HEBEBRÜCKE

Die Erfindung betrifft eine Hebebrücke zum Ueberbrücken eines Gewässers nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Brücken sind bei Hochwasser oft Ursache für Ueberschwemmungen. Sie bremsen und stauen den Wasserlauf so, dass Dämme überspült werden. Es gibt Möglichkeiten, diese Brücken mit Motoren aus der Lagerung weg zu bewegen durch Heben oder Drehen, um dem Wasser freien Durchlass zu geben. Diese Brücken benötigen eine aufwendige Technik, Elektromotoren, Steuerung, Stromversorgung usw. Gerade im Katastrophenfall aber versagen derartige Konstruktionen oft.

Th. Landsberg beschreibt im Jahre 1907lm "Handbuch der Ingenieurwissenschaften, Band 2, Seite 24 eine Hebebrücke. Beim Erreichen des Hochwasserstandes wird über eine Zuleitung Wasser abgezweigt und in einen Brunnen geleitet. Im Brunnen selbst befindet sich ein Schwimmer. Wenn der Schwimmer angehoben wird, so hebt er über ein Gestänge die Brücke an.

Aus BE 391 568 ist eine Brücke bekannt, bei welcher Wasser in einen Tank gefüllt wird. Das Gewicht des gefüllten Behälters dient dem Absenken der Brücke. Zum Anheben wird das Wasser aus dem Behälter herausgepumpt und wieder in den Kanal abgelassen. Die Behälter haben daher ebenfalls eine Art Schwimmerfunktion.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hebebrücke zu schaffen, welche bei Eintreten eines Hochwassers automatisch und unbeaufsichtigt aus der normalen Gebrauchslage in eine Hochwasserlage gehoben wird und das ganze Bett des Fliessgewässers für das Hochwasser frei gibt. Dabei soll nur einfachste Technologie verwendet werden, damit diese Hebebrücke auch an abgelegenen und unbeaufsichtigten Orten verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemässe Brücke wird nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen in schematischer Ansicht:

• Figur 1 eine erste Version einer zweiteiligen Hebebrücke im Querschnitt;
• Figur 2 eine zweite Version einer zweiteiligen Hebebrücke im Querschnitt;
• Figur 3 eine dritte Version einer zweiteiligen Hebebrücke im Querschnitt;
• Figur 4 eine einteilige Hebebrücke im Querschnitt;
• Figur 5 eine Aufsicht auf eine Hebebrücke nach Fig. 4 und
• Figur 6 eine perspektivische Teilansicht einer in einen Hochwasserdamm eingelassenen Hebebrücke.

Das Grundprinzip der Hochwasserfunktion aller verschiedenen Varianten der erfindungsgemässen Hebebrücke ist dasselbe und aus der Figur 1 gut ersichtlich. Kernstück sind Wasserfassungen in Form von seitlichen Oeffnungen 1 im Wasserdamm. Diese Oeffnungen sind auf einer bestimmten Höhe, entsprechend dem massgebenden, beginnenden Hochwasserstand, angebracht. Hinter diesen Oeffnungen befindet sich ein Schacht. In diesem Schacht befinden sich bewegliche Wassertanks 2. Sobald ein Hochwasser eine vorbestimmte kritische Höhe erreicht, strömt Wasser aus dem Bett durch die seitlichen Oeffnungen 1 in die beweglichen Wassertanks 2. Die Wassertanks 2 sind mit um Schwenklager 9 schwenkbaren Brückenteilen mittelbar oder unmittelbar wirkverbunden. Im leeren Zustand haben die Tanks 2 beispielsweise ein Gewicht, welches etwa 80% des Brückengewichtes betragen. Sobald nun Wasser in die Tanks 2 fliesst, werden sie bald schwerer als die Brückenteile und heben diese. Die Tanks 2 können sich in den Schächten soweit nach unten bewegen, dass sie die Hebebrücke einseitig heben und dadurch um eine Schwenkachse schwenken, oder als Ganzes beidseitig in die Höhe heben können. Die angehobene Brücke lässt nun dem Hochwasser freien Lauf im ganzen Bett. Wenn das Hochwasser vorbei ist, wird das Wasser aus den Tanks 2 abgepumpt oder durch in jedem Tank 2 angeordnete Auslassöffnungen abgelassen. Somit sind die Tanks wieder leichter als die zugehörenden Brückenteile und diese schwenken sich durch ihr Eigengewicht von selbst wieder in die Gebrauchslage. Im Falle, dass die Brücke tiefer liegt als der obere Rand der anschliessenden Hochwasserdämme, so können die einseitig angehobenen Brückenteile in der Hochwasserstellung gerade die Lücke im Hochwasserdamm verschliessen. Dies ist aus Figur 6 ersichtlich. Dabei weist der Hochwasserdamm H eine Lücke L auf, in welcher die Brücke angeordnet ist um das Gewässer zu überbrücken. Ein Brückenteil 8 ist um ein Schwenklager nach oben geschwenkt und verschliesst dabei die Oeffnung L im Hochwasserdamm H. Am Brückenteil 8 können Abdeckbleche 81 angeordnet sein, welche die schmalen Spalte zwischen Brückenteil und dem Damm abdichten. In diesem Zustand ragen höchstens noch kleine Widerlager 82 in den erweiterten Hochwasseraum.

