquerschnitt wurde beim Brückenbau für Eisenbahnzüge, Pferdefuhrwerke und Perso- nenverkehr ausgelegt. Infolge der Verbreitung von Kraftwagen - insbesondere Lastkraftwagen - ver- änderten sich die Anforderungen an den Brückenquerschnitt, sodass von 1952 – 1954 ein maßgebli- cher Umbau durchgeführt werden musste.

Abb. 4: Links: Zustand 1952: Begegnung zweiter breiter Fahrzeuge auf der 4,5 m breiten Fahrbahn, Rechts: Schiffsdurchfahrt [2.3].

Dieser Umbau von 1952 – 1954 enthielt für den Stahlbau den Einbau einer neuen Fahrbahnkon- struktion (orthotrope Platte) mit größerer Breite, einschließlich einer einseitig parallel verlaufenden Geh-Radweg-Konstruktion auf Konsolen.

Im Bereich der Gleisanlage wurden statt der Platte, Diagonalen als Wind-, Schlinger- und Bremsver- bände eingebaut. Beim Umbau wurde die gesamte eingehängte Fahrbahnkonstruktion (siehe Abbil- dung 3 rechts oben) mit Windverbänden ausgebaut und durch die orthotrope Platte, die sich auf die Hauptträger auflagert, ersetzt Durch den Umbau ergibt sich konstruktionsbedingt nur noch ein 50 m langer eingehängter Fahrbahn-·/Gleisbereich.

Im Rahmen des Umbaus wurden die Turmbauwerke auf den Widerlagern mit Ihren Durchfahrten entfernt, da sie sanierungsbedürftig waren und gleichzeitig die geplante neue Fahrbahnkonstruktion eingeengt hätten.

1955 wurden Instandsetzungsarbeiten an den Böschungen durchgeführt. Dabei trat nordseitig wie- derum eine Hangrutschung auf. Weitere detailliertere Angaben siehe [5.3].

Neben den oben genannten großen Maßnahmen, wurden in den Jahren 1968/69 und 1986 der komplette Korrosionsschutz und im Jahre 2000 die Rollenlager und die Fahrbahnübergänge erneu- ert.

(14)

Abb. 5: Links: die Brücke vor dem Umbau 1954, Rechts: Brückenquerschnitt vor und nach dem Um- bau (vgl. [2.1], [2.3]).

In den Jahren 2003 und 2004 wurden die beiden Brückenwiderlager neuerlich saniert. Dabei wurde örtlich die gerissene und erodierte äußere Mauerwerksschale entfernt und durch eine mauerwerks- gerechte und rückverankerte neue Außenschale ersetzt. Sanierungsbedürftige Stahlbetonbauteile (Auflagerbänke u.a.) wurden instandgesetzt und die undichten Abdeckungen der ehemaligen Turm- bauwerke (Abdeckungen der Turmstümpfe) wurden abgebrochen und auf einer Schweißbahnab- dichtung neu aufbetoniert.

Mit der Sanierung des Widerlagermauerwerks wurden im wesentlichen die im Entwurf - HU „Grund- instandsetzung der Straßen und Eisenbahnhochbrücke Levensau (NOK)“ vom 20. Januar 1994, genehmigt durch den damaligen BMV am 25.10.1995 mit Aktenzeichen BW 22/52.05.04/77 WSD - N 95, beschriebenen Sanierungsmaßnahmen umgesetzt. Auf die Verstärkung von Konstruktionsteilen der Pfosten, Riegel und Verbände auf Grundlage der Ergebnisse der statischen Neuberechnung von 1989 wurde verzichtet, weil seitens der Deutschen Bahn AG eine Ertüchtigung unter Berücksichti- gung des Lastenzugs UIC 71 nicht verlangt wurde. Auf die Umsetzung der im o.g. Entwurf-HU ver- anschlagten Maßnahmen zur Sicherung der nur bedingt standsicheren gepflasterten Oberwasserbö- schungen unterhalb des Brückenbauwerks, wurde ebenfalls verzichtet, weil mittlerweile erste Über- legungen für einen möglichen Kanalausbau der Nord-Ostsee-Kanalstrecke angestellt wurden und erforderliche Ausbaumaßnahmen im Brückenbereich mit Maßnahmen zur Böschungssicherung aus wirtschaftlicher und bautechnischer Sicht als kombinierte Gesamtmaßnahme betrachtet werden müssen. [1.1], [2.3], [2.5]

(15)

1.2 Veranlassung und Notwendigkeit der Maßnahme

Für den Ersatzneubau der bestehenden Brücke können drei wesentliche Gründe genannt werden:

1. Das vorhandene Bauwerk überspannt die engste Stelle im Streckenverlauf des Nord- Ostsee-Kanals (NOK). Um den Anforderungen durch gestiegene Schiffsgrößen entgegen zu kommen und die Kanalpassagezeiten durch die Ermöglichung von Begegnungsverkehren zu reduzieren, soll der Kanal in diesem Abschnitt verbreitert werden.

2. Die bestehenden Bögen ragen deutlich in das geforderte Lichtraumprofil für die Schifffahrt.

Zum Schutz des Bauwerkes muss gegenwärtig jeglicher Begegnungsverkehr ausgeschlos- sen werden. Die uneingeschränkte Nutzung des NOK in Lichtraumhöhe und –breite kann nur durch einen Ersatzneubau gewährleistet werden.

3. Die technische, aufgrund der Ermüdung des verwendeten Schweißeisens vorgegebene, Restnutzungsdauer des Überbaus endet 2024. Nach Ablauf dieser Dauer sind Ertüchti- gungsarbeiten mit im Vergleich zu einem Neubau hohen monetären Aufwendungen erforderlich. Trotz der finanziellen Anstrengungen könnten mit einer Grundinstandsetzung die unter 1 und 2 genannten Ausbauziele nicht erreicht werden.

Der genehmigte Entwurf - HU Nr.1 für die Anpassung der Oststrecke des Nord-Ostsee-Kanals, auf- gestellt WSA Kiel - Holtenau am 27.01.2006, Az.: 231.2 NOK Ausbau, geprüft WSD Nord am 27.01.2006, Az.: 231.2 NOK aus 04 21830 und genehmigt durch das BMVBS am 02.05.2006, Az.:

EW 22/52.06.07-NOK/2 WSD - N06, sieht in der Zielvariante zum Kanalausbau im Hochbrückenbe- reich eine Verbreiterung der Kanalsohle auf 75 m vor. Zur Realisierung dieser Variante, muss das Brückenbauwerk auf einer Länge von rund 90 m beidseitig mit einer verankerten Bohrpfahlwand gesichert werden. Mit der geplanten Bohrpfahlwand und dem damit geschaffenen, senkrechten Uferabschluss, kann eine Wasserspiegelbreite von 117 m erreicht werden.

Mit Prüfbemerkung Nr. 3 in oben genannten Entwurf - HU wird hinsichtlich der sehr aufwendigen und kostenintensiven Sicherungsmaßnahmen im Brückenbereich gefordert, vor der Ausführungsplanung zu prüfen, ob eine weitere Nutzungszeit der Brücke über das Jahr 2024 technisch und wirtschaftlich möglich ist. Der Zeithorizont bis zum Jahr 2024 ergibt sich aus der als Basis für den Entwurf-HU

"Grundinstandsetzung der Straßen- und Eisenbahnhochbrücke Levensau (NOK)" vom 20. Januar 1994 ermittelten Restnutzungsdauer von 30 Jahren. Mit diesem Ergebnis ergibt sich eine Gesamt- nutzungsdauer von 130 Jahren.

Vom WSA Kiel-Holtenau wurde der Prüfbemerkung entsprechend, eine Wirtschaftlichkeitsbetrach- tung auf Grundlage der verbleibenden Restnutzungsdauer bis zum Jahr 2024 (entspricht 16 Jahre) durchgeführt. Die Kosten- und Investitionsrechnung führte zu dem Ergebnis, dass ein „Vorzeitiger Ersatzneubau des Brückenbauwerks“ wirtschaftlicher ist, als die Restnutzungsdauer des Bauwerks auszuschöpfen.

