Die Forth-Brücke

Am 4. März d. J. ist nach kaum 7 jähriger Bauzeit die Forth-Brücke, dieses Riesenwerk moderner Ingenieurkunst, eröffnet worden. Im Beisein einer zahlreichen Menge hervor ragender Persönlichkeiten, in Gegenwart technischer Vertreter der verschiedensten Nationen wurde der letzte, vergoldete Nietbolzen durch den Prinzen von Wales eingetrieben, und die Brücke mit wenigen Worten dem Verkehr übergeben.

Alsbald haben – nach beiden Richtungen – Züge die Brücke überschritten, und es steht also das grosse Werk, das bisher einzig in seiner Art ist, das einschliesslich der Zufahrtsbrücken rd. 60 Millionen M. verschlungen hat, zu dem 51 000 t Stahl durch etwa 7 Millionen Nieten verbunden, 92 000 cbm Granit, Bruchstein- und Ziegelmauerwerk, verwendet wurden, das sich über eine Länge von nahezu 2,53 km erstreckt und sich bis 113 m über den Meeresspiegel erhebt, an dem zu Zeiten bis 4000 Arbeiter beschäftigt waren, vollendet da. Ein heftiger Sturm. der an dem Eröffnungstage wehte, liess bei dem eigentlichen Einweihungsakte auf der Brücke selbst zwar keine Fest-Stimmung aufkommen, brachte aber in ziemlich drastischer Weise den Festtheilnehmern gleich eine gute Meinung von der Standsicherheit und Festigkeit des Bauwerkes bei.

Zwar ist über die Forth-Brücke so viel und so ausführlich von berufener Seite geschrieben worden, dass sich ohne ein besonders eingehendes Studium schwerlich noch Neues über dieselbe sagen lässt. Indessen bei der hervorragenden Bedeutung dieses Bauwerkes, dessen Fertigstellung einen neuen Zeitabschnitt der Ingenieurbaukunst einleitet, bei dem Interesse, mit welchem die verschiedenen Phasen des Baues nicht nur in den Fachzeitschriften, sondern auch in der Tagespresse verfolgt worden sind, wird es gestattet sein, auch an dieser Stelle nochmals in grossen Zügen ein Gesammtbild des Werkes zu entwerfen.

Der Firth of Forth, die meerbusenartige Erweiterung des Forth-Flusses, bildete bisher ein einschneidendes Verkehrs-Hinderniss zwischen dem an Industrie und Minen reichen Fifeshire und den südlich gelegenen fruchtbaren Landschaften.

Von Alters her hatte man das Bestreben, hier Abhilfe zu schaffen; ein ausgedehnter Fährdienst hatte sich schon frühzeitig entwickelt. Die 3 hauptsächlichen Fähren waren die von Kincardine, am meisten aufwärts, die von Queensferry, dicht an der jetzigen Baustelle, schliesslich die von Granton-Burntisland, am meisten ostwärts. Alle 3 haben Dampfbetrieb; die beiden letzteren sind Einsebahnfähren. Wie gross das Bedürfniss nach einem sicheren, von allen Witterungsverhältnissen unabhängigem Verbindungswege zwischen den beiden Landstrichen war, geht daraus hervor, dass schon im Jahr 1805, als man von den vervollkommneten Verkehrsmitteln der Jetztzeit noch keine Vorstellung hatte, der Plan auftauchte, einen Doppeltunnel von je rd. 4,60 m Durchmesser anzulegen. Dieser Plan ist allerdings nicht viel über die Idee hinausgekommen; den gedanken an den Tunnel hat man denn auch später mit Rücksicht auf die grosse, bis 67 m reichende Wassertiefe, als unausführbar fallen lassen.

Mit dem Bau der Eisenbahnen, welche weit entfernte Punkte leichter und schneller erreichbar machten, als einen vielleicht unmittelbar gegenüber auf dem anderen Forth-Ufer gelegenen Ort, wurde dieses Verkehrs-Hinderniss immer unerträglicher. Die erste Eisenbahnbrücke über den Forth lag bei Alloa, die nächste bei Stirling, so dass man entweder auf weitem Umwege den ganzen Meerbusen umfahren musste, was nicht selten bei ungünstiger Witterung nur schwer oder gar nicht möglich war. Wer das Hasten und Treiben des englischen Lebens kennt, wer weiss, wie die Eisenbahn-Gesellschaften durch das immer anspruchsvoller werdende Publikum zur möglichsten Steigerung der Fahrgeschwindikkeit, Verkürzung des Aufenthaltes, Vermeidung jedes Umweges und zur Einrichtung möglichst durchgängiger Linien gezwungen werden, der kann sich vorstellen, wie der Unternehmungsgeist der betr. Gesellschaften selbst vor einem solchen Riesenwerke nicht zurück schreckte, die ungeheure Ausgabe nicht scheute, die allerdings nach einem Anschlage nur etwa 34 Millionen M. Betragen sollte, nur um dem Publikum wenige Stunden an Zeit, mehrmaliges Umsteigen und die Beschwerlichkeit einer kurzen Seefahrt zu ersparen.

