Was ein Brückenpfeiler alles aushalten muss

Wenn der Alpenrhein Hochwasser führt, ist die Belastung für Brückenpfeiler gross. Starke Strömungen oder Verklausungen durch Schwemmholz dürfen die Stabilität eines Brückenpfeilers jedoch nicht beeinträchtigen. Ein spannendes Video der Rhesi Modellversuche an der TU Wien zeigt auf, wie viel ein Brückenpfeiler aushalten muss und was bei Hochwasser unter Wasser passiert

Im wasserbaulichen Versuchslabor der TU Wien wurde ein Pfeiler der Brücke Oberreit-Meiningen im Massstab 1:30 nachgebaut. Anhand von verschiedenen Hochwassersituationen im Modell hat man herausgefunden, wie der Brückenpfeiler am besten gesichert werden kann und was genau passiert, wenn sich Schwemmholz am Brückenpfeiler ansammelt.

So sicher müssen Brücken sein
Das Hochwasserschutzprojekt Rhesi ist grundsätzlich auf ein sogenanntes HQ300 ausgelegt. Das ist ein Hochwasser mit einem Abfluss von 4’300 Kubikmetern pro Sekunde resp. ein so grosses Hochwasser, dass es statistisch gesehen nur alle 300 Jahre vorkommt. Für Brückenpfeiler gelten jedoch andere Massstäbe. Sie müssen auch grösseren Abflussmengen, ja sogar sogenannten Extremhochwasser, standhalten. Dafür sind zusätzlich Sicherungsmassnahmen notwendig.

Ursprünglich war angedacht, die Pfeiler mit Bohrpfählen zu sichern. Die Modellversuche haben aufgezeigt, dass sich ein Blockteppich mit Wasserbausteinen besser eignet und dabei auch kostengünstiger ist. Ein birnenförmiger Blockteppich mit Wasserbausteinen wird um den Brückenpfeiler herum angelegt. Im Oberwasser, das heisst vorne, wo die Beanspruchung des Brückenpfeilers sowie der Flusssohle am grössten ist, ist der Blockteppich breiter, und besteht aus drei Lagen Wasserbausteinen die 2-3 Tonnen wiegen. Ab der Mitte des Brückenpfeilers wird der Blockteppich schmaler, ist zweilagig und mit 1-1.5 Tonnen schweren Wasserbausteinen versehen.

Die Kraft des Wassers – eindrückliches Video

Im Modellrhein in Wien können verschiedene Hochwassersituationen nachgestellt werden. Während bei einem HQ 1 (kleines Hochwasser) rund um den Brückenpfeiler noch nicht viel zu sehen ist, ist bei einem HQ 100 unter Wasser bereits einiges los. Sand und Kies wandern wie Dünen und können so dafür sorgen, dass auch die Wasserbausteine des Blockteppichs in Bewegung geraten. Die Situation wird durch eine simulierte Verklausung am Brückenpfeiler noch verschärft. Des Rheinholzers Glück ist des Wasserbauingenieurs Herausforderung. Wenn der Rhein viel Schwemmholz mit sich bringt, kann dieses an Brückenpfeilern hängen bleiben. Eine Verklausung entsteht und beeinflusst die Strömung des Wassers. Sie wird nach unten hin verstärkt und belastet so den Brückenpfeiler und die Flusssohle zusätzlich.

Die Erkenntnisse aus den Modellversuchen halfen dabei, den birnenförmigen Blockteppich mit Wasserbausteinen zu entwickeln und sukzessive zu optimieren. So kann sichergestellt werden, dass die Brückenpfeiler im Rhein auch bei Extremhochwasser stabil und sicher stehen und die Bauwerkssicherheit gewährleistet ist.

00:06 – 00:18, HQ 1, 60-fache Geschwindigkeit
00:19 – 00:33, HQ 5, 60-fache Geschwindigkeit
00:34 – 01:20, HQ30, 60-fache Geschwindigkeit mit und ohne Zeitraffer, abwechselnd
01:21 – 02:17, HQ100, 60-fache Geschwindigkeit
02:18 – 04:00, HQ 300, 60-fache Geschwindigkeit
04:01 – 05:44, EHQ, 60-fache Geschwindigkeit
04:55 – 06:09, HQ 300, 60-fache Geschwindigkeit
06:10 – 06:35, HQ100, 60-fache Geschwindigkeit