C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 6 51Direct ten zuiden van de A15 ligtin het Amsterdam-Rijnkanaal hetcomplex van de Prins Bernhard-sluizen (foto 1). De constructievan de sluizen en bijbehorendegeleidewerkenstrektzichinnoor-delijke richting uit tot ruim voor-bij de geplande ligging van deBetuweroute. De onderbouw vande nieuwe spoorbrug valt hier-door in deze constructies. Bij debouw van het sluizencomplex,omstreeks 1950, is hiermee uiter-aard geen rekening gehouden.De strakke bundeling met de A15had tevens tot gevolg dat er terhoogte van het kanaal geen ruim-te meer beschikbaar was voor deparallelaanentennoordenvandeA15 gelegen Grotebrugse Grint-weg. Deze weg moest daardoor innoordelijke richting worden ver-schoven. Als gevolg daarvan wasook een nieuwe verkeersbrugover het kanaal, op het sluizen-complex noodzakelijk.De plannen voor de bruggenhebben een tijdspanne van zevenjaar doorlopen (schetsontwerp totstart bouw), waarin de ontwerp-uitgangspuntenenrandvoorwaar-den regelmatig zijn bijgesteld. Delaatste ingrijpende wijziging da-teertvanbegin1999,waardoorhetuiteindelijke ontwerp toch nogonder grote tijdsdruk tot stand isgekomen.Gedurendehetontwerpproceszijndiverse varianten beschouwd,waarbij de ontwerpen van zowelspoor- als verkeersbrug altijd als??n geheel zijn behandeld.S i t u a t i eHet Prins Bernhardsluizencom-plex bestaat uit een tweetal sluis-kolken, waarvan de oostelijke meteen vrije doorvaartbreedte van24 m geschikt is voor vierbaks-duwvaart.Dewestelijkekolkheefteen beperktere vrije doorvaart vancirca 18 m. Tussen beide sluis-kolken ligt een sluiseiland dat tennoorden van de A15 bestaat uiteen kistdamconstructie met eenbreedte ter hoogte van de sluis-kolken van circa 32,5 m. Dit deelvan het sluiseiland vormt teza-men met de aan beide oevers aan-wezige geleidewerken de zoge-noemde fuikconstructies, die hetscheepvaartverkeer van het bredekanaal naar de veel smallere sluis-kolken moeten geleiden.Bouwen binnen de invloedszonevan de fuikconstructies is aanstrenge eisen gebonden. Het Am-sterdam-Rijnkanaal is een hoofd-transportroute voor de scheep-vaart, waarin stremming slechtsbeperkt mogelijk is. Voor de wes-telijke sluiskolk waren, in overlegmetdebeheerder(Rijkswaterstaat,dienstkring Amsterdam-Rijnka-naal) incidenteel langere strem-mingen toelaatbaar. De bredereoostelijke sluiskolk moest echterte allen tijde beschikbaar blijvenvoor de vierbaksduwvaart, zodatalle werkzaamheden tussen descheepvaartbewegingendoormoes-ten worden uitgevoerd.Alleen voor uitzonderlijke werk-zaamheden was een in omvangbeperkte stremming bespreek-baar, maar deze moest ruim vantevoren worden aangevraagd enrichting scheepvaartverkeer wor-den gepubliceerd.Op het kanaal heerst een beheer-regime met wisselende water-standen, gekoppeld aan die op deLek bij Wijk bij Duurstede. DeBruggen over Amsterdam-Rijnkanaal (1): variantenstudieSporen overbruggen sluizen*) Beide auteurs zijn werkzaam bij Royal Haskoning, waar de Weger thans onderdeel van uitmaakt.ir. F.H.M. Scholten en ir. G. de Vos, Grontmij ? de Weger VoF*)Twee van de meest in het oog springende bruggen in de Betuweroute bevin-den zich ter plaatse van de kruising met het Amsterdam-Rijnkanaal. Door destrakke bundeling met de A15 ontstond bij deze kruising een complex en uit-dagend