Das Ergebnis zeigte auch, dass ein Erhalt des Bauwerkes über den Horizont 2024 hinaus wirtschaftlich in keinem Verhältnis zu einem Neubau ab 2024 steht. Neben einer negativen wirtschaftlichen Prognose ließen sich die Kanalwirtschafts- und Verkehrssicherheitsziele mit dem Erhalt des Bau- werkes nicht erreichen.

(16)

Neben den Ergebnissen aus der Wirtschaftlichkeitsbetrachung wurden weitere Bewertungen von Argumenten, die für einen vorzeitigen Ersatzneubau des Brückenbauwerks sprechen, durchgeführt.

In [1.1] werden zahlreiche weitere Argumente für einen vorzeitigen Ersatzneubau der Straßen- und Eisenbahnhochbrücke Levensau angeführt. Mit Hilfe des Neubaus kann die sichere und zügige Pas- sage dieses Kanalabschnitts gewährleistet werden.

Das Bundesverkehrsministerium hat deshalb die Planungsgruppe „Ausbau Nord-Ostsee-Kanal“ be- auftragt, einen Ersatzneubau zu realisieren. [1.1], [1.3]

(17)

1.3 Vorliegende Grundlagen

Bei der Erstellung dieser Vorplanung lagen der INGE – zuzüglich zu allen betroffenen Normen und Richtlinien in aktueller Fassung - folgende Unterlagen vor.

Unterlagen, erstellt von der WSA und diversen Behörden (z. B. der Landeshauptstadt Kiel) [1.1] … „Entwurf-HU: Nr. 1 für den Neubau der Bahn- u. Straßenbrückenanlage Levensau Erläute-

rungsbericht / Ausgabenberechnung“ WSV, 11.07.2008

[1.2] … „Ersatzneubau Levensauer Hochbrücke – Werkbericht Vorplanung“, von Th. Janßen / WSV, 24.02.2011

[1.3] … „Leistungsbeschreibung: Planung Ersatzneubau Hochbrücke Levensau“ von Th. Janßen / WSV, 10.02.2012

[1.4] … „Die Fledermäuse der Levensauer Hochbrücke“ von E. Schirmer, Landeshautstadt Kiel [1.5] … „Zustandsbericht nach DIN 1076 - Eisenbahn- u. Straßenhochbrücke Levensau

(5131726001)“, vom WSV, 10.01.2011

[1.6] … „Überprüfung – Ersatzneubau Hochbrücke Levensau – auf Kriegsaltlasten“, von Herrn P.

Junge vom Amt für Katastrophenschutz Kampmittelräumdienst, Innenministerium des Lan- des Schleswig-Holstein, vom 12.08.2009

[1.7] … „Projekt Ausbau des Nord-Ostsee-Kanals Kkm 93,2 – 94,2 – Vorentwurf“, von WSA, bearbei- tet von HPI – Ingenieurgemeinschaft Hydroprojekt C&E, vom 14.11.2012

[1.8] … „Leitungsdokumentation – Bahn- und Straßenbrückenanlage Hochbrücke Levensau“, DVtU- Index: 114-000, vom WSV, Stand 24.08.2012

[1.9] … Flächennutzungsplan Stadt Kiel, Stand 2000 (Lageplan, M.: 1:3500 Grunderwerb, von der WSV)

Unterlagen zur Historie des Bauwerks

[2.1] … „Brücken über den Nord-Ostsee-Kanal – Faszination der Brückenbaukunst im Laufe der Zeit“

von Heiner Helms, Hans-Joachim Schröder, Alexander Tesar

[2.2] … „Statische Berechnungen zur Hochbrücke über den Nord-Ostsee-Kanal bei Levensau“, von der Kaiserlichen Kanal-Kommission, Kiel 1894

[2.3] … „Kieler Kanalbrücken: Verlorene Wahrzeichen einer Ostseestadt“ von Jürgen Jensen, Boyens Buchverlag (Mai 2010)

[2.4] … „Der Umbau der Hochbrücke Levensau über den Nord-Ostsee-Kanal“ von O. Wöltinger und Fr. Bock, IN: „Der Stahlbau“ 25. Jahrgang, Heft 12, Dezember 1956

[2.5] … „Instandsetzungsarbeiten am Mauerwerk der Levensauer Hochbrücke“ von Hayßen, Kiel- Holtenau, IN: „Die Bautechnik“ 8. Jahrgang, Heft 34, Berlin 8. August 1930

(18)

[2.6] … „Zur Geschichte des Werkstoffes für eiserne Brücken und zu den neueren Bestrebungen nach Verwendung eines hochwertigen Baustahls“ von Osw. Erlinghagen, IN: „Kruppsche Monatshefte“, 6. Jahrgang, Mai 1925

[2.7] … „Die Ufersicherung unter der Levensauer Hochbrücke bei der Erweiterung des Kaiser- Wilhelm-Kanals“ von Walter Menningen, IN: „Zentralblatt der Bauverwaltung“, Kiel 1914 Konzepte und Berechnungen zum Bauwerk und zur Umgebung

[3.1] … „Standsicherheit des zu erhaltenden Widerlagers der Levensauer Hochbrücke“, von Nehle Stiegemeier, Diplomarbeit vom 17. Mai 2011, TU Braunschweig

[3.2] … „Statische Neuberechnung der 1. Hochbrücke Levensau“, von GRASSL Beratende Ingenieu- re Bauwesen, vom 30. November 1989

[3.3] … „Machbarkeitsuntersuchungen – Erhalt Widerlager Süd“, von Dr. J. Vogt, KSK Ingenieure, vom 21.06.2010

[3.4] … „Entwurfsplanung – Voruntersuchung Anprallsicherung Pfeiler Nord HbLev 2“ von IMS Inge- nieurgesellschaft mbH, Hamburg vom 5. Dezember 2012

[3.5] … „Angaben zu Bewegungen der Widerlager“

[3.6] … „Statische Berechnungen – Umbau des vorhandenen Südwiderlagers der alten Levensauer hochbrücke“, SCHÖNFELD Beratende Ingenieure GmbH, vom Mai 2010

[3.7] … „Levensauer Hochbrücke – Machbarkeitsuntersuchung Ersatzbauwerk in vorhandener Tras- se“, von MEYER + SCHUBART Partnerschaft Beratender Ingenieure, Mai 2010

[3.8] … „Schadstoffbewertung zur Levensauer Hochbrücke / K25-10-A“, von AGUA GmbH, Kiel vom 01.12.2010

[3.9] … „Erläuterungsbericht zur Trassierung der Straße und Bahn im Bereich des Ersatzneubaues der HBLev 1“ von Dannenberg, 2013

Unterlagen über Materialuntersuchungen zum Widerlager Süd

[4.1] … „Untersuchungsbericht 2033 / 96 und 2046 / 98“ – Bohrkernentnahmen und Prüfungen aus dem Ziegelmauerwerk, von UNIVERSITÄT GH KASSEL ; FG Baustoffkunde vom 31.01.1997 vom 29.05.1998

[4.2] … „Bauvorhaben Levensauer Hochbrücke Ersatzneubau HB-Lev 1 – Prüfbericht 110013“ – Bohrkernentnahmen aus dem Fundamentbeton, von Materialprüfanstalt Professor Matthaes, 2011

Unterlagen zum Baugrund

[5.1] … „Gutachten über die Baugrundverhältnisse an der Levensauer Hochbrücke“, von der Lan- desanstalt für Angewandte Geologie, Dr. E. Habetha, vom Juni 1952

[5.2] … Aufschlüsse aus 1977 – 78 für 2. Hochbrücke Levensau, Baugrundgutachten vom 17.05.1978

(19)

[5.3] … „Baugrundgutachten für die 1. Hochbrücke Levensau“, von der BAW vom 02.08.1989 ( VIII 513/2 ) oder in Entwurf HU von 1994 ( I 52/25 )

[5.3] … „Sicherung der gepflasterten Böschung vor den Widerlagern“, von der BAW vom 18.10.1996 [5.4] … „Bodenmechanische Untersuchungen am Hinterfüllungsmaterial des südlichen Widerlagers“,

von der BAW vom 18.12.1997

[5.5] … „4. Geotechnische Hinweise BAW“ zur Vorplanung Ausbau NOK vom 16.07.2004 [5.6] … „Baugrundaufschlüsse“ (Bohrungen, Sondierungen, GW-Messstellen) von 2007

