Bruer/Generelt
__NUMBEREDHEADINGS__
Innledning
Jernbanebruer er alle bruer som bærer jernbanetrafikk. Ca 1 % av Jernbaneverkets linjenett går på bruer. Det finnes ca 2850 jernbanebruer i Norge (1999). For enkelte brutyper brukes egne betegnelser, alt etter bruas karakter og formål.
Ei lengre bru over en dalsenkning kaller vi gjerne en viadukt (figur 1). Den består som regel av mange, relativt korte spenn. Ei bru som fører en vei over jernbanelinjen kaller vi ei overgangsbru. Overgangsbru er vist i figur 2. Føres vei eller gangbane under jernbanen kaller vi det en undergang, se figur 3.
Ei lita bru i ett spenn, utført i betong eller murverk, og som ligger helt overdekket i en fylling, kalles en kulvert dersom lysåpningen er minst 2 meter bred (er åpningen mindre kaller vi det en stikkrenne). Bruer lages i dag av armert betong, stål eller kombinasjon av disse materialene (samvirkekonstruksjoner).
I jernbanens første tid ble også mange bruer bygd av tre. I dag har vi ingen slike bruer.
Landkar og søyler/pilarer med fundamenter betegner vi som bruas underbygning. De ble tidligere som regel murt i granitt. I dag blir de nesten uten unntak støpt i betong.
Har man god byggegrunn kan landkar og pilarer fundamenteres direkte. Fundamentet er da gjerne en betongplate som må føres så dypt at det ikke er fare for telehiv.
Er byggegrunnen dårlig kan det være nødvendig å fundamentere på pæler. Pælene kan være spissbærende (rammes til fjell eller til et tilstrekkelig bæredyktig lag) eller såkalt svevende pæler (står på friksjonen mellom pælen og omkringliggende jordart). Materialet i pælene er som regel betong eller stål eller en kombinasjon av disse. Tidligere ble det også brukt trepæler. Trepæler må i sin helhet ligge under grunnvannstand for ikke å råtne.
Landkar består som regel av en frontmur og to vingemurer, en på hver side. Frontmuren er forsynt med en opplageravsats hvor bruspennet er opplagt, og fortsetter ovenfor opplageravsatsen med en bakmur som skal holde på fyllingen. Vingemurene avsluttes øverst med en kantstein eller gesims som holder ballasten på plass sideveis. Landkar for eldre stålbruer har en bakmur som avsluttes med en landkarsville. Denne danner opplegg for skinnene ved overgang fra landkar til bruspenn.
Med bruas overbygning mener vi selve bruspennets bærende konstruksjon. Overbygningen kan utføres i stål, armert betong eller spennbetong. Tidligere ble det også bygget hvelvbruer i granitt eller uarmert betong. Mange av disse er fortsatt i bruk.
For prosjektering og bygging av bruer anvendes teknisk regelverk JD525 ”Bruer. Regler for prosjektering og bygging”.
Massivbruer
Massivbruer brukes gjerne som en fellesbetegnelse på bruer utført i stein og betong. Ved massivbruer er det ofte ikke noe naturlig skille mellom bruenes over- og underbygning, idet brua ofte er utført sammenhengende av et og samme materiale fra nederst til øverst.
Massivbruer av stein eller uarmert betong ble bygd som hvelvbruer. Slike hvelvbruer finnes i alle størrelser. I dag bygges ikke slike bruer lenger. Årsaken er at de er mer kostnadskrevende å bygge enn bruer i armert- eller spennarmert betong.
Betongbruer
Armerte betongbruer har overtatt nesten hele brumarkedet. De er som oftest svært konkurransedyktige i pris sammenlignet med bruer i andre materialer. Blir de konstruert og bygd på en riktig måte samt skikkelig vedlikeholdt, vil de ha en levetid på minst 100 år. Dessverre finnes det eksempler på dårlig utførte bruer i tiden før ca.1980, som allerede etter 20 år krever betydelig vedlikehold og reparasjoner.
Alle betongbruer bygges med gjennomgående ballast. Ballasten blir lagt på bruene for å muliggjøre en justering av sporet.
Bruoverbygningen utføres nesten alltid kontinuerlig, dvs. uten fuger, selv om brua strekker seg over mange støtter.
Stålbruer
Ståloverbygningens utforming avhenger av spennvidden og forholdene på stedet. Kortere bruer ble tidligere utført som bjelkebruer av helvalsede bjelker. De består av to bjelker forbundet med en tverravstiving, eller de ble bygd som tvillingbærere med to bjelker under hver skinne, altså fire bjelker i alt. Disse småbruene i ett spenn blir etter hvert skiftet ut med prefabrikerte betongtrau som gir mulighet for gjennomgående ballast og enkel sporjustering.
Ved noe større spennvidder strekker de helvalsede bjelkene ikke til og man bygger da opp bjelketverrsnittt av plater og eventuelt vinkelstål til såkalte platebærere. Eldre platebærere er bygd opp av plater og vinkelstål, forbundet med klinkede nagler. Nyere platebærere er nesten alltid sveiset, og man kan sløyfe vinkelstålene. Platebærere er brukt ved spennvidder inntil 36 m.
