themaHet water is welkom6201346themaonderdoorgangEmpelsewegde nieuwe verkeersbrugnieuwe spoorbrugstalen fietsbrugHet water iswelkomVooruitlopend op de aanleg van de NieuweZuid-Willemsvaart is de infrastructuur ter plaatsevan de kruising met het spoor 's-Hertogenbosch ?Nijmegen aangepast. Dit project bestaat uit hetontwerp en de aanleg van vier gloednieuwe kunst-werken: een spoorbrug, een fietsbrug, een verkeers-brug en een onderdoorgang onder het spoor. Vooralde 112 m lange spoorbrug, uitgevoerd als trogbrug,is een interessant kunstwerk.1Spoorbrug over Zuid-Willemsvaart uitgevoerd alstrogbrug met dwarsvoorspanningProject van ProRail(en niet van RWS)De aanpassing van de infrastruc-tuur ter plaatse van de kruising methet spoor 's-Hertogenbosch ?Nijmegen is onderdeel van hetoverkoepelende project OmleggingZuid-Willemsvaart. Dit deel is afzon-derlijk aanbesteed door ProRail aanMNO Vervat, een onderdeel vanBoskalis.Behalve een spoorbrug, een fiets-brug, een verkeersbrug en eenonderdoorgang onder het spoor,valt ook binnen de scope van hetproject: het aanpassen van deomliggende wegen en het aanpas-sen van het spoor inclusief boven-leiding, seintechnische werkzaam-heden en het plaatsen van geluids-schermen.Het water is welkom 62013 473,503,002,502,001,501,000,500,000,004,809,6014,4019,2024,0028,8034,2540,6147,0753,5359,9866,4472,9078,5483,7688,9994,2299,45104,67109,905,3 m 1,5 m 1,5 m 13,7 mverkeersbrugroosterroosterfietsbrug spoorbrug14,4 mDe spoorbrug wordt uitgevoerd als betonnen brug met tweetussensteunpunten en drie overspanningen. De overspannin-gen gaan over een verkeerszone (overspanning 32 m), de Zuid-Willemsvaart (overspanning ruim 43 m) en een ecozone (over-spanning bijna 35 m). De stalen fietsbrug wordt aan de spoor-brug verankerd, waardoor separate tussensteunpunten wordenvoorkomen.OntwerpkeuzeDe doorvaarthoogte, het waterpeil van de Zuid-Willemsvaarten het hellingspercentage van de spoorlijn (10) warenbindend voorgeschreven in het contract. Daarnaast moest hetalignement van de spoorbaan aansluiten op een bestaandspoorviaduct over de A2, dat op geringe afstand ligt. Hoewelhet contract ruimte liet voor aanpassingen aan dit bestaandeviaduct, is vanuit kostenoogpunt geprobeerd deze aanpassingente voorkomen.Uit deze eisen volgde een totaal beschikbare ruimte van 1,05 m.Bij deze constructiehoogte en eerdergenoemde overspanningenis toepassing van een reguliere trogvloer niet mogelijk. Daaromis gekozen voor een trogconstructie (fig. 2).Bij een dergelijke constructie geschiedt de hoofdkrachtswer-king naar de steunpunten via de trogbalken. Hierdoor draagtde trogvloer alleen in dwarsrichting af en kan relatief dunworden uitgevoerd.VariantenVoor de trogconstructie zijn vier varianten onderzocht. Deeerste variant is een trogconstructie met daartussen een regu-liere trogvloer. Deze variant viel af omdat het dek te dik zouworden en het spooralignement werd overschreden. De tweedevariant is een trogconstructie met het spoor in een ballastbed.Door de benodigde ballast kwam het spoor op het kunstwerkhoger te liggen, waardoor het hellingspercentage niet zouworden gehaald. De derde variant is een trogbrugconstructiemet een extra wand tussen de sporen en een ingegoten spoor.De toepassing van een extra wand zou een positieve invloedhebben op de dikte van het dek, maar het ontwerp zou ookbreder moeten worden. Daarnaast zou er extra materiaal nodigzijn, zowel in beton als in extra grondverzet, omdat er eenbreder baanlichaam zou moeten worden aangelegd. Dezekosten wogen niet op tegen de relatief kleine winst van eendunner dek.Uiteindelijk is gekozen voor de vierde variant. Een enkele