[5.7] … „Geotechnisches Gutachten zur Gründung der Dammbauwerke (Ausbau des Nord-Ostsee- Kanals km 93,491 – Levensauer Hochbrücke: Neubau eines Ersatzbauwerks)“, von IGB In- genieurgesellschaft, vom 30.06.2011

[5.8] … „Bemessungswasserstand und Drainagewasseranfall für den Kanalverbau“ von KED Ingeni- eure, vom 09.2012

Unterlagen zum Schiffsstoß

[6.1] … „Merkblatt: Nachweis bestehender Brücken auf Schiffsanprall (MNaBS)“ von der Bundesan- stalt für Wasserbau (BAW), März 2010

[6.2] … „Eisenbahnbrücke Hochdonn Schiffsstoß“, von Kramer und Albrecht Ingenieure, vom 24.04.2006

(6.3] … „“Ermittlung des TPU (Bemessungsschiff)“, vom WSV, Präsentation 2011

[6.4] … „Entwurfsplanung – Voruntersuchung Anprallsicherung Pfeiler Nord HBLev 2“, von IMS In- genieurgesellschaft, vom 05.12.2012

[6.5] … „Darstellung der möglichen Anprallsituationen im Bereich der alten Levensauer Hochbrücke“, P3-111, vom 27.11.2012

[6.6] … „585 – B Schiffsanprall auf Brücken nach DIN 1055-9: BAW-Brief Nr. 1“ von der Bundesan- stalt für Wasserbau (BAW), März 2006

(20)

2 Beschreibung des Ist-Zustands

2.1 Lage des Bauwerks

Der engste Kanalquerschnitt im Verlauf der Oststrecke (Kiel-Holtenau - Königsförde) wird von den Hochbrücken Levensau überspannt.

Die 1. Hochbrücke Levensau überführt die Verkehrswege der DB AG Strecke Kiel - Eckernförde (Nebenstrecke) sowie die Kreisstraße K 27 (RQ 9,5) einschließlich einseitigem kombiniertem Geh- und Radweg. Bei der statischen Neuberechnung aus dem Jahre 1998 [3.2] wurde für die Belastung aus Eisenbahnlasten das Lastbild UIC 71 der DS 804, Ausgabe 1/83 angesetzt. Als Belastung für Lasten aus dem Straßenverkehr wurden die Lasten der Brückenklasse 30/30 der DIN 1072, Ausga- be 12/85 angesetzt. Die Brücke kreuzt den Nord-Ostsee-Kanal bei NOK – Km 93,478. [1.3]

Abb. 6: Lageplan (genordet) und Vogelperspektive (von Norden aus aufgenommen), vgl. [1.2].

2.2 Brückenbauwerk inkl. Widerlager

Das Bauwerk besteht aus zwei Zweigelenk-Fachwerk-Bögen mit Kämpferauflagern an den massiven Widerlagern, bestehend aus bis zu zwölf Meter starken Wänden aus Ziegelmauerwerk. Die Sehnen- längen der genieteten Bogenkonstruktionen aus Schweißeisen betragen rund 163,4 m. Die Gesamt- länge des Bauwerks, also einschließlich der Widerlagerbereiche, beträgt rund 180 m.

Abb. 7: Kanalquerschnitt mit der bestehenden Brücke und Draufsicht (vgl. [1.2]).

Der im Brückenbereich vorliegende Kanalquerschnitt entspricht der Geometrie von 1914. Die Bö- schungsbefestigungen wurden zwischenzeitlich instand gesetzt.

(21)

Das Tragwerk des Überbaus entspricht dem Umbau von 1954. Weitere Angaben zur Historie siehe Kapitel 1.1.

Gemäß DIN 1076 werden regelmäßig Bauwerksprüfungen durchgeführt. In der letzten Bauwerksprü- fung vom 10.01.2011 [1.5] ergab sich eine Zustandsnote von 3,0.

2.3 Straßenrampen

Die zugelassene Höchstgeschwindigkeit im Bereich der Straße beträgt 50 km/h. Nach aktuellen Ver- kehrszahlen wird die Strecke von 2500 KFZ / Tag genutzt.

Die Trassierungsparameter und weitere Angaben zur Straße sind dem Erläuterungsbericht von Dan- nenberg zu entnehmen.

2.4 Bahnrampen

Die Entwurfsgeschwindigkeit für die Gleisanlage beträgt sowohl auf dem Bauwerk 90 km/h und im Bereich der Strecke nördlich des Bauwerkes 90 km/h. Die Nahverkehrszüge verkehren im 20 Minu- ten Takt. Die Strecke ist nicht elektrifiziert. Anpassungen der Entwurfsgeschwindigkeit auf durchge- hend 100 km/h sowie Vorkehrungen für spätere Streckenelektrifizierungen werden von der DB-AG und vom LBV (Stadt- und Regionalbahn Kiel) nicht gewünscht.

Die Trassierungsparameter und weitere Angaben zur Bahnstrecke sind dem Erläuterungsbericht von Dannenberg zu entnehmen.

2.5 Kanalquerschnitt, Kanalwasserstände

Der Kanalquerschnitt ist den Plänen im Anhang zu entnehmen, vgl. Abschnitt 3.1 der Vorplanung.

Die Abmessungen des Kanalquerschnitts im Bereich der Hochbrücke wurden seit 1914 nicht mehr verändert.

Der Bemessungswert des Kanalwasserstands liegt bei -0,20 m NN. Der Wasserstand wird durch die Schleusenanlagen gehalten. Dennoch sind bei Extremwetterlagen Wasserspiegelschwankungen von +/- 0,50m möglich.

2.6 Kanalböschungen

Oberwasserböschungen Südliche Kanalböschung

Die Böschung hat derzeit eine gleichmäßige Neigung von 1 : 1,263 und ist mit einer großformatigen Betonsteinpflasterung versehen. Rechnerisch ist die Böschung nicht standsicher. Etwa in mittlerer

(22)

Böschungshöhe wurden Aufwölbungen im Bereich von bis rund 10 cm über eine Distanz von nur wenigen Metern festgestellt. [5.3], [3.1]

Nördliche Kanalböschung

Die Böschung weist hier eine Neigung von 1 : 1,25 und ist mit Betonpflastersteinen befestigt. Im Bereich der Rutschungen wurde verdichteter Kiessand eingebaut. Oberflächenwässer werden durch ein Drainagesystem abgeleitet. [5.3]

Unterwasserböschungen

Die Unterwasserböschungen sind mit einer Neigung von etwa 1:3 ausgeführt. Die Planung für die Herstellung und Befestigung der Unterwasserböschungen erfolgt im Zuge des Kanalausbaus.

2.7 Leitungsbestand

Der Bestand der Leitungen wurde 2012 vom WSA-Kiel Holtenau unter Beteiligung aller Leitungsträ- ger erfasst und in einer Unterlage [1.8] zusammengestellt. Da der Leitungsbestand laufend verändert / angepasst wird, ist von Detailabweichungen auszugehen. Die bestehende Brücke trägt nach der- zeitigem Wissensstand folgende Leitungen:

- Fernkabel 10DA (WSV / Fachstelle)

- Fernkabel LWL 10 Fasern Hybridkabel (WSV / Fachstelle) - Ortskabel LWL 10 Fasern Hybridkabel (WSV / Fachstelle) - Ortskabel 10DA (WSV / Fachstelle)

- Ortskabel 20DA (WSV / Fachstelle)

- Energie- und Steuerkabel 5x10 (WSV / Fachstelle) - Bahn: TK (3 Kabel) (DB Bahn AG)

- Bahn: LST (2 Kabel) (DB Bahn AG)

- Weitere Angaben siehe Plan des WSV [1.8]

Zuzüglich zu den über die Brücke führenden Leitungen sind im Nahbereich des nördlichen Widerla- gerbauwerks folgende Leitungen vorzufinden:

- LWL (Netz AG) - Elektro (Netz AG)

- Fernkabel 62DA (WSV / Fachstelle und weitere Betreiber)

(23)

Zuzüglich zu den über die Brücke führenden Leitungen sind im Nahbereich des südlichen Widerla- gerbauwerks folgende Leitungen vorzufinden:

- Elektro (Stadtwerke Kiel)

2.8 Eigentumsgrenzen / Eigentumskataster

Die unmittelbar an den hier behandelten Planungsbereich angrenzenden Flächen befinden sich ent- weder im Besitz der WSV oder im Eigentum von Landwirten. Im Südosten des Planungsbereiches (Ortsteil Suchsdorf) schließt eine Einfamilienhaus-Bebauung an. Weiteres siehe Flächennutzungs- plan der Stadt Kiel [1.9].