Nach Aufgabe des Tunnelbau-Plans, nachdem mehrfache andere Entwürfe, den Forth mit kühnen Kettenbrücken zu überschreiten, zu keinen greifbaren Ergebnissen geführt hatten, nachdem auch ein Versuch der Nord-Britischen Gesellschaft, eine Eisenbahnbrücke etwa 10 km westlich Queensferry zu bauen, aus technischen und finanziellen Gründen gescheitert war, bildete sich 1873 die Forth-Bridge-Company, welche einen Entwurf des Sir Thomas Bouch, des Erbauers der ersten Tay-Brücke, ziemlich an der jetzigen Baustelle zur Ausführung bringen wollte. Die Brücke sollte als Hängebrücke mit 2 gleich grossen Spannungen von je 487,67 m und sich beiderseits anschliessenden Zufahrtsbrücken ausgeführt werden. Die Pfeiler würden sich 167,64 m über H.-W. erhoben haben. Die Kapitalien wurden durch die 4, an dem Ostküstenverkehr interessirten Eisenbahngesellschaften – Great Northern, North Eastern, Midland, North British – aufgebracht. Die Genehmigung des Parlaments war erreicht, ein Vertrag mit dem Unternehmer Arrol abgeschlossen; Arbeitsschuppen in Queensferry, ausgedehnte Ziegeleien in Inverkeithing waren angelegt, mit der Gründung der Pfeiler war bereits begonnen worden, als in den letzten Tagen des Jahres 1879 die Tay-Brücke einem heftigen Sturm zum Opfer fiel, einen gerade über die Brücke fahrenden Zug mit 90 Personen in den Fluthen begrabend. Dies unglückliche Ereigniss raubte dem Ingenieur das öffentliche Vertrauen; die Erbauung der Brücke nach seinem Plan wurde zurückgezogen und die Ingenieurbaukunst ist dadurch vor der Bereicherung durch ein geradezu monströs hässliches Bauwerk bewahrt geblieben, dem gegenüber das jetzige, den Gesetzen der Aestethik zwar auch nicht besonders Rechnung tragende Bauwerk als schön bezeichnet werden darf. [Vergl. die Abbildung des Bouch’schen Entwurfes in; Engineering 1809 No. 1261 S. 216.]

Trotz des Missgeschicks liessen die betheiligten Eisenbahnen den Muth nicht sinken. Man gab den alten Plan gänzlich auf und entschied sich im Mai 1881 für einen von den Ingenieuren Sir John Fowler und Benjamin Baker vorgelegten Entwurf, der bereits im Juli 1882 die Genehmigung des Parlamentes erhielt.

Für die Lage der Brücke sind die natürlichen Verhältnisse so bestimmend, dass betr. Zweifel kaum auftauchen konnten. Wie der Lageplan Abbild.1 zeigt, schiebt sich von der Nordseite ein felsiges Vorgebirge 2 km weit in den Forth hinein, so dass seine Breite, die auf eine Strecke von 80 km keine nennenswerthen Einschränkung zeigt, sich hier von 3,22 km auf 1,22 km abmindert. Eine felsige Insel, Inch-Garvie, welche sich bis über H.-W. erhebt, theilt ausserdem noch den Tiefwasserschlauch in zwei gleiche Arme von je 500 m Breite, von denen der nördliche Tiefen bis zu 67 m, der südliche bis zu 60 m bei N.-W, enthält.

Wie die Gesammtansicht der Brücke Abbild. 2 zeigt, schliefst sich auf der Nordseite des Forth unmittelbar an den Tiefwasser-Kanal das hochwasserfreie Ufer an, hinter dem sich in etwa 300 m Entfernung die Fifeshire-Hügel erheben, Auf der Südseite dagegen schliesst sich an den Tiefwasserkanal ein flaches nur 9 m unter Wasser liegendes Vorland in einer Breite von nahezu 600 m an, von dem etwa 1/4 der Breite bei N.-W. trocken liegt. Das Nordufer, die Sohle des Nordkanals, die Insel und die Nordhälfte des Südkanals wird von festem felsigem Kalkstein gebildet.

In der Südhälfte des Südkanals wird dieser Fels zunächst von einer starken, tragfähigen Schicht eines thonigen Konglomerates, des in England häufigen sog. boulder clay bedeckt, der zum Theil seinerseits wieder von einer lehmigen, schlammigen Schicht überlagert wird.

Diese Gestaltung des Flussprofiles und die Bodenbeschaffenheit wirkten wieder in klarer Weise bestimmend auf die Gesammtgestaltung der Brücke ein, indem zur Ueberbrückung des Hauptstromes nur 3 feste, ziemlich gleich weit von einander entfernte Punkte gegeben waren, während man den Raum zwischen den beiden äusseren Punkten und den hoch gelegenen Ufern in beliebiger Weise überbrücken konnte. Es ergab sich somit die Anlage zweier gleich grosser Hauptspannungen von 521,20 m (1710‘) an welche sich beiderseits die Zufahrtsbrücken mit einer Anzahl kleinerer Spannungen anzuschliessen hatten.

Das System einer Bogenbrücke für die Hauptöffnungen wurde von den Verfassern des Plans verworfen, mit Rücksicht auf die übermässigen Widerlagsmassen, welche dieselbe erfordert haben würde, sodann wegen der schwierigen und gefährlichen Montage. Das Erstere gilt ebenso für eine Hängebrücke, für welche noch die weitere Schwierigkeit hinzu kommt, eine ausreichende Seitensteifigkeit zu erzielen. So blieb als 3. Konstruktion das System der Träger mit frei schwebenden Stützpunkten oder, wie die Engländer es nennen, das Cantilever-System. Diese Anordnung hat vor den anderen Systemen den Vorzug, dass keine Längsschübe entstehen, mit Ausnahme der durch die Temperatur-Spannungen bedingten, dass sich die Hauptmasse der Konstruktion auf den festen Punkten aufbaut, so dass sowohl gegen Verkehrlast als auch Winddruck die grösste Standsicherheit erzielt wird, dass von den festen Punkten ausgehend der Ausbau ohne Anwendung besonderer Gerüste erfolgen kann, und dass nicht nur das Bauwerk in jedem Stadium des Bauyorganges gleiche Sicherheit gegen die Angriffe des Windes bietet, wie das fertige Bauwerk, sondern dass auch die Beanspruchungsweise sämmtlicher Theile eine ähnliche ist, wie nach völliger Fertigstellung.