Ved større spennvidder er det vanlig å utføre bruene som fagverksbruer. Det finnes stålbruer i fagverkskonstruksjon med spennvidder inntil 67 meter i det norske jernbanenettet.
Ved riktig store spenn kan en buebru bli aktuelt. Buebruer kan utføres som platebærer eller fagverk.
På landkar og pilarer hviler hovedbærerne på opplagere. For alle bruer hvor ståloverbygningen i brua er utført etter bjelkeprinsippet, skal lageranordningen være utformet slik at den holder bærerne på plass og samtidig gjør det mulig for dem å forandre lengde etter som temperaturen skifter. Det siste er nødvendig for å unngå ekstra påkjenninger i så vel ståloverbygningen som i landkar og pilarer. Likeledes må lageranordningen tillate fri nedbøyning av bærerne på grunn av belastningen på brua.
Lengdeforandringen av en brubjelke av stål som er fritt opplagt er den samme som for skinner. Bevegelsen foregår helt og holdent i den ene ende av brua, hvor bruspennet hviler på bevegelige lagere. I den andre ende skal det være innlagt faste lagere.
Jernbanebruer i kun stål bygges alt sjeldnere. Bruer med direkte skinnebefestigelse utgjør et fast punkt på linjen og er derfor en ulempe da de vanskeliggjør justering av sporet. Dessuten blir en ren stålkonstruksjon satt i svingninger ved togpasseringer og utstråler støy som er uønsket.
Samvirkebruer
Med samvirkebruer forstås bruer som er utført i to ulike byggematerialer som virker sammen med hensikt å ivareta den påvirkning som konstruksjonen blir utsatt for. Som regel består ei samvirkebru av en stålkasse med et armert betongdekk på toppen. Krefter overføres mellom stålet og betongen ved at det på toppen av stålbjelkene er påsveist dybler av stål som blir innstøpt i betongdekket. Ovenpå dekket legges ballast. Pr. 1999 finnes det kun ei slik bru ved Jernbaneverket. Det er Bremsa bru på Vestfoldbanen.
Denne brutypen egner seg godt der grunnforholdene er slik at fundamenteringen blir kostbar. Ei tilsvarende bru i spennbetong vil bli mye tyngre og vil derfor kreve mer omfattende fundamentering. Dessuten blir stillasjekostnadene kraftig redusert idet stålkassens lengdeseksjoner sveises sammen bak det ene landkaret og skyves på plass til sin endelige posisjon.
Spor på bruer
Spor på bruer med gjennomgående ballast
På bruer med gjennomgående ballast anvendes samme sporkonstruksjon som i sporet på begge sider av brua bortsett fra at svillene evt. skal påmonteres ledeskinner. Sporveksler skal ikke plasseres på bruer pga. avsporingsfare.
For å oppnå tilnærmet lik elastisitet i sporet, bør det anvendes samme ballastprofil som for sporet utenfor brua. Avstanden fra overkant laveste skinne til overkant brutrau skal være minimum 750 mm. Eldre bruer kan være bygd med mindre ballasttykkelse. Dette må man være oppmerksom på under svillepakking, slik at man ikke går så dypt ned med redskapene at man skader ballastkanten eller brudekket.
På bruer med gjennomgående ballast og total lengde større enn 30 m skal det være ledeskinner. Ledeskinnene skal tjene som sikring ved avsporing.
På bruer med gjennomgående ballast og dilatasjonslengde større enn 120 m skal det være glideskjøter for å ta opp horisontal bevegelse pga temperaturforandringer og toglaster. Hvilken type glideskjøt som skal anvendes er avhengig av maksimal lengdeendring over dilatasjonslengden.
Regelverk for spor på bruer med gjennomgående ballast finnes i JD530 kap 11, avsnitt 2.
Spor på stålbruer uten ballast
På bruer hvor det ikke er anordnet ballast skal det ved sporfornyelse og nyanlegg anvendes skinneprofil S49 eller større. Skinneprofilet på slike bruer skal være likt eller større enn skinneprofilet i sporet på begge sider av brua. Sporveksler skal ikke plasseres på bruer.
På korte bruer (uten skinnskjøt på brua) anvendes det normalt samme skinnebefestigelse som i de tilsluttende spor. På større bruer skal det anvendes en befestigelse som tillater en lengdebevegelse av skinnene uavhengig av bruas bevegelse, slik at skinnene ikke følger med når brua forandrer lengde på grunn av veksling i temperaturen. På store stålbruer (dilatasjonslengde over 100 m) skal det normalt være glideskjøtkonstruksjon ved bruas bevegelige lager. Det forutsettes da at skinnene følger stålkonstruksjonens bevegelse ved temperaturvariasjoner og togbelastning.
Regelverk for spor på stålbruer uten ballast finnes i JD530 kap 11, avsnitt 3.
Litteraturhenvisninger
1. Banedata’94. Norsk Jernbaneklubb 1994.
2. Modernisering av Vestfoldbanen. Formingsveileder. Jernbaneverket Utbygging 1999.