(24)

2.9 Baugrundverhältnisse

Zum Zeitpunkt der Vorplanung lagen die in [5.1] bis [5.8] angeführten Unterlagen vor. Dabei handelt es sich vorwiegend um Untersuchungen, die für Bauvorhaben im Nahbereich der Brücke (z. B. der Kanalböschungen) erstellt wurden. Die Untersuchungen entsprechen naturgemäß nicht den aktuellen Normen.

Um die Vordimensionierung der Bauteile im Zuge der Vorplanung durchführen zu können, wurden die bestehenden Unterlagen gesichtet und die bemessungsrelevanten Baugrundkennwerte (Tabel- len siehe folgende Seite) zusammengestellt. Fehlende Angaben wurden durch plausibel erscheinen- de Annahmen ergänzt.

Im Rahmen der Arbeitsbesprechungen zur Vorplanung wurden von der BAW anhand der laufenden Baugrunduntersuchungen folgende Hinweise und Anmerkungen zur Gründung gegeben:

- Eine ausschließliche Gründung der Brückenwiderlager auf geometrisch optimierten Mikro- pfählen wird aufgrund der vereinzelt im Boden vorliegenden Gesteinsblöcke ausdrücklich nicht empfohlen. Mikropfähle oder Rückverankerungen sind nur dann möglich, wenn deren genau Lage und Richtung unkritisch in Bezug auf den Lastabtrag ist.

- Um die Mitnahmesetzungen für das Widerlager Süd zu begrenzen, wird bei der Verwendung von neuen Gründungsbauwerken eine Tiefgründung der neuen Brücke empfohlen.

- Hochdruck-Injektionen des Bodens als Baugrundverbesserung sind beim vorliegenden Un- tergrund nicht erfolgsversprechend und sollten daher vermieden werden.

- Aufgrund der im Boden vorliegenden Gesteinsblöcke ist das Rammen von z. B. Spundboh- len mit einem großen Risiko behaftet. Es wird empfohlen, auf das Rammen zu verzichten.

(25)

Zusammenstellung der vorliegenden Baugrundkenngrößen

Für die Vorplanung wurden auf Basis der vorliegenden Unterlagen [5.1] bis [5.8] die folgenden bemessungsrelevanten Baugrundkennwerte abgeleitet und im Rahmen der Projektbesprechungen mit der BAW abgestimmt.

(26)

2.10 Hydrologische Verhältnisse

Da der Nord-Ostsee-Kanal als Vorfluter für das angrenzende Gelände wirksam ist, kann ein minima- ler Grundwasserstand in Höhe des Bemessungs-Kanalwasserspiegels (durch Schleusenanlagen gewährleistet) von NHN -0,20 m angenommen werden. Oberhalb der Kanaloberkante liegen keine Wasser-stauenden Bodenschichten vor.

Für die Bemessung der Uferwände wird in Abstimmung mit der BAW von einem Bemessungs- Grundwasserstand von max. +0,8 m NHN ausgegangen. Für die Bemessung der Bohrpfahlwand vor dem Pfeiler („2. Wand“ siehe Kapitel 3.3) wird von einem Bemessungs-Grundwasserstand von max.

+1,8 m NHN ausgegangen.

Die Vermeidung von höheren Wasserdrücken (wie in [5.8] angegeben) auf die Uferwände wird mittels Kernbohrungen und Filterkies (ein Stück je rund 10 lfm Wand) konstruktiv sichergestellt.

2.11 Schadstoffkataster

In [3.8] wurde eine erste Schadstoffbewertung zur Levensauer Hochbrücke (Brückenbauwerk und unmittelbare Umgebung der Widerlager) durchgeführt. Die Beprobung und Bewertung der Widerla- ger-Bauwerke selbst war im Auftragsumfang ausdrücklich nicht enthalten.

Im Folgenden die Ergebnisse:

- Das Gleis-Schotterbett ist aufgrund erhöhter Gehalte an Herbiziden der Zuordnung LAGA Z 2 zuzuordnen (Gleisschotter mit gefährlichen Inhaltsstoffen).

- Die Bodenmischproben aus tieferen Bohrabschnitten im Rampenbereich entsprechen LAGA Z 0 (uneingeschränkter Einbau).

- Die Asphaltbeläge auf Rampen und Brücken entsprechen der Zuordnung LAGA Z 0 und Z 2 und können problemlos einer Aufbereitung zugeführt werden.

- Die oberflächennahen Bodenproben sind aufgrund der erhöhten Gehalte an Blei und PAK der LAGA Z 2 zuzuordnen. Für die Bestimmung der horizontalen und vertikalen Ausdehnung der belasteten Böden sollten weitere flache Sondierungen folgen.

- Die Fugenvergussmassen im befestigten Böschungsbereich sind mit sehr hohen PAK- Gehalten als gefährlicher Abfall einzustufen.

- Die Dichtungs- und Fugenmassen im Bereich des Brückenbauwerks sind ebenfalls als ge- fährlicher Abfall einzustufen.

- Die Beschichtungen der Stahlträger zeigen erhöhte Blei- und Zink-Gehalte. Die PCB- Gehalte bedürfen bei einer Verwertung der Metalle einer kritischen Überprüfung.

Bei der Demontage der Stahlkonstruktion ist sicherzustellen, dass keine Beschichtungsstoffe in den Boden oder das Wasser eingetragen werden. Der Arbeitsbereich ist zu sichern. Die Entsorgung / Verwertung muss über einen zertifizierten Entsorgungsfachbetrieb erfolgen.

(27)

Die Fugen- und Dichtungsmassen sind vor dem Abbruch zu entfernen. Bei den Arbeiten gelten die Regeln für Arbeiten in kontaminierten Bereichen. Kontaktbaustoffe sind vor dem Abbruch auf ihren PAK-Gehalt zu kontrollieren.

Weitere Angaben siehe [3.8].

2.12 Erklärungen Kampfmittelräumdienst

In der folgenden Abbildung sind Gebiete mit starken Einwirkungen durch Abwurfmunition schwarz schraffiert. Augenscheinlich wurde die Brücke selbst nicht beschädigt. Bei Erdarbeiten wird aus Si- cherheitsgründen eine Sondierung der markierten Bereiche vorgenommen. Vor Beginn der Sondie- rungsmaßnahmen muss eine Bodenerkundung (Probesondierung) durchgeführt werden, damit even- tuell weitere erforderliche Maßnahmen gleich vor Ort entschieden werden können.

Voraussetzung für eine Sondierung ist, dass sich keine magnetischen Störquellen im Erdreich befinden und der Verlauf der Versorgungsleitungen gekennzeichnet ist.

Die Maßnahmen werden vom Kampfmittelräumdienst des Landes Schleswig-Holstein oder einem privaten, zugelassenen Unternehmen durchgeführt. Für letzteres ist ein Antrag 14 Tage vor Beginn der Arbeiten beim Kampfmittelräumdienst einzureichen. [1.6]

Abb. 8: Auswertung der alliierten Kriegsluftbilder, aus [1.6].

(28)

2.13 Artenschutzrechtliche Situation

In den Widerlagern der bestehenden HB-Lev 1 befindet sich mit ca. 5000 Individuen eines der größ- ten Winterquartiere Nordeuropas der nach § 44 ff. des Bundesnaturschutzgesetzes (BNatSchG) streng geschützten Fledermausart Nyctalus Noctula (Großer Abendsegler). Der Unterschlupf der geschützten Fledermausart befindet sich in beiden Widerlagern in einer ca. 1,5 Meter tiefen Bau- werksfuge (Abb. 4) im Übergang des Widerlagergewölbes zu den Flügelwänden. Die jeweilige Länge des Spaltes beträgt über 20 m; die Tiefe variiert zwischen etwa 1,0 m und 1,80 m bei Breiten von ca.