Es ergab sich so als Gesammtanlage ein 3facher Pfeileraufbau, von dem aus sich gleich geformte Kragarme nach beiden Seiten erstrecken, auf deren Enden in den Hauptöffnungen je ein Mittelträger frei aufliegt. Die beiden äusseren Kragarme sind an sich durch die Wahl dieses Systems nicht bedingt. Man führte sie jedoch aus, um ein völlig gleichartiges, von den Zufahrtbrücken völlig getrenntes Hauptbauwerk zu haben. Sie halten den inneren Armen das Gleichgewicht und sind an den Enden künstlich so belastet, dass sie nicht nur das halbe Gewicht des Mittelträgers ausgleichen, sondern selbst bei ungünstigster Stellung der Verkehrlast noch ein kleines Uebergewicht besitzen, so dass die Steinpfeiler, auf welchen sie aufliegen, nie einen aufwärts gerichteten Zug erhalten können; eine Verankerung der Träger mit dem Mauerwerk wurde daher vermeidbar.

Für die weitere Gestaltung der äusseren Form war sodann die verlangte lichte Duchfahrthöhe maassgebend. Der Fluthwechsel beträgt bei Queensferry bei gewöhnlichen Springtiden 5,49 m, steigt jedoch gelegentlich bis 6,71 m.

Als lichte Höhe über gew. H-W. sind auf eine Breite von 152,40 m (500 ‘) 45,72 m (150 ‘) verlangt mit Rücksicht auf die oberhalb gelegenen Seehäfen und die beabsichtigte Ausführung eines Forth-Clyde Seekanals. Bei gewöhnlichem N.-W. ist dieselbe lichte Höhe auf eine Breite von 259,08 m (850‘) vorhanden. Während der Untergurt des Mittelträgers wagrecht verläuft, nähert sich der Untergurt des Kragarmes möglichst dem Wasserspiegel, um einen tief hinab reichenden Windverband anbringen zu können und die Standsicherheit des Bauwerks gegen heftige Stürme nach Möglichkeit zu erhöhen. Der stählerne Ueberbau beginnt etwa schon 10,80 m über H.-W. Spiegel.

Für die Höhe der Pfeileraufbauten war die Neigung des Obergurtes maassgebend. Mit Rücksicht auf eine nicht allzu ungünstige Wirkung und Gestaltung dieses Zuggliedes gab man demselben eine Neigung von etwa 1:5. Wenn nun auch der Mittelträger trotz seiner Länge von 106,68 m (350 ‘) nur eine Endhöhe von 12,19 m (40 ‘) erhielt, so ergiebt sich für den 207,26 m (680 ‘) langen Kragarm eine Höhe von 111,40 m über H.-W. an den festen Stützpunkten.

Die Höhe der Pfeiler selbst zwischen Ober- und Untergurtmitte beträgt 100,58 m (330 ‘). Auf Gleichheit der Momente über den festen Stützpunkten und in Brückenmitte wurde bei Wahl der Trägerform somit keinerlei Rücksicht genommen.

Um den Pfeilern die genügende Sicherheit gegen Kippen zu geben, mussten mit Rücksicht auf das grosse Moment, welches die an langem Hebelsarm wirkende Verkehrslast ausübt, die Pfeilerfüsse einen ziemlich grossen Abstand in der Längenaxe der Brücke erhalten. Dieser Abstand ist so berechnet worden, dass selbst im ungünstigsten Falle, das heisst wenn 2 Züge sich auf dem Ende des Kragarmes begegnen, noch ein kleines Sicherheitsmoment vorhanden ist. Bei den beiden Aussenpfeilern ergab sich so eine Entfernung der Hauptständer von 44,19 m (145 ‘), bei dem Mittelpfeiler eine solche von 79,25 m (260 ‘), denn bei dem letzteren wirkt die Verkehrslast um so ungünstiger als das Eigengewicht beiderseits völlig ausgeglichen ist.

Für die Gestaltung des Brücken-Querschnittes war die Einwirkung des Winddruckes maassgebend. (Vergl. Grundriss-Abbild. 3). Der mittlere Trägertheil erhielt nur die nöthige für ein doppeltes Gleispaar mit 9,60 m (31 ‘ 6 ‘‘), während die Breite bis zu den den Pfeilern auf 36,58 m (120 ‘) wächst. Diese Breite ist so bemessen, dass dem stärksten Winddruck noch ein Widerstand mit 2 facher Standsicherheit gegenüber steht. Ausserdem ist noch eine starke Verankerung der stählernen Pfeilerfüsse mit den 4 zylindrischen, massiven Pfeilern angeordnet, welche jeden Pfeileraufbau tragen. Diese Verankerung tritt jedoch selbst bei den grössten, im Bereiche der Möglichkeit liegenden Windpressungen noch nicht in Thätigkeit. Die Pfeileraufbauten verjüngen sich bis 10,06 m (33 ‘) am oberen Ende. Die Ansichtsflächen haben also eine Neigung von rd. 1:7,5.