probleem. In dit artikel wordt ingegaan op de ontwerpgeschiedenisen het uiteindelijke ontwerp. In het volgende artikel komen het constructiefontwerp en de uitvoering aan bod van zowel de spoorbrug als de direct daar-naast liggende brug voor lokaal verkeer.1 | Situatie begin 2003foto: De Jong LuchtfotografieC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 652waterstanden kunnen daarbij va-ri?ren tussen NAP +1,70 m enNAP +5,45 m. Het kanaal is terplaatse van de kruising met deBetuweroute op de waterlijn ge-meten circa 125 m breed.Door de aanwezigheid van eenindustriespoorlijn aan de west-zijde van het kanaal en de beno-digde oeverbreedte is uiteindelijkeen brug ontstaan met een totaledeklengte van 210 m.V o o r o n t w e r pDe eerste ontwerpen van de beidebruggen zijn gemaakt in 1994. Opdat moment gold als uitgangs-punt in verband met kostenbe-heersing: zo economisch moge-lijk ontwerpen. Voor extra kostenten behoeve van vormgevingsas-pecten was beperkt ruimte. Uit-gangspunt voor de spoorcon-structie was spoor in ballastbed,overeenkomstig de gehele Betu-weroute.NaeenglobalevoorstudieisinhetVoorontwerp een spoorbrug ont-worpen met vier overspanningenvan maximaal 48 m. Het dekwordt gevormd door een dubbel-sporige trogligger, met stalenhoofdliggers (hoogte ca. 4,5 m) enmet een betonnen dek en wanden(fig. 2 en 3a). De brugdelen zijnstatisch bepaald ontworpen enwordenondersteunddoor kanaal-pijlers, bestaande uit een wand-constructie op een op palen ge-fundeerde betonsloof. De eiland-pijler is ontworpen als dooscon-structie.De verkeersbrug in het eersteontwerp heeft gelijke overspan-ningen als de spoorbrug, maar isopgebouwduiteendekvangepre-fabriceerde voorgespannen rail-profielen met een hoogte van2100 mm en een druklaag van230 mm. In hoofdlijnen komt deonderbouw van de verkeersbrugovereenmetdievandespoorbrug.Uit de voorstudie is gebleken datbeide oplossingen zouden leidentot de goedkoopste oplossing,waarbij in beschouwing is geno-men dat het hier een locatie be-treft die uitstekend bereikbaar isvoor zware en grote elementen:hetkanaalisimmersvlakbij.Doorde grote mate van prefab (zowelbeton als staal) zou de stremmingvan het sluizencomplex gemini-maliseerd worden.V a r i a n t e n s t u d i eIn een aansluitende varianten-studie, uitgevoerd in september1997,isonderzoekgedaannaardemogelijkheden om de construc-tiehoogte te beperken. Met namevanuit de gezichtspunten vanlandschap en vormgeving be-stond veel weerstand tegen degrote constructiehoogte uit hetVoorontwerp die beide bruggenkenmerkte. In deze variantenstu-die zijn naast het hierboven om-schreven ontwerp nog drie moge-lijkheden voor de spoorbrug on-derzocht:? variant B (fig. 3b): kortereoverspanning boven de vaar-route door toevoeging vanextra steunpunten. De trog-liggers boven de sluiskolkenblijven (zij het met kleinereliggerhoogte) in deze variantnoodzakelijk;? variant C (fig. 3c): kortereeindvelden en extra steunpun-ten met volledig betonnendekken. Deze oplossing isslechts mogelijk als de groteoverspanningen boven desluiskolken verder worden ver-sluiseilandM.V.