4 cm +/- 2 cm. Der Dauererhalt der Spalten ist sicherzustellen. [1.2], [1.3]

Voraussetzung für die Erlangung des Baurechts ist die Berücksichtigung des § 44 des BNatSchG und der FFH –Richtlinie. Deshalb ist bei allen Eingriffen die ökologische Funktion des Habitats lü- ckenlos zu sichern (Continuous Ecological Funktionalityl CEF). [1.2]

Abb. 9: Lage des Fledermaushabitats in den Gewölbe-Flügelmauer-Fugen (vgl. [2]).

Abb. 10: Fledermäuse in der Bauwerksfuge (vgl. [2]).

(29)

Abb. 11: Ausbildung der Fugen im Querschnitt [2.2].

Abb. 12: Räumliche Darstellungen des Widerlagers.

Flügelmauer

Gewölbe Bauwerksfuge = Fledermaushabitat

Flügelmauer

(30)

3 Beschreibung der Variantenuntersuchungen

3.1 Grundlagen

3.1.1 Geplanter Kanalquerschnitt

Im Bereich der Hochbrücke wird die Sohlbreite des Kanalquerschnitts von 40 m auf 75 m verbreitert [1.3]. Die Wasserspiegelbreite beträgt dann statt bisher ca. 101 m im Endzustand rund 117 m. Im Folgenden wird der der Planung zugrunde gelegte Kanalquerschnitt dargestellt.

Abb. 13: Darstellung des Kanalquerschnittes (vgl. [1.3]).

3.1.2 Geplante Nutzung im Brückenquerschnitt

Folgende Verkehrswege sind von der neuen Brücke zu gewährleisten:

- ein Gleis, ohne Elektrifizierung - zwei Fahrstreifen Straße

- einseitiger Geh- und Radweg (auf der Westseite der Brücke)

Bei der Festlegung des Lichtraumprofils für die Straße ist der „Regelquerschnitt RQ 9,5“ gemäß RAS-Q 96 (Bild 9, RQ 9,5) einzuhalten.

Bei der Festlegung des Lichtraumprofils für die Bahn ist insbesondere die Ril. 804.1101, Kapitel 4 maßgebend. Die einzuhaltenden Regellichträume sind in dem Bild 4 (linker Bereich) dargestellt.

(31)

3.1.3 Erhalt Widerlager Süd

Zum Schutz des Fledermaushabitats sind die Bautätigkeiten am bestehenden Widerlager Süd – insbesondere in der Gewölbekammer - zeitlich nur begrenzt möglich,- siehe Abb. 8. Zudem muss das Überwinterungsquartier der Fledermäuse – und somit nahezu das gesamte Widerlager Süd - erhalten werden.

Abb. 14: Zeitraum für Bautätigkeiten am bestehenden Widerlager Süd (vgl. [2]).

3.1.4 Sperrpausen

- Mit der DB-Netz-AG wurde eine Vollsperrung der Brücke von 130 Tagen vereinbart. Außer- halb dieser Vollsperrung sind zusätzliche, kürzere Gleissperrungen (z. B. übers Wochenen- de) erforderlich.

- Als durchgängige Sperrung für den Straßenverkehr wurde mit den beteiligten Verkehrsträ- gern (LH-Stadt Kiel, Landesbetrieb für Straßenbau Schleswig-Holstein) eine Dauer von 18 Monaten festgelegt. In diesem Zeitraum sind außerhalb der Vollsperrung Fußgänger und Radfahrer über die Brücke zu leiten.

- Die Schifffahrt im Nord-Ostsee-Kanal darf max. für 48 Stunden am Stück – auch mehrmals – unterbrochen werden.

Siehe auch [1.3]

3.1.5 Planungsgrenzen

Dauerhafte bauliche Anlagen werden in diesem Erläuterungsbericht ausschließlich innerhalb folgen-

(32)

- In Kanalrichtung endet das Planungsgebiet rund 45 m östlich und 45 m westlich der bestehenden Brückenachse.

- Im Norden das Planungsgebiet 100m hinter der Hinterkante der Kammerwände.

- Im Süden endet das Planungsgebiet 400 m vor der Hinterkante der Kammerwände.

- Alle Baumaßnahmen die im Kanal stattfinden (z. B. Gründung der Notfundamente abbrechen, Schwergewichtswände abbrechen, Kanalquerschnitt herstellen, Unterwasserböschun- gen befestigen) gehören nicht zum hier behandelten Bauvorhaben.

Darüber hinaus sind für die Baustelleneinrichtung, Zu- und Abwegung etc. temporäre bauliche Anla- gen außerhalb der beschriebenen Planungsgrenzen erforderlich. Hierfür siehe Baufeldpläne, vgl.

Abschnitt 2.4 und 5.3.3 der Vorplanung.

(33)

3.2 Ersatzneubau kombinierte Straßen- und Eisenbahnhochbrücke Levensau

Nachfolgend werden zahlreiche Brückentypen und Varianten betrachtet und kurz beschrieben.

Es wurden folgende Muss-Kriterien definiert, die jede Variante zu erfüllen hat:

KRITERIUM 1: Widerlager Süd – Fledermäuse Erhaltung des Fledermaushabitats KRITERIUM 2: Lichtraumprofil Schifffahrt + Kanalbreite

Gewährleistung der Sicherheit und Leichtigkeit der Schifffahrt.

KRITERIUM 3: Nutzung im Brückenquerschnitt

Bestehend aus einem Gleis, zwei Fahrstreifen, und einem Geh- und Radweg.

KRITERIUM 4: Realisierbarkeit

Die technisch sinnvolle Umsetzbarkeit auf Basis der anerkannten Regeln der Technik muss gewährleistet sein.

KRITERIUM 5: Einhaltung der Sperrzeiten

Planmäßige Einhaltung der geforderten Sperrzeiten (für die Schifffahrt, Bahn und Straße)

Sofern ein Musskriterium nicht eingehalten wird, wird angegeben, dass die betreffende Variante nicht weiter verfolgt wird. In diesem Kapitel wird auch auf den Abbruch des Bestands eingegangen.

(34)

3.2.1 Voruntersuchungen

Im Zuge der bereits früheren durchgeführten Voruntersuchungen und Machbarkeitsstudien ([1.1], [3.3], [3.8]) wurden bereits mehrere Brückentypen als mögliche Varianten betrachtet. Diese werden im Folgenden noch einmal vorgestellt.

Abb. 15: Übersicht unterschiedlicher Haupttragsysteme im Vergleich im Rahmen von Voruntersu- chungen der Projektgruppe Ausbau NOK.

Auf Grund unterschiedlicher Trassierungen ist hierbei zwischen einem Neubau in einer Paralleltras- se sowie einem Neubau in der vorhandenen Trasse zu unterscheiden.

(35)

Abb. 16: Übersicht Trassenführung.

Neubau in Paralleltrasse

Die Paralleltrasse verläuft zwischen den vorhandenen Bauwerken HB-Lev 1 und HB-Lev 2.

Auf Grund der Geländeform insbesondere die weiter zurück in Richtung Nord und Süd gelegenen Böschungen bieten sich hier 3-Feld-Tragsysteme ähnlich dem vorhandenen Bauwerk HB-Lev 2 und der Grünentaler Hochbrücke über den NOK an. Als mögliche Brückentypen für ein 3-Feld- Tragsystem kommen folgende Systeme in Betracht:

- Querschnitt mit torsionssteifem Stahlhohlkasten - Fachwerkträger

- Schrägseilbrücke - Hängebrücke

Im Rahmen des Entwurfs-HU [1.1] wurde die Variante eines 3-Feld Fachwerkträgers untersucht.

Diese Variante wird in der vorliegenden Vorplanung als Variante III weiterhin betrachtet und bewertet. Da ein Neubau in der Paralleltrasse jedoch deutliche Nachteile gegenüber dem Neubau in der vorhandenen Trasse hat, die im Rahmen dieser Vorplanung in nachfolgenden Kapiteln detailliert dargestellt werden, wurden weitere mögliche Varianten als Hängebrücke, Schrägseilbrücke etc. in der Paralleltrasse nicht weiter untersucht.

Neubau in der vorhandenen Trasse

Auf Grund der Trassierung der Dammbauwerke und der Lage der bestehenden Widerlager unmittelbar am Kanalrand, sind in der vorhandenen Trasse nur Überbauten als Einfeldträger sinnvoll.