Für die beiderseits sich anschliessenden Zufahrtsbrücken war man bis auf die Höhenlage der Fahrbahn in der Wahl der Gestaltung ziemlich frei; Schienen-Oberkante liegt, entsprechend den beiderseits anschliessenden Hochufern, 47,85 m über H.-W. Man wählte unter der Fahrbahn liegende Parallelträger mit doppeltem Netzwerk von 6,10 m (20 ‘) Höhe und 51,21 m (168 ‘) Stützweite. Die Träger sind kontinuirlich über je 2 Oeffnungen gelegt und die Träger je einer Oeffnung in der Breite so weit entfernt, dass sie grade unter den beiden äusseren Schienen liegen. Jeder Kreuzpunkt des Netzwerkes trägt eine Vertikale, welche wie die Knoten selbst zur Querträger-Unterstützung dient. Der Windverband liegt im Untergurte, ausserdem sind Windkreuze senkrecht zwischen den Knoten angebracht. Schlanke Steinpfeiler tragen das Ganze. Die südliche Zufahrtsbrücke hat 10, die nördliche 5 solcher Oeffnungen. Südlich schliessen sich 4 gewölbte Bogen an, nördlich 3 etwas kleinere.

Die gesammte Brückenlänge berechnet sich demnach wie folgt:
Südliche Zufahrtsbrücke 1978 ‘ … 602,89 m
Hauptbrücke 5849 ‘ 6 ‘‘… 1630,48 m
Nördliche Zufahrtsbrücke 968 ‘ 3 ” 5… 295,15 m
8295 ‘ 9 ” 5… 2528,52 m

Der Brückenaufbau ist mit Rücksicht auf Verringerung des Eigengewichtes in Stahl ausgeführt. Alle gedrückten Glieder der Pfeileraufbauten, des Untergurtes und der Druckstreben der Kragarme sind zylindrisch geformte Röhren bis zu 3,66 m (12 ‘) Durchmesser, die beiden ersteren kreisrund, die letzteren dagegen in der Vorder- und Hinterfläche abgeflacht. (Vergl. die Abbild. 4 u. 5.) Sämmtliche gezogenen Theile der Kragarme und die Konstruktionstheile des Windverbandes, sowie die Fahrbahn-Träger und Stützen sind kastenförmige Träger aus L-Eisen oder T-Eisen, verbunden durch ein doppeltes Netzwerk aus L-Eisen. (Vergl. die Abbild. 6 u. 7.) Die Pfeileraufbauten (vergl. die Abbild. 8 u. 9.) bestehen aus je 4 röhrenförmigen Eckpfosten, die in der Ansichtsfläche durch ein Röhrenkreuz ausgesteift sind. In halber Höhe sind sie nochmals durch einen horizontalen Gitterträger zusammen gefasst. Der Mittelpfeiler hat ausserdem noch eine vertikale Theilung. Ober- und Untergurt sind fest mit den Eckröhren verbunden. Quer zur Brücke sind die Pfosten mehrfach durch Netzwerkkreuze ausgesteift, ausserdem liegt ein horizontales Kreuz zwischen den Füssen. Die Pfosten stützen sich mit mächtigen Stahlplatten auf 4 zylindrisch geformte massive Steinpfeiler mit 14,94 m (49 ‘) oberem Durchmesser. 48 Stahlanker von je 7,30 m Länge und 64 mm Durchmesser verbinden die Grundplatte mit dem Mauerwerk.

Die Kragarme werden aus dem graden Obergurt, dem 6fach geknickten Untergurt und 6 Füllkreuzen gebildet. Von den Kreuzungspunkten der Füllglieder gehen Hängeglieder hinab, welche den röhrenförmigen Untergurt umfassen. Gegen die Haupt- und Zwischenknoten der Untergurte stützen sich jochartige Konstruktionen, welche die Fahrbahn tragen, die im übrigen von der Haupt-Trage-Konstruktion unabhängig ausgebildet ist.

Zwischen je 2 Knoten des Untergurtes liegt als Windverband ein Kreuz aus Doppelnetzwerk-Trägern; desgl. sind die Druckglieder der Tragwände durch mehrfache ähnliche Kreuze gegen einander abgesteift, während im Obergurt nur einfache Quersteifen zwischen den Knotenpunkten liegen. Es wird hierdurch bezweckt, den Obergurt zu entlasten und den auf ihn entfallenden Winddruck unmittelbar auf den Untergurt und von hier auf die festen Pfeilerfüsse zu übertragen.

Die mittleren Träger der Hauptöffnungen haben einen Obergurt von mässiger Krümmung mit 12,19 m (40 ‘) Endhöhe und 15,24 m (50 ‘) mittlerer Höhe. Die Tragwände bestehen aus 8 doppelten Netzwerk-Kreuzen, von deren Kreuzungspunkten Hängeglieder hinab gehen. Es entstehen so 16 Felder von je 6,67 m Weite. Im Untergurt bildet die feste Fahrbahn, im Obergurt wieder doppeltes Netzwerk den Windverband.

Die Rohrquerschnitte der gedrückten Konstruktions-Theile wurden aus gebogenen Stahlplatten gebildet, die sich in der Längsnaht überbinden. Die Quernähte sind durch doppelte Laschung gedeckt. Jede Längsnaht ist durch eine I förmige Rippe ausgesteift und eine weitere Versteifung bilden L-Eisenringe. Die Blechstärken wechseln im allgemeinen zwischen 13 und 19 mm; nur die unteren Verbindungsstücke der Pfeilerfüsse haben 28 mm Wandstärke.

Die Ausbildung der Knotenpunkte machte überall da besondere Schwierigkeit, wo röhrenförmige Querschnitte zu vereinen waren. Um dieselben zu vermeiden, sind alle Rohre an den Knotenpunkten mittels besonderer Uebergangsstücke in rechteckige, bezw. quadratische Querschnittsformen übergeführt. Es bedurfte sehr eingehender Ueberlegung, Anfertigung vielfacher Modelle, um in jedem einzelnen Falle über die zweckmässigste Form zu entscheiden.

Um die Kreuzung der Druck- und Zugglieder zu erleichtern, flachte man die ersteren in der Längsrichtung der Brücke ab, so dass grosse Knotenbleche aufgenietet werden konnten, mit denen die Zugglieder fest verbunden wurden.