In der Version nach Figur 1 handelt es sich um eine Zugbrücke mit den Tanks 2 an Kabel oder Ketten, welche je über ein Umlenkrad 5 auf einem fest installierten Masten 6 führt und mit den Brückenteilen 8 verbunden ist. Die Brückenteile 8 werden bei gefüllten Tanks 2 einseitig angehoben und die Brückenplatte somit aus der Gebrauchslage in eine Hochwasserlage geschwenkt.

In der Version nach Figur 2 bestehen die Brückenteile 8 aus einer Trägerkonstruktion, welche nach dem Prinzip einer Schaukel funktionieren. Die Trägerkonstruktion ist ragt einerseits über das Gewässer und andererseits als Betätigungsarm auch über den Bereich der Tanks 2. Ein Schwenklager 9 befindet sich dazwischen und bildet die Schwenkverbindung und die Lagerung am Damm. Die Tanks 2 hangen direkt Betätigungsarm am einen Ende der Brückenteile 8. Beim füllen Tanks wird ein Drehmoment um das Schwenklager auf jeden Brückenteil 8 ausgeübt. Der Brückenteil schenkt um das Schwenklager in die Hochwasserlage. Diese Version benötigt keine fest installierten Masten 6 und keine Umlenkräder 5.

Die Version nach Figur 3 funktioniert nach dem Prinzip der Drehmomentschaukel. Dabei sind die Tanks 2 starr verbunden mit den Brückenteilen 8 und zusammen mit diesen um die Schwenklager auf dem Damm schwenkbar. Wenn die Tanks 2 mit Wasser gefüllt werden, erzeugen sie ein Drehmoment um die Schwenkachse, welches genügt, um die Brückenteile einseitig anzuheben und in die Hochwasserlage zu schwenken.

In Figur 4 ist eine einteilige Hebebrücke gezeigt. Eine Fahrbahn 2, 2' ist durch ein Bachbett 10 unterbrochen. Ein Gewässer hat im Bachbett 10 normalerweise einen Normalwasserstand 11. Ein Brückenelement 30 mit einer Fahrbahn 31 ist an einem Hebemechanismus 40 aufgehängt, überspannt das Bachbett 10 und liegt normalerweise beiderseits des Bachbettes auf Widerlagem 32, 32' auf. Auf jeder Seite, ausserhalb dem Bachbett 10 stehen Masten oder Pylons 41, 41'. Am oberen Ende jedes Pylons befindet sich je ein Umlenkrad 42, 42'. Ausserhalb dem Bachbett 10 ist ein Schacht 50 in den Boden eingelassen. Der Schacht 50 ist mit einem Zulauf 51 mit dem Bachbett 10 verbunden. Der Zulauf 51 ist an seiner Oeffnung im Bereich des Bachbettes vorteilhafterweise mit einem Rechen oder Gitter 52 gegen Einströmen von Schwemmgut geschützt. Er befindet sich auf einer vorbestimmten Höhe des Wasserstandes, ab welchem eine Heben der Brücke erfolgen soll. Entsprechend etwas weniges tiefer liegt die Mündung des Zulaufes in den Schacht 50. Ein Schieber 53 gibt im Normalzustand den Zulauf für einfliessendes Wasser frei. Der Schacht 50 weist an seiner tiefsten Stelle einen Auslass 55 auf, durch welchen eingeströmtes Wasser wieder abgelassen werden kann. Im Schacht 50 befindet sich ein oben offener Tank 46, welcher im Schacht 50 von einem oberen Normalzustand in einen unteren Absenkzustand verschiebbar ist. Der Tank 46 ist über eine Bremse 47 gegen den Schachtboden abgestützt. Die Bremse 47 kann ein teleskopischer Hydraulikzylinder oder eine Gasfeder oder dergleichen sein. Sie hat nur die Aufgabe, eine zu schnelles Absinken des Tankes 46 zu verhindern. Der Tank 46 ist an seiner tiefsten Stelle mit einer verschliessbaren Ablassöffnung 46 versehen. Am Tank 46 befindet sich eine Verankerung 45 für ein Seilzug 40. Der Seilzug 40 führt von der Verankerung 45 am Tank 46 aufwärts, über das erste Umlenkrad 42 auf dem ersten Pylon 44, dann abwärts und um eine erste Umlenkrolle 43 im Bereich des Endes des Brückenelementes 30 auf der einen Seite des Bachbettes 10, dann parallel zur Fahrbahn 31 auf die andere Seite des Bachbettes 10, wiederum um eine zweite Umlenkrolle 43' am anderen Ende des Brückenelementes 30, dann nach oben und um eine zweites Umlenkrad 42' oben auf dem zweiten Pylon 41' und wiederum nach unten, wo es in einer Verankerung 45' fest mit dem Untergrund verbunden ist. Diese Führung des Seilzuges 44 entspricht dem Prinzip eines Flaschenzuges. Somit bestimmt die gewünschte Hebehöhe und das Eigengewicht der Hebebrücke die Grösse des Tankes 46 und die Länge des möglichen vertikalen Verschiebeweges des Tankes 46 im Schacht 50.