trog-brugconstructie met een in dwarsrichting voorgespannen deken ingegoten spoor. Het is een relatief dure oplossing. Echter,omdat hiermee aanpassingen aan het A2-viaduct niet nodigzijn, bleek het geheel toch het goedkoopste alternatief te zijn.Definitief ontwerpDe gekozen trogbrugconstructie bestaat uit twee balken van3,5 m hoog en 1,7 m breed met daartussen een in dwarsrich-ting voorgespannen vloer (fig. 2). Hoewel de dwarsoverspan-ning van de trogvloer aanzienlijk kleiner is dan de langsover-spanningen van de spoorbrug, bedraagt de inwendige breedtePaul Derks, Maarten de Fluiter enAnnet de JongBoskalis/MNO Vervatir. okke LosWitteveen+Bos1 Luchtfoto spoorbrug in aanbouw, juli 20132 Dwarsdoorsnede van de trogconstructie3 Aanzicht van de trogconstructie fietsbrugzijde4 Zijaanzicht verloop kabels in trogbalk234themaHet water is welkom62013482?122?12anker 2x2?1214?163?32 3?3228?124x2?128?25?12-1004x2?12stekkenbak?12-10010?326?2014?254stekkenbak?12-10022?163?32anker4?1614?165De volledig ongescheurde doorsnede heeft bovendien als voor-deel, dat de eigenfrequentie van de brug voldoende hoog is omhinderlijke resonantie bij treinpassage te voorkomen.Met de keuze voor een ingegoten spoorstaafconstructie moet erbij de overgang van de brugconstructie naar de aardebaan eenzettingsvrije constructie worden gerealiseerd. Deze is ge?nte-greerd in de landhoofden van de spoorbrug. De oorspronkelijklaaggefundeerde L-vormige landhoofden zijn vervolmaakt toteen volledige doosconstructie. Hierbij vormt het dak van dedoos de zettingsvrije plaat.TussensteunpuntenDe twee tussensteunpunten liggen evenwijdig aan de Zuid-Willemsvaart. Vanaf een onderheide poer op kanaalbodemni-veau is een pijlerwand evenwijdig aan de kanaalas tot circa1,0 m boven kanaalpeil opgetrokken. Op de wand zijn onder debovenliggende trogbalken kolommen van 1,50 ? 2,00 m2geplaatst. De bovenzijde van de kolommen zijn voorzien vanpotopleggingen (fig. 7).Het tussensteunpunt aan de oostzijde van de Zuid-Willems-vaart is tevens de rempijler. De oplegging is hier in langsrich-ting gefixeerd, waardoor geen verschilverplaatsing mogelijk istussen potoplegging en trogbalk. Hoewel de afmetingen van dekolommen en de pijlerwand bij deze rempijler niet afwijkenvan de trog nog altijd 11,0 m. Dit komt door het dubbele spooren de vereiste aanwezigheid van onderhoudspaden. De totaletrogbreedte komt daarmee uit op 14,4 m (fig. 2). Bij deze afme-ting bedraagt de minimale constructiehoogte van de trogvloerin gewapend beton 1,10 m. Door het voorspannen van de trog-vloer in dwarsrichting van de brug, bleek een constructie-hoogte van 0,80 m haalbaar.VoorspanningHet geheel is in twee richtingen voorgespannen, waarbij devoorspanning in dwarsrichting zich in de trogvloer bevindt ende voorspanning in langsrichting in de trogbalken. Zowel delangs- als dwarsvoorspanning heeft een parabolisch verloop(fig. 4). Hiermee kan optimaal worden gebruikgemaakt van deopwaartse voorspanbelasting in de velden.In langsrichting zijn per trogbalk 12 kabels met 30 strengen?15,7 mm toegepast. De voorspankabels verlopen van eenraster van 4 rijen met 3 kabels bij het afspanvlak naar een rastervan 2 rijen met 6 kabels in de velden. Dit is ingegeven door debeschikbare ruimte voor de plaatsing van de ankerkoppen ophet afspanvlak op de kopse zijde van de trogbalken (fig. 6).In dwarsrichting zijn in totaal 113 voorspankabels met gemid-deld 20 strengen ?15,7 mm toegepast.Complicerende factor bij de verdeling van de voorspankabelsover de lengte van de trog is de verankering van de stalen fiets-brug. Deze verankering bevindt zich op dezelfde hoogte als dedwarsvoorspanning. Juiste afstemming van beide ontwerpenresulteerde in een geoptimaliseerd plaatsingsstramien van devoorspankabels. Hierin is het aantal strengen per kabel afge-stemd op de h.o.h.