Eine ganz besondere Aufmerksamkeit musste bei den mächtigen Abmessungen der Brücke der Konstruktion der Lager zugewendet werden.

In dem vorstehenden Schema der Lageranordnung sind nur die Pfeilerlager 4, 8 und 9 unverschieblich, jedoch um eine senkrechte Axe drehbar. Die Lager 1, 2, 11, 12 sind seitlich und in der Längsrichtung verschiebbar, die Lager 3, 5, 6, 7, 10 sind nur in der Längsrichtung verschiebbar, ebenso die Endlager E der äusseren Kragarme auf den End-Steinpfeilern der Zufahrtsbrücken. Die mittleren Träger liegen auf den Kragarmen des Inch-Garvie Pfeilers verschieblich und verdrehbar, auf den beiden anderen nur verdrehbar auf. Die Verschieblichkeit in der Längsrichtung dient zur Ausgleichung der Ausdehnung durch Temperaturwechsel. Es sind der Berechnung der Ausdehnung 39 Grad C. zugrunde gelegt. Die gesammten Spielräume betragen zus. 800 mm.

Um die äusseren Pfeiler gegen Verschiebung durch den Winddruck zu schützen, liegen die Trägerenden seitlich unverschieblich fest in den Steinpfeilern E. Um dann jedoch eine Verdrehung zwischen Kragarm und Pfeiler und damit auch einen Seitenschub auf die Steinpfeiler zu vermeiden mussten die Lager 1, 2, bezw. 11, 12 seitlich verschieblich sein. Beim Mittelpfeiler durfte eine derartige Verschiebung nicht möglich sein, weil dieselbe sonst leicht zu einer dauernden hätte werden können; es kommen aber infolge dessen in die Steinpfeiler Seitenspannungen.

Die Lager der Pfeilerthürme bestehen aus grossen, auf einander ruhenden Stahlflächen, zwischen denen dickflüssiges Rohpetroleum und Gusseisen-Feilspäne eingebracht sind. Das erstere soll das Rosten verhindern; die letzteren sollen bei Bewegungen rollende Reibung hervor rufen. Die End-Kraggarme ruhen auf, in der Längsrichtung geführten Rollenlagern, die ausserdem noch je ein Kipplager tragen.

Die Mittelträger sind am Inch-Garvie-Pfeiler mittels des Obergurtes auf einer pendelartigen, oben und unten mit Kugelgelenk versehenen Stütze gelagert, die in der kastenförmig ausgebildeten Endvertikale des Kragarmes steht. Es ist also Längsverschiebung, sowie eine geringe Querverschiebung innerhalb der Kastenwände und eine Verdrehung möglich. Am anderen Ende ist der Endquerträger des Mittelträgers auf dem Endquerträger des Kragarmes aufgelagert und mit demselben mittels vertikalen Bolzens verbunden, so dass hier nur eine Drehung möglich ist.

Für die Berechnung des gesammten stählernen Ueberbaues galten – nach Barkhausen – die folgenden Annahmen:

a) Eigengewicht.

Bei der grossen Verschiedenheit des Querschnittes konnte dasselbe natürlich nicht als gleichmässig vertheilt angenommen werden. Es wechselt vielmehr von 43,3 t über den Pfeiler bis 6,7 t in der Mitte auf 1 m Länge.

b) Winddruck.

Nächst dem Eigengewichte ruft der Winddruck die hauptsächlichsten Spannungen hervor. Er ist zu 273,5 kg für 1 qm Fläche der Brücke und der Eisenbahnzüge angenommen worden. Dabei sind sämmtliche Gitterflächen als voll und doppelt gerechnet und ausserdem ist die doppelte Ansichtsfläche der Brücke in Ansatz gebracht. Die röhrenförmigen Theile sind also mit der 2fachen, die gitterförmigen mit der 4fachen Ansichtsfläche eingeführt. Die gesammten Flächen bieten eine Angriffsfläche von rd. 3,04 ha dar. Der gesammte Winddruck beträgt daher bis 8300 t, Auch bei dem Winddruck ist jedoch mit Rücksicht auf die Unregelmässigkeit der beobachteten Luftströmungen, eine ungleichmäfsige Beanspruchung des Bauwerkes in Betracht gezogen. Es ist sogar die Möglichkeit angenommen worden, dass die beiden Kragarme eines Pfeiler von entgegen gesetzt gerichteten Wirbelstürmen beansprucht würden.

c) Die Verkehrslast.

Als Verkehrslast war nach den Ansprüchen des Board of Trade 3,33 t für 1 m und Gleis, bezw. ein Zug mit 2 Lokomotiven von zus. 142 t und 60 Kohlenwagen zu je 15 t anzunehmen. Die gesammte Verkehrslast bei voller Belastung beträgt demnach rd. 10 800 t, verursacht also gegenüber dem Eigengewicht von 51 000 t nur verhältnissmässig geringe Spannungen.

Der für den Oberbau verwendete Stahl ist Martin-Siemens-Stahl aus den Werken der Steel Company of Scotland bei Glasgow und dem Siemens’schen Werken bei Swansea in Süd-Wales.

Das Board of Trade hatte für die zulässige Beanspruchung nur bestimmt, dass der grösste Druck und Zug nicht über 1/4 der Bruchfestigkeit gehen dürfe. Von den Ingenieuren Fowler und Baker wurden dann noch besondere Normen für die zulässige Beanspruchung unter Berücksichtigung von wechselnden Beanspruchungen aufgestellt. (Vergl. hierüber: G. Barkhausen, Die Forth-Brücke. Sonderabdruck aus der Zeitschr. d. Ver. Deutsch. Ingen. 1888.)