Im Normalfalle, bei einem Wasserstand unterhalb des Hochwasserstandes liegt die Hebebrücke auf den Widerlagern 32, 32' beidseits des Bettes 10 auf. Der Tank 46 ist leer und in seiner oberen Lage gehalten durch das Eigengewicht der Hebebrücke. Die Brücke ist im Gebrauchszustand und kann befahren und begangen werden. Wenn nun der Wasserstand im Gewässer steigt, erreicht er einmal die Höhe des Zulaufs 51, respektive des Gitters 52. Von diesem Moment an strömt Wasser durch das Gitter 52, durch den Zulauf 51 in den Tank 46. Sobald der Tank 46 eine bestimmte Menge Wasser enthält, so senkt er sich im Schacht 50 nach unten und zieht gleichzeitig das Brückenelement 30 zwischen den Pylons 42, 42' nach oben. Da immer noch Wasser nachfliesst, sinkt der Tank 46 schneller. Der Schieber 53, welcher im Ruhezustand auf dem oberen Rand des Tankes aufliegt, senkt sich mit nach unten und verschliesst die Einlassöffnung des Zulaufs 51 und es fliesst kein Wasser mehr nach. Der Tank 46 senkt sich im Schacht 50 weiter nach unten, wobei seine Bewegung durch die Bremse 47 soweit verzögert wird, dass kein abruptes Stoppen bei Erreichen des Schachtbodens vorkommt. Der Weg im Bachbett für das Hochwasser ist nun völlig frei und nicht mehr durch die Brücke behindert, falls das Hochwasser zu stark anstelgt. Wichtig ist, dass kein Brückenunterbau je ins Hochwasser eingetaucht ist und das Gewässer staut.

Wenn nun der Wasserstand wieder sinkt, so ist es empfehlenswert, die Brücke erst wieder für den Verkehr freizugeben, wenn sie und das Bachbett von allfälligen Gefahren, wie mitgeschleift Bäume oder Steinbrocken befreit und gesichert ist. Dann wird bewusst der Auslauf 57 manuell oder mit Fernbedienung geöffnet und das Wasser im Tank 46 kann durch den Auslass 55 aus dem Schacht abfliessen. Dabei steigt der Tank entsprechend der abgelassenen Menge Wasser relativ langsam im Schacht 50 in die Höhe und das Brückenelement 30 senkt sich wieder auf die Widerlager 32, 32'. Die Hebebrücke ist wieder benützbar. Es ist offensichtlich, dass der Tank 46 auch mittels einer Pumpe langsam leergepumpt werden kann. Dies erübrigt die Anordnung der Auslasses 55 und der Auslaufs 57. Weitere Verbesserungen bestehen in der Anordnung von Anschlagdämpfern 49, 49' im oberen Bereich der Pylons 41, 41', welche ein sauberes Anliegen der Hebebrücke 30 im gehobenen Zustand garantiert. Der Hebevorgang der Brücke über den Seilzug 44 kann zusätzlich mit einer Verkehrssignalisation, beispielsweise einer Schranke, kombiniert werden.

In der Figur 5 ist die Anordnung einer Hebebrücke 30 gemäss der vorigen Beschreibung in schematischer Aufsicht dargestellt. Im Bachbett 10 fliesst das Gewässer in Richtung F. Beidseits des Bachbettes sind am Ufer je zwei Pylons 41 angeordnet. Auf einer Seite des Bachbettes 10 befindet sich der Schacht 50 mit den beweglichen Tank 46 darin. Der Tank 46 ist über die beidseitigen Seilzüge 44 über die Umlenkräder 42, 42' an den Pylons und die Umlenkrollen am Brückenelement 30 wirkverbunden. Die Wasserfassung für den Zulauf 51 ist normalerweise im Bereich der Brücke selbst angeordnet. Im dargestellten Beispiel ist sie im Abstand von der Hebebrücke etwa parallel zur Strömung des Gewässers gegen die Strömungsrichtung, das heisst, Flussaufwärts im Bereich des beginnenden Hochwasserstandes angeordnet. Dort befinden sich auch der Rechen oder das Gitter 51 für die Fassung des Wassers. Diese flussaufwärts vorgezogene Fassung des Betätigungswassers bei Erreichen des Hochwasserstandes kann somit zu einer etwas früheren zeitlichen Erfassung des Hochwassers genutzt werden. So lässt sich die Hebebrücke bereits mit einer zusätzlichen Vorwamzeit heben. Dies senkt die Gefahr von durch die Verengung wegen der Brücke hervorgerufenen Ueberschwemmungen nochmals.