-afstand van de voorspankabels, opdat eenconstante voorspandruk wordt verkregen. Ook de wring-,dwarskracht- en ophangwapening in de trogbalken is uitgelegdop dit stramien waardoor clashes zijn voorkomen.Doordat de langsvoorspanning enkel in de trogbalken aanwe-zig is, maar de gehele brugdoorsnede onder normaaldruk moetzetten, ontstaan aan de kop van de trogbrug grote splijtkrach-ten. Deze krachten worden opgevangen door gebruik te makenvan de al aanwezige dwarsvoorspanning in de trogvloer (fig. 5).Nabij de brugeinden is de dwarsvoorspanning korter op elkaaraangebracht.De hoeveelheid voorspanning in de trogbrug is zodaniggekozen, dat in de bruikbaarheidsgrenstoestand nagenoeg geentrekspanningen optreden. Ook de hoofdtrekspanningen zijnklein, zodat voortijdig scheuren van de trog ten gevolge vanschuifspanningen en ophangspanningen wordt voorkomen.Hiermee wordt tevens bereikt dat beugels en ophangwapeningminder gevoelig zijn voor vermoeiing, omdat de trogbrugongescheurd is bij de vermoeiingsbelasting.Het water is welkom 62013 4916 400100031250792000 5200 5200 2000 10003046087asspoorbrug1338755001080+9.391+9.087+9.391+9.079N.A.P. -5.000+3.000+2.000-2.500-4.3006714?2514?1614?25?32-100?1Z-100demu ?32demu ?20demu ?16?12-1003500550210012 11 1009 08 0706 05 0403 02 01B?25550200021001700 3005 Zijaanzicht kop trogbalk met extra dwarsvoorspanning omsplijtkrachten op te vangen6 Aanzicht spanvlak trogbalk7 Aanzicht tussensteunpunthart van de paal is een prefab paal vierkant 320 ? 320 mm2afgelaten.De prefab paal is grotendeels gesneld opgenomen in de funda-tiepoeren van de ondersteuningen. Alleen bij de rempijler zijnde palen, in verband met de grote paalkopmomenten, onge-sneld opgenomen. De momentcapaciteit van de relatief kleinepalen is nu door de aanwezigheid van de voorspanning over degehele paallengte vergroot. Ten behoeve van opname van ponszijn `hoedjes' van haarspelden over de paalkoppen geschovenen verankerd in het ondernet van de funderingspoer. Hierdooris toepassing van ponsbeugels in de funderingspoer voorko-men.FasenOm de doorgang van het treinverkeer zo min mogelijk tebelemmeren en een veilige werkomgeving te cre?ren, is deuitvoering in twee fasen opgeknipt. Allereerst is een tijdelijkehulpbaan (spoor) aangelegd. Hierdoor kon het oude spoorworden verwijderd en kon er ongehinderd worden gewerkt aande nieuwe spoorbrug, verkeersbrug, onderdoorgang Empelse-weg, eerste fase geluidsschermen en de eerste fase omleggingEmpelseweg.Omdat het spoor tijdens de werkzaamheden via een hulpbaanwerd omgeleid en er dus voldoende tijd beschikbaar was, is hetdek in situ op de definitieve hoogte gebouwd. Om dit tevan haar westelijke evenknie, zijn de afmetingen van de funde-ringspoer en het aantal funderingspalen 1,5 maal zo groot omvoldoende stijfheid te kunnen genereren. Met name de rotaties-tijfheid van de fundatie is van belang om de horizontaleverplaatsing van de potoplegging aan de bovenzijde van dekolom voldoende te reduceren.Aan de verplaatsingen in dwarsrichting worden zeer strengeeisen gesteld. Om daar aan te kunnen voldoen, is de trogbrugbij de opleggingen op de beide landhoofden loodrecht op despooras gefixeerd. Alle krachten loodrecht op het spoorworden door de 112 m lange trogbrug naar beide landhoofdenafgedragen. De tussensteunpunten nemen in dwarsrichtingnagenoeg geen krachten op.PaalsysteemIn het contract is een paalsysteem opgelegd dat trillingsarmmoest worden aangebracht. Hierdoor was het heien van