Das Gesammtgewicht der Hauptbrücke beträgt rd. 51 000 t. Davon entfallen rd. 4820 t auf die Endthürme, 7040 t auf den Mittelthurm, je 5440 t auf die beiden äusseren Kragarme, je 5380 t auf die inneren und 820 t auf jeden Mittelträger. In den Kragarmen selbst vertheilt sich das Gewicht etwa wie folgt: (Mittlerer Kragarm): 1. Feld 2160, 2. Feld 1330, 3. Feld 860, 4. Feld 510, 5. Feld 310, 6. Feld 210 t.

Das Material der Pfeiler besteht, so weit nicht die Betonfundamente in Betracht kommen, im Innern aus Bruchstein von Arbroath (dunkelgrauer Sandstein von grosser Härte, Gleichmässigkeit, Lagerhaftigkeit), in der äusseren Verkleidung und den besonders stark beanspruchten Stellen aus Granit von Aberdeen. Unter den Deckplatten und überall da, wo es auf Einhaltung einer bestimmten Schichthöhe ankam, besonders bei den Pfeilerfüssen, sind die bekannten, kleinen, ausserordentlich harten Staffordshire blue bricks angewendet, die sich bei allen englischen Ingenieurbauten einer grossen Beliebtheit erfreuen. Der an der Bruchstelle gefundene Kalkstein wurde nur zum Betonsteinschlag und zu den Viadukt-Wölbungen und Endwiderlagern verwendet. – Die Pfeiler sind sehr einfach und schmucklos gehalten und treten gegenüber den mächtigen Stahlmassen sehr zurück; sie enthalten aber, wie schon früher erwähnt, rd. 92 000 cbm Mauerwerk.

Von ganz ausserordentlichem Interesse ist die Ausführung des Bauwerkes und es ist geradezu stanenswerth, in welcher Fülle Hilfs- und Werkzeug – Maschinen, meist mit Anwendung von Druckwasser-Betrieb, von dem Unternehmer Arrol vielfach unmittelbar für die Forth-Brücke erfunden und mit Erfolge in Anwendung gebracht worden sind. Nur einige Hauptpunkte der Ausführung seien hier hervor gehoben.

Die Fundirung der Viaduktpfeiler, welche theils im Trocknen, theils zwischen Thon- und Beton-Fangedämmen erfolgte, machte keinerlei Schwierigkeit, ebenso wenig der weitere Aufbau derselben. Dasselbe gilt von den Pfeilerfüssen des Fifeshire-Pfeilerthurmes, die zwischen Holz- und Beton- Fangedämmen unmittelbar auf den gewachsenen Felsen aufgemauert wurden, bezw. mittels Absenkung eines eisernen Mantels, dessen Boden mit Beton gefüllt wurde, hergestellt sind, Bei den südlichen Pfeilern auf Inch-Garvie und den Queensferry-Pfeilern musste man dagegen zur Pressluft-Gründung seine Zuflucht nehmen.

Die hierzu verwendeten starken Caissons aus Eisenblech hatten rd. 21,30 m unteren Durchmesser und reichten bis etwas unter N.-W., wo sie noch einen Durchmesser von 18,30 m besassen. Der Arbeitsraum war mit einer starken Decke geschlossen, welche von hohen Gitterträgeru getragen wurde. Diese Caissons wurden auf Hellingen am Queensferry-Ufer fertig montirt, mit Beton über der Decke so weit gefüllt, dass sie senkrecht schwammen, so nach der Verbrauchsstelle gebracht und dort zwischen eisernen Gerüsten abgesenkt. Schwierigkeiten verursachte bei Inch-Garvie das ungleichmässige Aufsetzen der Schneide auf die Felsböschung. Man war genöthigt, am freien Ende eine vorläufige Unterlage von Sand- und Zementsäcken zu schaffen, auf welchen sich provisorische, unter die Arbeitsraum-Decke geschobene Holzstützen legten, die mit der Abarbeitung des Felsens mehr und mehr entfernt werden konnten.

Auf der Queensferry-Seite füllten sich die Arbeits-Kammern bei der Absenkung mit dem lehmigen Schlamme, so dass die Arbeiter den Arbeitsraum nicht betreten konnten. Durch eine in den Luftschacht eingestellte Röhre wurde mittels Wasserzuführung der Schlamm so weit verdünnt, dass er aus einem zweiten Rohre durch den Luftdruck hinaus gepresst werden konnte. So gelangte man bis zu der Thonschicht, welche nun das Vorgehen der Arbeiter gestattete.

Die Gründungsarbeiten mit Luftdruck sind grösstentheils von der Antwerpener Firma Couvreux, Hersent & Coisseau mit belgischen Arbeitern ausgeführt. Die Caissons mit Zubehör wurden von Arrol in Glasgow hergestellt. Die Kosten der Gründung allein haben 16 Millionen M. betragen.