(36)

3-Feld-Träger-Systeme mit großen Spannweiten sind wegen der vorhandenen Randbedingungen hinsichtlich der Trassenführung nicht möglich. Bei 3-Feld-Träger-Systemen mit kleineren Seitenfel- dern wäre das Spannweitenverhältnis von Kanalfeld zu Randfeld so groß, dass sehr große abhebende Kräfte entstehen, die nur mit einem nicht vertretbarem Aufwand in den Untergrund eingeleitet werden könnten, so dass diese Systeme wie z.B. Hängebrücken oder Schrägseilbrücken in dieser Trasse nicht weiter untersucht werden.

Als Einfeldträgersysteme sind folgende Brückentypen möglich:

- Hohlkastenbrücke

Auf Grund der großen Spannweite sind sehr große Trägerhöhen erforderlich, die auf Grund der Beschränkung der Konstruktionsunterkante durch das Lichtraumprofil der Schifffahrt sowie durch die Beschränkung der Konstruktionsoberkante durch die Gleislage nicht möglich sind.

Dieser Brückentyp wird daher nicht weiter untersucht.

- Fachwerkträger

Der Fachwerkträger ist eine sehr robuste Konstruktion mit geringen Durchbiegungen, die insbesondere für die Bahn von Vorteil sind, um die normativ geforderten Gebrauchstauglich- keitskriterien hinsichtlich Verformungen und Schwingungen zu erfüllen. Im Vergleich zu einer Stabbogenbrücke ist die Stahltonnage jedoch um mehr als 30 % größer.

- Stabbogenbrücke als Langer ‘scher Balken

Die Stabbogenbrücke mit in Längsrichtung nicht geneigten Hängern ist eine klassische und bewährte Lösung als 1-Feld-Träger System. Vergleiche mit dem System Netzwerkbogen- brücken haben gezeigt, dass sich trotz ca. 20 % mehr Gewicht größere Schnittgrößen und vor allem Verformungen sowie Winkelverdrehungen an den Auflagern ergeben, was insbesondere bei der vorhandenen großen Spannweite ein Nachteil für die Belange der Bahn ist.

- Aufgeständerte Bogenbrücke

Dieses System entspricht dem Bestandsbauwerk. Bei Erhalt des Widerlagers Süd wird jedoch eine Einschränkung des geforderten Lichtraumprofils der Schifffahrt nicht zu vermeiden sein.

- Bogenbrücke mit abgehängter Fahrbahn

In Anlehnung an das bestehende Bauwerk und seine landschaftsprägende Bedeutung wird daher ebenfalls eine Bogenbrücke mit abgehängter Fahrbahn untersucht.

Diese Variante wird im Rahmen der Vorplanung als Variante II weiter untersucht und in den folgenden Kapiteln mit zahlreichen Untervarianten detailliert dargestellt.

- Netzwerkbogenbrücke

Die Netzwerkbogenbrücken zeichnen sich dadurch aus, dass durch die Anordnung von sich kreuzenden schrägen Hängern eine Schubsteifigekeit zwischen Bogen und Versteifungsträ- ger erreicht wird und sich somit eine sehr steife Konstruktion mit einem fachwerkartigem Tragverhalten ergibt, die sich durch sehr geringe Verformungen auszeichnet. Das Eigenge-

(37)

wicht ist erfahrungsgemäß um ca. 20% geringer ist als bei einer reinen Stabbogenbrücke.

Dieser Brückentyp wird im Rahmen der Vorplanung als Variante I mit mehreren Untervarian- ten weiter untersucht.

Auf Grund der oben aufgeführten Punkte werden in dieser Vorplanung folgende Hauptvarianten weiter untersucht, vgl. Abschnitt 4.1 bis 4.7 der Vorplanung.

Variante I: Netzwerkbogenbrücke in vorhandener Trasse

Variante II: Spreizbogenbrücke mit abgehängter Fahrbahn in vorhandener Trasse Variante III: 3-Feld-Fachwerkbrücke in Paralleltrasse

3.2.2 Variante I a – Netzwerkbogenbrücke 195 m

Ausgehend von der Aufgabenstellung, in der das Widerlager -Süd als Fledermaushabitat dauerhaft weiter bestehen bleiben muss und daher als Widerlager weiter genutzt werden soll, wurde bereits in der Machbarkeitsuntersuchung [3.8] die Variante I a aufgegriffen, vgl. Abschnitt 4.1 der Vorplanung.

Das Widerlager Nord wird zurück gebaut und durch einen Ersatzneubau hinter der bestehenden massiven Widerlagerwand ersetzt. Um eine zentrische Lasteinleitung in das Widerlager zu erzielen, wird das Widerlager gegenüber der Machbarkeitsuntersuchung um etwa 5 m weiter in Richtung Nor- den verschoben.

Beim Widerlager-Süd sind die obersten Bereiche zurück zu bauen. Im hinteren Teil der massiven Widerlagerkonstruktion wird eine Auflagerbank geschaffen, auf der der neue Überbau aufgelagert wird. In südlicher Richtung schließt ein zusätzliches Vorlandfeld als Einfeldträger in Stahlbauweise an, das am südlichen Ende auf einem zusätzlich zu errichtenden, kleineren Widerlager aufgelagert wird.

Um das Widerlager -Süd für die neuen Lastansätze zu ertüchtigen, sind sehr umfangreiche, bauzeit- lich und technologisch schwierige Umbauarbeiten in einem über 100 Jahre alten Bestandsbauwerk erforderlich.

Der Überbau ist als Netzwerkbogenbrücke mit parallel verlaufenden Bögen und orthotroper Fahr- bahnplatte mit folgenden geometrischen Parametern geplant:

Stützweite Hauptfeld: L = 195 m Überbauhöhe gesamt: H = 27,00 m

Achsabstand Bögen und Versteifungsträger: a = 14,50 m

Die Bögen und Versteifungsträger sind als Kästen ausgebildet. Die Bögen werden mittels eines Ver- bandes stabilisiert. Der kombinierte Geh- und Radweg auf der westlichen Seite wird außerhalb der Bögen angeordnet, um noch eine Auflagerung des Überbaus auf dem südlichen Widerlager zu er- möglichen.

(38)

Um die Lasten auf das bestehende Widerlager Süd möglichst gering zu halten, wird der Festpunkt des Überbaus in Brückenlängsrichtung am Widerlager-Nord vorgesehen. Der Festpunkt der Vor- landbrücke wird auf dem neu zu errichtenden kleineren Widerlager Süd angeordnet.

Da das Gesamtbauwerk aus einem Hauptfeld und einem Vorlandfeld besteht, werden für die Brü- ckenausrüstung 2 x 4 Lager und drei Übergangskonstruktionen erforderlich.

Diese Variante erfüllt alle Muss-Kriterien und wird daher weiter verfolgt.

Abb. 17: Variante I a, Längsschnitt.

Abb. 18: Variante I a, Draufsicht.

(39)

Abb. 19: Variante I a, Querschnitt.

3.2.3 Variante I b.A – Netzwerkbogenbrücke 238 m

Die Variante I b.A ist eine im Rahmen der Vorplanung im Querschnitt optimierte Variante der Varian- te I b. Es wird daher nur die Variante I b.A weiter untersucht und bewertet, vgl. Abschnitt 4.1 der Vorplanung.

Grundgedanke der nachfolgenden Variationen der Variante I ist, einen Brückenneubau zu planen, der bei voller Planungssicherheit eine Lebensdauer des Bauwerks von 100 Jahren ermöglicht, ohne Teile des über 100-jährigen Bestands zu nutzen.

Daher wird die Auflagerung des Überbaus auf dem bestehenden Widerlager Süd nicht weiter verfolgt. Das Widerlager Süd wird von der neuen Brückenkonstruktion überspannt und somit nicht mehr als Auflager genutzt. Es wird vielmehr das unter Variante I a bereits beschriebene zusätzliche Wider- lager auf der Südseite entsprechend den statischen Erfordernissen ausgebildet, so dass der Be- stand als reines Fledermaushabitat erhalten bleibt und vom Neubau vollständig entkoppelt wird.

Auf der westlichen Gehwegseite ist die Anordnung eines 1.50 m hohen Übersteigschutzes vorgesehen. Eine Variantenuntersuchung zur Ausbildung und Anordnung eines entsprechenden Geländers hat ergeben, dass das Geländer der Vorzugsvariante an der Innenseite des westlichen Versteifungs- trägers vorgesehen wird, wodurch sich der Achsabstand der Bögen ergibt.