+13.550B.S.N.A.P.h.w. ca. +5.600stuwpeil +3.0002330InhangdekInhangdek InhangdekGeleide- annexremmingwerkSluiseilandabcdef2 | Voorontwerp; dwars-doorsnede beidebruggen3 | De varianten (vanwege symmetriealleen de westelijke helft weergegeven)a. oorspronkelijk Voorontwerpb. Voorontwerp, variant Bc. Voorontwerp, variant Cd. Definitief ontwerp, variant 2e. Definitief ontwerp, variant 3f. gerealiseerd ontwerpC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 6 53kleind. Dit kon worden gere-aliseerd met zogenoemde`inhangliggers' en een uit-kragend dek ter plaatse vanhet middeneiland en van depijlers aan de buitenzijde vande vaarroute;? variant D: toepassen van tweeparallellopende, enkelsporige,statisch onbepaald opgelegdetrogbruggen. De totale brugzou dan bestaan uit 2 x 2 trog-liggers. Door het grotere ruim-tegebruik in de richting lood-recht op het spoor, is dezevariant niet verder onderzocht.Uit de variantenstudie blekenzowel variant B als C econo-misch interessante alternatie-ven.D e f i n i t i e f O n t w e r pAan het begin van het DefinitiefOntwerp (april 1999) is opnieuween variantenstudie uitgevoerd.Op dat moment waren twee be-langrijke randvoorwaarden: door-vaarthoogte en inzicht in de terealiseren kwaliteit van de omge-ving, aangepast.De meeste invloed hadden deafspraken die de Nederlandseoverheid inmiddels in Europeesverband had gemaakt over de ver-eiste vrije doorvaarthoogte op hetAmsterdam-Rijnkanaal. Ten tijdevan het Voorlopig Ontwerp wasdeze doorvaarthoogte vastgesteldop 7,95 m boven het stuwpeil inhet kanaal van NAP + 5,60 m,resulterend in een minimaal aan-legniveau van onderkant brugdekop NAP +13,55 m. Door genoem-de afspraken werd deze eis opge-schroefd naar een vrije doorvaart-hoogte van 9,10 m (Rijnvaart-hoogte) op een stuwpeil van NAP+5,45m,hetgeenresulteertineenminimaal aanlegniveau van on-derkant brugdek op NAP + 14,55m. Dit is dus 1 m hoger dan de eisten tijde van het Voorontwerp.De meest aangewezen oplossingwas aanpassing van het verticaalalignement van het spoor. Dit wasechter niet onbeperkt mogelijk.De hoogteligging van de Betuwe-route is binnen nauwe margesvastgelegdinhetTrac?besluit.Ditis door het parlement vastgestelden vormt het juridisch ruimtelijkkader voor het gehele project.Wijziging betekent het opnieuwdoorlopen van alle politieke be-sluitvormings-, inspraak- en be-zwaarprocedures, met vergaandegevolgen voor de planning. Doorde binnen het Trac?besluit be-schikbare marges maximaal aante wenden, kon de hoogte vanBovenkant Spoor (BS) ter plaatsevan de vaarroutes worden ver-hoogd tot NAP + 16,40 m, waar-door een maximale constructie-hoogte van 16,40 ? 14,55 = 1,85 mbeschikbaar was. Bij toepassingvan `spoor in ballastbed' is 0,85 mbenodigd ten behoeve van despoorconstructie, zodat een nettoconstructiehoogte resteert van1,0 m.Om extra netto constructiehoogtete winnen is gekozen voor inge-goten spoorstaven. Hierbij wor-den de spoorstaven geplaatst ineen uit te sparen goot in eenbetonnen uitvullaag, waarna deresterende ruimte wordt opge-vuld met een elastisch blijvendevulling. De benodigde hoogte tenbehoeve van deze spoorconstruc-tie bedraagt slechts 0,35 m, waar-door een netto constructiehoogteresteert van 1,5 m.Anticiperend op de eind 1998 ge-constateerde veeleisende en onaf-hankelijke opstelling van de over-koepelende welstandscommissie,werden voor het Definitief Ont-werp ook de inzichten en rand-voorwaarden voor de gewenstekwaliteit van de vormgeving forsbijgesteld. Gezien de bijzonderelocatie op een knooppunt vantwee belangrijke