Zur Herstellung des stählernen Ueberbaues, welcher, bis auf die Träger der Zufahrts-Brücken, auf der Baustelle selbst ausgeführt wurde, war die Anlage eines bedeutenden Werkplatzes nothwendig, der sich bis auf 20 ha ausdehnte. Derselbe war in ausgedehnter Weise mit der Nord-Britischen Eisenbahn mit Gleisanschlüssen verbunden, besass zahlreiche grosse Schuppenanlagen für die verschiedenen Bearbeitungs-Zwecke mit Druckwasser-Krahnen, Ladegleisen usw., so dass die Verladung und Bewegung der von den Werken schon in möglichst abgepassten Grössen gelieferten Platten und Stäbe mit verhältnissmässiger Leichtigkeit und Schnelligkeit vollzogen werden konnte. Auf dem Arbeitsplatze erfolgte zunächst die Biegung der Platten zu den Rohren mittels starker Pressen in rothglühendem Zustande. Dann folgte auf besonderen Hilfsgerüsten die Zusammensetzung einer Rohrlänge (bis nahezu 5 m) mit den sämmtlichen Aussteifungen und die Bohrung dieser sämmtlichen Theile mittels einer auf Schienen an dem Montagegerüst entlang laufenden Ring-Bohrmaschine. Die so weit fertig gestellten “Theile wurden dann nummerirt und mittels Wagen auf Gleisen nach der Verwendungs-Stelle geschafft, bezw. zu Schiff von einer bis an den Fuss des Queensferry-Pfeiler reichenden Landebrücke aus dorthin transportirt. Bei sämmtlichen Nietungen mehrer mit einander zu verbindenden Theile hat man überall das Prinzip beobachtet, die Stücke provisorisch zu verbinden und so gleichzeitig zu bohren. Man hat dadurch überall vorzügliche Ergebnisse erzielt. Die Herstellung der Netzwerkträger bot weniger Schwierigkeiten; jedoch überraschte den Besucher der Baustelle auch an diesen Arbeitsplätzen der Reichthum an Werkzeug-Maschinen, wie Bohr-, Hobel-, Säge-, Abrichte- und sonstiger Maschinen.

Auch hier erfolgte die Hauptnietarbeit im Bauwerke selbst.

Eine für die Bauausführung wesentliche Erscheinung ist die ausgedehnte Anwendung der Druckwasser-Maschinen, besonders derer zu Nietzwecken und der Pressen zum Heben der Konstruktionen. So wurden die Träger der Zufahrtsbrücken auf den, nur bis etwas über H.-W. hoch geführten Pfeilern auf leichten Gerüsten montirt und unter gleichzeitiger Weitermauerung der Pfeiler durch Druckwasser-Pressen in 1,50 m hohem Hube allmählich bis auf die verlangte Höhe gebracht. So waren besondere Nietmaschinen vorgesehen zum Nieten frei liegender Theile, zum Vernieten der Pfeilerfüsse, wo sie durch Mannlöcher eingesetzt wurden und durch noch offene Nietlöcher die Presswasser-Zuführung erhielten, schliesslich zum Vernieten der Rohre, die aus einem ringförmigen, das Rohr umfassenden und einem sich innerhalb des Rohres verschiebenden Theile bestanden. Diese vielfache Anwendung der Druckwasserwirkung bringt ein ausserordentlich schnelles, sicheres und ruhiges Arbeiten mit sich. Die auf dem ausgedehnten Bauplatze herrschende Ruhe musste jedem Besucher auffallen, der an den selbst bei der Montage kleiner Eisenkonstruktionen bei uns üblichen Lärm gewöhnt ist.

Sämmtliche Niete wurden vor der Verwendung in einem kleinen Ofen mit Druckluftgebläse bis zur Gelbgluth erhitzt.

Die Aufstellung der Pfeiler erfolgte nach Verlegung der mächtigen Fussplatten, der Pfostenfüsse, Herstellung der Queryerbindung auf zwischen den Steinpfeilern eingebauten Rüstungen, indem zunächst der untere Schuss der Pfosten und Steifen aufgestellt wurde, mit welchem dann eine eiserne, verschiebbare Plattform verbunden wurde, die mittels Druckwasser-Pressen mit dem Fortschritt des Baues gehoben werden konnte. Unter der Plattform hingen die eisernen Nietkäfige. Die Querverbindungen konnten leicht von der Plattform aus eingebaut werden. Nach Fertigstellung wurden Dampfwinden- Aufzüge, bestehend aus einem eisernen Käfig, an einem Stahldrahtseil hängend und an 4 Stahlseilen geführt und mit Fangklammer versehen, in den Pfeilern angelegt, die zur Hebung kleiner Materialien, Werkzeuge und der Beförderung der Arbeiter dienten.

Während des Baues wurden die Pfosten der Pfeiler durch verschiedene provisorische Steifen gesichert.