Der Überbau ist als Netzwerkbogenbrücke mit parallel verlaufenden Bögen und orthotroper Fahr- bahnplatte mit folgenden geometrischen Parametern geplant:

Stützweite Hauptfeld: L = 238 m

(40)

Die Bögen und Versteifungsträger sind als Kästen ausgebildet. Die Bögen werden mittels eines Ver- bandes stabilisiert. Der Geh- und Radweg kann innerhalb der Bögen angeordnet werden, da hier eine Auflagerung unabhängig vom Widerlager Süd möglich ist.

Um die südliche Gründungskonstruktion in der räumlichen Ausbreitung möglichst gering zu halten, wird der Festpunkt in Brückenlängsrichtung des Überbaus am Widerlager Nord vorgesehen.

Es werden 4 Lager und 2 Überbaukonstruktionen erforderlich.

Wenn die Variante I b.A zum Entwurf ausgearbeitet wird, dann wird die genaue Brückenlänge festgelegt.

Abb. 20: Variante I b.A, Längsschnitt.

Abb. 21: Variante I b.A, Draufsicht.

(41)

Abb. 22: Variante I b.A, Querschnitt Feldmitte.

3.2.4 Variante I b.1 – Netzwerkbogenbrücke 230 m

Die Variante I b.1 wird als Untervariante nicht separat bewertet, da der Unterschied nur in der Lage der nordseitigen Gründung liegt. Dadurch entsteht eine kürzere Spannweite und somit eine größere Exzentrizität der Brückenmitte zur Kanalmitte, vgl. Abschnitt 4.2 der Vorplanung.

(42)

Abb. 23: Variante I b.1, Längsschnitt.

3.2.5 Variante I b.2 – Netzwerkbogenbrücke 247 m

Die Variante I b.2 wird als Untervariante nicht separat bewertet, da der Unterschied nur in der Lage der nordseitigen Gründung liegt, vgl. Abschnitt 4.2 der Vorplanung.

Bei einer Stützweite von 247 m ist es möglich, das neue Widerlager Nord hinter dem bestehenden Widerlager Nord und unabhängig von diesem neu zu errichten.

Abb. 24: Variante I b.2, Längsschnitt.

(43)

3.2.6 Variante I c.A – Netzwerkbogenbrücke 238 m – geneigte Bögen

Um in gestalterischer Hinsicht der Bedeutung des bestehenden Bauwerks Rechnung zu tragen, wird als Adaption der Variante I b.A eine Netzwerkbogenbrücke mit zueinander geneigten Bögen untersucht. Durch die geneigten Bögen wird das Lichtraumprofil der Bahn sowie der Fußgänger beein- trächtigt, so dass der Achsabstand der Versteifungsträger vergrößert wird. Der zusätzliche Raum auf der Ostseite zwischen Lichtraumprofil der Eisenbahn und Bogen kann für einen zusätzlichen Be- triebsweg genutzt werden, vgl. Abschnitt 4.2 der Vorplanung.

Da auf Grund der geneigten Hängerebenen die Anordnung eines Randwegs auf dem östlichen Ver- steifungsträger nicht mehr möglich ist, wird der zweite erforderliche Randweg neben dem östlichen Versteifungsträger angeordnet, wodurch sich eine geringe Verschiebung der Gleisachse und der Achsabstand der Bögen ergeben.

Achsabstand Versteifungsträger: a = 19,90 m Achsabstand Bögen im Scheitelpunkt: b = 5,50 m

Die Bögen und Versteifungsträger sind als Kästen ausgebildet. Die Bögen werden mittels eines Ver- bandes stabilisiert.

Die Brückenausstattung von 4 Lagern und 2 Übergangskonstruktionen bleibt bestehen.

Abb. 25: Variante I c.A, Längsschnitt.

(44)

Abb. 26: Variante I c.A, Draufsicht.

Abb. 27: Variante I c.A, Querschnitt Feldmitte.

3.2.7 Variante II a – Spreizbogenbrücke 45 – 182 – 45 m

Ausgehend von der Zielsetzung eine Variante als Bogenbrücke mit abgehängter Fahrbahn zu erar- beiten, wurde eine Brücke konzipiert, deren geneigte Bögen sich über das alte Widerlager Süd spreizen. Dieser Brückentyp wird daher als Spreizbogenbrücke in der weiteren Planung bezeichnet.

(45)

Die Lage der Bogenfußpunkte stellte sich dabei als entscheidendes Kriterium heraus. Im Folgenden werden die verschiedenen untersuchten Varianten näher erläutert.

Bei Variante II a werden die Bogenfußpunkte neben den Flügelwänden des bestehenden Widerla- gers angeordnet, da hier die Gründungsituation am einfachsten erscheint und der Einfluss auf das bestehende Widerlager als gering angesehen wird. Die Bögen sind als Parallelbögen vorgesehen und können neben den Wänden der Gewölbekammer nach unten geführt werden, vgl. Abschnitt 4.3 der Vorplanung.

Da die Bögen bei dieser Variante jedoch die Einflugöffnungen der Gewölbekammer verschatten, wird das Muss-Kriterium 1 „Erhalt des Fledermaushabitats“ nicht erfüllt.

Daher wird diese Variante im weiteren Bewertungsverfahren nicht weiter untersucht.

Abb. 28: Variante II a, Längsschnitt.

Abb. 29: Variante II a, Draufsicht.

(46)

3.2.8 Variante IIb.1 - Spreizbogenbrücke 28 – 212,75 - 28 m

Im nächsten Schritt wurde versucht, den Bogen so zu führen, dass eine Verschattung der Einflugöff- nungen vermieden wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Bogenfußpunkte noch weiter in den Damm verschoben werden. Die Parallelbögen verlaufen im Bereich des Widerlagers Süd seitlich neben den Flügelwänden, so dass es nicht möglich ist, die Bögen durch einen Verband im unteren Bereich zu stabilisieren, vgl. Abschnitt 4.3 der Vorplanung.

Dies hat jedoch eine sehr große Stützweite sowie sehr große Eingriffe in die Dammbauwerke zur Folge, so dass eine technisch sinnvolle Ausführung nicht mehr gegeben ist und das Muss-Kriterium 4 „Realisierbarkeit“ nicht erfüllt werden kann.

Abb. 30: Variante II b.1, Längsschnitt.

3.2.9 Variante IIb.2 - Spreizbogenbrücke 22 - 224,75 – 22 m

Die Lage der Bogenfußpunkte wird gegenüber Variante IIb.2 beibehalten. Der Bogenstich wird so vergrößert, dass die Bögen im Bereich der hinteren Widerlagerwand durch einen Verband stabilisiert werden können. Dadurch ragt der Bogenscheitel jedoch fast 10 m in das Lichtraumprofil der Luft- fahrt, vgl. Abschnitt 4.3 der Vorplanung.

Die Bögen sind als Parallelbögen vorgesehen.

Wie bei Variante IIb.1 haben jedoch die sehr große Stützweite sowie die sehr großen Eingriffe in die Dammbauwerke zur Folge, dass eine technisch sinnvolle Ausführung nicht mehr gegeben ist und das Muss-Kriterium 4 „Realisierbarkeit“ nicht erfüllt werden kann.

(47)

3.2.10 Variante IIb.3 - Spreizbogenbrücke 22 - 224,75 – 22 m

Um das Lichtraumprofil der Luftfahrt nur in einem geringen Maße zu stören, werden die Bogenfuß- punkte noch weiter auseinander geschoben, so dass die Bögen wieder oberhalb des Widerlagers mit einem Verband stabilisiert werden können, vgl. Abschnitt 4.4 der Vorplanung.

Wie bei Variante IIb.1 haben jedoch die sehr große Stützweite sowie die sehr großen Eingriffe in die Dammbauwerke zur Folge, dass eine technisch sinnvolle Ausführung nicht mehr gegeben ist und das Muss-Kriterium 4 „Realisierbarkeit“ nicht erfüllt werden kann.