Europese hoofd-transportroutes werd de wens uit-gesproken een krachtig architec-tonisch ontwerp neer te zetten.Met deze uitgangspunten zijndrie haalbare varianten voor despoorbrug onderzocht op uitvoer-baarheid, acceptatie vanuit land-schap en vormgeving en kosten:? variant 1: betonnen brug,waarbij de constructie in grotelijnen overeenkomt metvariant C uit de Voorontwerp-variantenstudie (fig. 3c);? variant 2 (fig. 3d): betonnenbrug met staal-betonnen, trog-vormig inhangdek boven devaarroutes. De aansluiting aanhet middensteunpunt wordtuitgevoerd als hamerkop;? variant 3 (fig. 3e): doorgaandetrogvormige staal-betonbrug(statisch onbepaald).Variant 1 bleek zowel met het oogop kosten als vormgeving verre-weg het meest aantrekkelijk. Ditontwerp is vervolgens in een in-tensieve wisselwerking tussenconstructeur en architect verderuitgewerkt. Daarbij is door dearchitect ervoor gekozen het ver-schil in functie tussen beide terealiserenbruggen(Betuweroute:zwaar goederentreintransport;Grotebrugse Grintweg: relatieflichte verkeersbelasting klasse60) ook tot uitdrukking te latenkomen in de vormgeving (fig. 4).Voor de Betuweroute was eenzware, maar ook zeer stijve brug-constructie met zware ondersteu-ningen noodzakelijk om de bijko-mende verplaatsingen ter hoogtevan de ingegoten spoorstaven,veroorzaakt door het spoorver-keer, tot een minimum te beper-ken. Schril daartegen afstekend isvoor de Grotebrugse Grintweggekozen voor een zo slank moge-lijk ontwerp, waarbij het brugdekzich door het toegepaste gebogenverloop van het verticale aligne-ment van de weg als het ware overhet water krult. Ter plaatse van detussensteunpunten wordt dit dekopgetild door vier slanke, in tweerichtingen V-vormig geplaatsteronde kolommen.Vanuit het architectonisch ont-werp bestond verder de wens debeide brugdekken als het ware telaten verdwijnen in de koptaludsvan de aansluitende aardebanen.Ten tijde van de uitwerking vandit uiteindelijk ontwerp kwamC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gBr uggenbou wcement 2003 654naar voren dat door de aanwezig-heid van waterpartijen, veran-kerde kademuren en een indus-triespoorlijn ook het aanbrengenvan een ondersteuningsconstruc-tie voor de bekisting van de eind-velden een lastige opgave zouworden. Daarom is besloten deeindvelden op dezelfde wijze uitte voeren als de inhangdekkenboven de toegangen naar de sluis-kolken. Deze repetitie van con-structieve elementen versterktbovendien de gewenste krachtige,ondubbelzinnige vormgeving.Uitgangspunt voor het statischeschema van beide bruggen was deter plaatse van het Profiel vanVrije Ruimte beschikbare nettoconstructiehoogte voor de spoor-brug van 1,5 m. Bij uitvoering vande inhangdekken met prefabkokerliggers met tandopleggingwerd de maximaal haalbare over-spanning voor de kokerliggersvastgesteld op 28 m. De tandcon-structie was daarbij (mede methet oog op uitvoerbaarheid) maat-gevend. In het geval van de ver-keersbrug komt bij genoemdelengte de tandoplegging boven devaarroute te liggen (fig. 4c). Daar-door zijn bij deze brug geen extraverzwaringen onder de tand meermogelijk. s21 22 24 25 26 27 28 29 30 32 3323 3128000 280001998004 | Visualisering (a) enlangsdoorsnedenspoorbrug (b) enverkeersbrug (c)1 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 154228000 28000205400abc