Die Herstellung der Kragarme ohne feste Rüstungen erfolgte folgendermaassen: Nachdem der erste Schuss des Untergurtes mittels der Dampfkrahne im Pfeilerfusse hergestellt war, wurde ein stählerner, aus 2 Theilen bestehender Käfig über das Rohrende übergeschoben, der mit Stellringen auf dem Rohre verkeilt werden konnte und einen Druckwasser-Laufkrahn trug, der zum Vorbauen des Gurtes diente und auch abwechselnd das eine oder andre Stück des Käfigs am Vorderende vorschob. Ein kleiner Laufsteg, am fertigen Gurte hängend, verband die Arbeitsbühne mit dem Pfeiler; eine auf dem Gurt laufende Laufkatze brachte das Material nach der Bühne. War der vorläufig in allen Theilen nur verschraubte Untergurt bis zum ersten senkrechten Hängegliede vorgestreckt, so wurde er nach dem ersten Knoten des Pfeilerpfostens mit Bändern aufgehängt. Inzwischen wurde auch der Obergurt vorgestreckt, indem ein stählerner, beide Gurttheile umfassender Rahmen mit hölzerner Plattform auf das erste vom Pfeilerkopf aus vorgestreckte Stück aufgesetzt wurde, Er trug vorn einen Dampfkrahn zum Vorstrecken der Gurtwände, hinten einen Presswasserkrahn zum Vorstrecken der Gurtwinkel. Die Vernietung erfolgte mit den üblichen Presswasser – Nietmaschinen, die Fortbewegung der ganzen Bühne mit Druckwasser-Pressen. So wurde das Oberstück bis senkrecht über den ersten Kreuzungspunkt der Wandglieder vorgestreckt. Nun setzte man den untersten Theil des senkrechten Hängegliedes mit Verschraubung auf den Untergurt auf und baute aus leichten Gitterträgern eine schmale Bühne, die einerseits den Pfeiler-Eckpfosten, andrerseits das Hängeglied umfasste und mit Wasserdruck-Pressen wieder beiderseits gehoben werden konnte. Von dieser Bühne aus konnte nun das erste Druckglied der Kragwand hoch geführt werden. Das Zugglied wurde vom Pfeilerkopfe ausgehend und mittels leichter Hängerüstung nach unten verlängert und mit Holzsteifen gegen die Pfeilerpfosten abgesprengt. Die Materialien für beide Wandglieder hob der Obergurt-Dampfkrahn. So wurden beide Glieder bis zum Kreuzungspunkt fortgesetzt und daselbst unter sich und mit dem Hängegliede fest vernietet. Die Fortsetzung des Zuggliedes nach dem unteren Knotenpunkte geschah in gleicher Weise, der weitere Aufbau des Druckgliedes wie bei den Pfeiler-Eckpfosten mit Anwendung der ringförmigen Nietkäfige. Das Hängeglied wurde noch über den Kreuzungspunkt hinaus fortgesetzt bis zum Obergurt und diente diesem für das weitere, in genau derselben Weise erfolgende Vorstrecken als vorläufige Stütze, Nun wurde Unter- und Obergurt an den Enden mittels Druckwasser-Pressen in der Höhenlage justirt und fertig vernietet.

Die Mittelträger wurden ebenfalls unter gliedweiser Vorstreckung von beiden Seiten her gebaut. Zu dem Zwecke wurde zunächst eine etwa 8,00 m vorspringende Arbeitsbühne dem äussersten Ende des Kragarmes angehängt, auf welcher das etwa 42 t schwere erste Halbfeld des Mittelträgers fertig montirt und vernietet wurde. Dann stellte man die Pendelstützen der einen Seite in die hohlen Endständer des Kragarmes ein und schob beiderseits die fertigen Mittelträger-Enden in die Stützen auf ihre Lager und verband sie fest mit Stahlseilen und Ketten mit den Kragarm-Endstützen. Starke provisorische Flachbänder wurden sodann mit dem Obergurte des Mittelträgers und des Kragarmes fest verschraubt, während man am Untergurt beiderseits starke Gussstahlplatten provisorisch anschraubte, zwischen – welchen Keile derart eingeschoben wurden, dass der Untergurt eine geringe Steigung erhielt.

Nun konnten die Krahne, welche den Obergurt des Kragarmes ausgebaut und inzwischen eine möglichst leichte Bühne erhalten hatten, auf die Obergurte des Mittelträgers überlauten und denselben Glied für Glied weiter bauen. Am 10. Oktober kam man in der südlichen Oeffnung in der Mitte zusammen. In der Höhenlage war man infolge der Durchbiegung der Trägerenden aus der geneigten Anfangslage genau in die richtige Höhe gekommen.

In der Längsrichtung war man dagegen westlich, wo die Sonne gewirkt hatte 8 mm, östlich 25 mm von einander entfernt. Den westlichen Gurt konnte man durch Druckwasserpressen zusammen bringen, beim östlichen gelang es nicht. Man füllte daher den trogförmigen Untergurt mit in Petroleum getränktem Werg, entzündete dieses und erreichte so auch infolge der Wärmeausdehnung den Schluss.

Am 10. November wurde dann auch ohne Schwierigkeit die Nordöffnung geschlossen und es blieb nun nur noch die völlige Fertigstellung des Bauwerks in allen einzelnen Theilen, Ausbau der Fahrbahn, Verlegung der Schienen Fertigstellung des Anstrichs. Wie schon in der Einleitung bemerkt ist, wurde der eigentliche Bau am 4. März dem Verkehr übergeben. Es bedarf nunmehr nur noch der völligen Fertigstellung der Anschlussstrecken, besonders der sogenannten Glenfary-Linie, welche den kürzesten Anschluss mit Perth vermittelt, um das Bauwerk für den neu eröffneten Verkehr nach allen in Frage kommenden Richtungen ausnutzen zu können.

Ob vom wirthschaftlichen Standpunkte die Anlage eines Bauwerks mit so ungeheurem Kostenaufwand und verhältnissmässig geringem Nutzen für den Verkehr gerechtfertigt ist, kann vielleicht zweifelhaft erscheinen.

Vom Standpunkte des Technikers jedoch muss die Ausführung mit Freuden begrüsst werden. Die Verwendbarkeit des Cantilever-Systems zu Brücken mit bisher unbekannten Spannweiten und die Eignung des Stahles für solche Brücken sind in dem Bau glänzend bewiesen. Wenn auch die äussere Form als eine unschöne bezeichnet werden kann, muss ihr doch nachgerühmt werden, dass sie die in dem Bauwerke wirkenden Kräfte zum klarsten Ausdruck bringt.

Im übrigen steht der Bau in seiner Grossartigkeit einzig da (vergl. Abbild. 10, welche einen Vergleich mit dem Eiffelthurm giebt), und die Scharfsinnigkeit in der Lösung der verwickeltesten Konstruktionen, der Erfindungsgeist der sich in den verschiedenartigsten Maschinen kundgiebt, die Kühnheit und doch wieder Einfachheit, die sich in dem gerüstlosen Aufbau zeigt, sind der bedingungslosen Anerkennung gewiss.

Dieser Artikel von Fritz Eiselen erschien zuerst 1890 in der Deutschen Bauzeitung.