(48)

3.2.11 Variante II c - Spreizbogenbrücke 62 – 136 – 62 m

Da eine Anordnung der Bogenfußpunkte hinter dem südlichen Widerlager keine wirtschaftlich und technisch sinnvolle Ausführung darstellt, wird in dieser Variante eine Anordnung der Bogenfußpunk- te möglichst nahe an der Böschung untersucht. Da die Bogenfußpunkte bei dieser Lösung jedoch im Bereich der massiven Widerlagerwand des Bestands liegen, ist der Abstand der Bogenfußpunkte auf über 40 m zu vergrößern. Der Abstand der Versteifungsträger liegt bei 16,00 m, vgl. Abschnitt 4.4 der Vorplanung.

Die Bögen und die Versteifungsträger liegen im Kreuzungspunkt in Querrichtung in einer Ebene ähnlich dem Bogenfußpunkt einer Netzwerk- oder Stabbogenbrücke. Aus der großen Spreizung der Bogenfußpunkte und gleichzeitig der Beibehaltung des oben genannten Abstands der Versteifungs- träger ergibt sich im Kreuzungspunkt ein Knick im Bogen. Um den Knick zu vermeiden, wären die Bögen so stark zu neigen, dass die Einhaltung des Lichtraumprofils der Eisenbahn nicht möglich wäre.

Da im südlichen Bereich der Überbau das Widerlager vollständig überspannen soll, ergeben sich sehr große Vorlandfelder von 63,00 m.

(49)

Abb. 33: Variante II c, Längsschnitt.

Abb. 34: Variante II c, Draufsicht.

(50)

Abb. 35: Variante II c, Übersicht Querschnitt.

3.2.12 Variante II d – Spreizbogenbrücke 60 – 140 – 60 m

Um die Schnittgrößen im Versteifungsträger in den Vorlandbereichen zu reduzieren, wurde die Vari- ante II d untersucht, bei der vom Bogenfußpunkt aus eine schräge „Stütze“ zum Überbauende ge- führt wird, vgl. Abschnitt 4.4 der Vorplanung.

Bei solchen Brückenkonzepten ist es erforderlich, dass vor und hinter dem Hauptfeld eine Anzahl durchlaufender Vorlandfelder vorgesehen werden können, um Verdrehungen über den schrägen Stützen klein zu halten bzw. um abhebende Lagerkräfte zu vermeiden.

Im Unterschied zu diesen Konzepten, sind hinter den Schrägstützen jedoch keine weiteren Vorland- felder vorhanden bzw. möglich, so dass hier der Effekt auftritt, dass durch die relativ großen Verfor- mungen des Hauptfeldes sehr große abhebende Verformungen bzw. bei Verankerung dieser Ver- formungen sehr große abhebenden Kräfte entstehen. Des Weiteren ergeben sich Probleme bei den Übergangskonstruktionen.

Die Bögen und die Versteifungsträger liegen wie bei Variante II c im Kreuzungspunkt in Querrichtung in einer Ebene, so dass sich auf Grund der großen Spreizung der Bogenfußpunkte und gleichzeitig der Beibehaltung des oben genannten Abstands der Versteifungsträger ein Knick im Bogen im Kreu- zungspunkt ergibt. Um den Knick zu vermeiden, wären die Bögen so stark zu neigen, dass die Ein- haltung des Lichtraumprofils der Eisenbahn nicht möglich wäre.

Die Bogenfußpunkte wurden bei dieser Variante wieder etwas in Richtung Damm verschoben, so dass es möglich ist, die großen Abtriebskräfte in Brückenquerrichtung, die aus der Schrägstellung der Bögen resultieren, durch ein Zugband kurz zu schließen, um geringere Kräfte über die Funda-

(51)

mente in den Baugrund abzutragen. Das Zugband besteht aus einem Stahlprofil, das die beiden Bogenfußpunkte miteinander verbindet. Das Zugband wird aktiviert, sobald die Abtriebskräfte in Qu- errichtung Verformungen in den Fundamenten hervorrufen.

Das Zugband wird bei dieser Variante im Bereich der Wände der Gewölbekammer angeordnet.

Auf Grund der relativ großen Verformungen bzw. abhebenden Kräfte, aus denen sehr aufwendige Zugverankerungen resultieren, wird das Muss-Kriterium 4 „Realisierbarkeit“ nicht erfüllt.

Abb. 36: Variante II d, Längsschnitt.

Abb. 37: Variante II d, Draufsicht.

(52)

3.2.13 Variante II e – Spreizbogenbrücke 57,50 – 145 – 57,50 m

Alternativ zu Variante II d sind hier die Bogenfußpunkte wieder weiter in Richtung Böschung verschoben worden, um Alternativen für die Anordnung des Zugbands zwischen den Bogenfußpunkten zu untersuchen, vgl. Abschnitt 4.5 der Vorplanung.

Die Anordnung der Schrägstütze bleibt beibehalten, so dass auch bei dieser Variante die sehr gro- ßen Verformungen, wie bei Variante II d bereits beschrieben, auftreten.

Auf Grund der relativ großen Verformungen bzw. abhebenden Kräfte, aus denen sehr aufwendige Zugverankerungen resultieren, wird das Muss-Kriterium 4 „Realisierbarkeit“ nicht erfüllt.

Abb. 38: Variante II e, Längsschnitt.

Abb. 39: Variante II e, Draufsicht.

(53)

3.2.14 Variante II f - Spreizbogenbrücke 63 – 124 – 63 m

Da der Knick im Bogen in gestalterischer Hinsicht als nicht vertretbar angesehen wurde, liegen die Bögen und Versteifungsträger bei dieser Variante im Kreuzungspunkt in Querrichtung nicht in einer Ebene. Die Bögen sind nun insgesamt zueinander gekippt. Um den Fahrbahnquerschnitt nicht unnö- tig zu verbreitern, beträgt der Achsabstand der Versteifungsträger weiterhin 16,00 m. Der Achsab- stand der Bögen im Kreuzungspunkt beträgt ca. 21,15 m, vgl. Abschnitt 4.5 der Vorplanung.

Damit die Hänger alle in einer Ebene liegen, können die Hänger nicht mehr direkt an den Verstei- fungsträger angeschlossen werden. Vielmehr werden außen am Versteifungsträger Kragarme in Verlängerung der Querträger angeordnet, an denen die Hänger angeschlossen werden. Da die Querträgerhöhe durch die OK-Schiene und OK-Lichtraumprofil der Schifffahrt sehr eingeschränkt wird, und die Stützweite der Querträger von Hänger zu Hänger deutlich größer als bei den bisher untersuchten Varianten ist, ist eine Anordnung eines Hängers an jedem zweiten Querträger vorgesehen.

Die Richtung Überbauende laufende „Schrägstütze“ wurde nicht mehr angeordnet, so dass sich bei dieser Variante wieder relativ große Vorlandfelder wie bei Variante II c ergeben.

Da bei dieser Variante durch die geneigten Hänger das Lichtraumprofil des Geh- und Radwegs nicht eingehalten werden kann, wird das Muss-Kriterium 3 „Nutzung im Brückenquerschnitt“ nicht eingehalten.

Abb. 40: Variante II f, Längsschnitt.

(54)

Abb. 41: Variante II f, Draufsicht.

3.2.15 Variante II g - Spreizbogenbrücke 36,20 – 178 – 36,20 m

Der Querschnitt der Variante II f und die Achsabstände der Versteifungsträger sowie die Neigung der Bögen bleiben erhalten.

Um die Stützweite der Vorlandfelder und auch die Gesamtverformungen der Fahrbahn zu verringern, wird bei dieser Variante eine Zwischenunterstützung vorgesehen, die orthogonal an die Verstei- fungsträger geführt wird, vgl. Abschnitt 4.5 der Vorplanung.

Die Stützen werden durch einen Querriegel verbunden, der die Fahrbahn unterstützt, so dass die Schnittgrößen der Vorlandfelder reduziert werden. Die bei dieser Variante vorliegenden Stützweiten- verhältnisse wurden so optimiert, dass trotz der Zwischenunterstützung der Vorlandfelder keine abhebenden Kräfte an den Endauflagern entstehen.

Der Geh- und Radweg auf der westlichen Seite wird außerhalb der Versteifungsträger angeordnet.

Da bei dieser Variante durch die geneigten Hänger das Lichtraumprofil des Geh- und Radwegs nicht eingehalten werden kann, wird das Muss-Kriterium 3 „Nutzung im Brückenquerschnitt“ nicht eingehalten.