palenuitgesloten. Tevens zijn vanuit de richtlijnen van de ProRail(OVS) eisen gesteld aan het paalsysteem ten aanzien van zwerf-stromen en de eventuele aanwezigheid van trekspanningen inde palen. Door variabele belastingen als rem- en aanzetbelas-tingen en de eigenlijke treinbelastingen, ontstaan trekspannin-gen in de palen. Hierdoor is het niet toegestaan de hulpcasingte trekken gedurende de realisatie van de palen. Uiteindelijk isgekozen voor in de grond gevormde palen met een schachtdia-meter van 530 mm en een puntdiameter van 650 mm. In hetthemaHet water is welkom6201350Tijdens een 52-uur durende buitendienststelling van hetspoor is vervolgens het hulpspoor losgekoppeld en is de defi-nitieve aansluiting op het aangepaste spoor aangebracht, zijnde bovenleidingen aangelegd en is het seintechnische werkafgerond. In de tweede fase is het werk uitgevoerd aan detweede fase van de Empelseweg en de aanleg van deverkeersbrug, de tweede fase geluidsschermen, tweede faseonderdoorgang Empelseweg en de aanleg van de stalen fiets-brug. Alle werkzaamheden zijn achter een fysieke afschei-ding verricht.kunnen realiseren, is een stalen ondersteuning op hulppalengebouwd. Hierop is het dek uitgekist, gevlochten en gestort.Aandachtspunt hierbij zijn de maattoleranties die aan deopstorten voor het ingegoten spoor zijn gesteld. Tijdsafhanke-lijke vervormingen van de voorgespannen spoorbrug zijnverdisconteerd in de bekisting. De direct optredende vervor-mingen konden dus bij het daadwerkelijk inbouwen van despoorstaven goeddeels worden gecompenseerd.89Het water is welkom 62013 51108 Wapening en voorspanning in de trogbrug9 Het beton van de trogbrug wordt gestort10 Een van de eerste treinen passeert de spoorbrug, 12 november 2012De benodigde 50 000 m3zand voor de ophoging van hetspoorlichaam is ontgraven uit het trac? van de toekomstigeZuid-Willemsvaart. Dit resulteerde in minimale transportbe-wegingen.OpleveringDe buitenwanden van de trogbrug en de wanden van de onder-doorgang onder de Empelseweg zijn bekleed met een tegelmo-tief van een uitsnede uit het schilderij `Tuin der Lusten' vanJheronimus (Jeroen) Bosch. Dit is zelfs op de luchtfoto goed tezien (foto 1). De spoorbrug is al in november 2012 in gebruikgenomen en najaar 2013 is het gehele project opgeleverd. Endan is het water welkom! ProJEctgEgEvEnsproject Spoorkruising Zuid-Willemsvaart, 's-Hertogenboschopdrachtgever ProRailopdrachtnemer MNO Vervatingenieursbureau Witteveen+Bosoplevering spoorbrug is in november 2012 in gebruik genomen,in het najaar van 2013 wordt het gehele project opgeleverdBetonDe trogligger is in ??n keer gestort, zowel de wanden als devloer. Vanaf vijf uur 's ochtends is met vier betonpompen intotaal ongeveer 2300 m3beton gestort. Er is gekozen voor debetonsterkten C28/35 en C35/45 voor de onder- en bovenbouwtot C45/55 voor de palen en het bovendek.In het dek van de verkeersbrug zijn EPS blokken verwerkt. Ditresulteerde in een lichter dek, waardoor ook de ondersteu-nende constructie lichter kon worden uitgevoerd. Niet alleeneen kostenbesparende maatregel, maar nog veel belangrijker: erwas bijna 400 m3minder beton nodig tijdens de bouw.Scope spoorviaduct? Aanbrengen hulpwerken/damwanden + gellaag? Aanbrengen heiwerk? Aanbrengen hulpwerk/bekisting? Betonwerk spoorbrug? Verwijderen hulpwerken (damwanden en kist)? Afwerking landhoofden? Stootplaten? Aanbrengen leuningen? Aanbrengen opstorten ten behoeve van het ingegoten spoor? Aanbrengen ingegoten spoor? Ballastmatten ter plaatse van landhoofd en stootplaten? Sparingen meenemen ten behoeve van de verlichting? Sparingen meenemen ten behoeve van kabels en leidingen.