Geschichte des Brückenbaus

Grundidee und frühe Formen

Die Geschichte des Brückenbaus reicht von sehr einfachen Übergängen aus umgestürzten Bäumen, Stämmen, Lianen, Steinen und Planken bis zu kilometerlangen modernen Brücken mit computergesteuerten Schwingungsdämpfern. Brücken dienen dazu, Hindernisse wie Flüsse, Schluchten, Sümpfe, Täler oder Verkehrswege zu überwinden. Entscheidend sind dabei Spannweite, Baustoff, Tragwerk und die Frage, welche Lasten die Brücke tragen muss.

In der Ur- und Frühgeschichte wurden zunächst Holzbrücken, Bohlenwege durch Sümpfe, Trittsteine und Steinplattenbrücken gebaut. Beispiele sind vorgeschichtliche Moorwege in England und Niedersachsen, bronzezeitliche Brückenreste bei Vauxhall in London und eine eisenzeitliche Holzbrücke in La Tène. Keilschrifttexte belegen Brücken in Kleinasien; in hethitischer Zeit ist eine Brücke bei Tapikka erwähnt. Schiffbrücken gab es ebenfalls früh: Herodot berichtet von persischen Schiffbrücken über den Bosporus, die Donau und den Hellespont.

Aus Trittsteinen entstanden Steinplattenbrücken, bei denen große Platten lose auf Ufern oder Steinpfeilern lagen. Die über zwei Kilometer lange Anping-Brücke in China, gebaut zwischen 1138 und 1151, war bis 1905 die längste Brücke Chinas. Der Bau von Steinbogenbrücken begann mit Kragbögen. Die Brücken von Arkadiko auf dem Peloponnes, um 1300 v. Chr. von den Mykenern gebaut, gelten als die ältesten erhaltenen Steinbogenbrücken Griechenlands und werden noch heute genutzt.

Römische und mittelalterliche Brücken

Die Römer entwickelten Steinbrücken mit echten Rundbögen in großem Umfang weiter. Solche Rundbogenbrücken bestanden oft aus mehreren schweren Bögen auf massiven Pfeilern und waren Teil der Verkehrswege für Militär und Handel. Häufig verwendeten die Römer Opus caementicium, einen Vorläufer des Betons. Der Pons Aemilius in Rom wurde 142 v. Chr. als erste steinerne Bogenbrücke der Stadt gebaut. Der 62 v. Chr. errichtete Pons Fabricius ist die älteste erhaltene Brücke Roms. Die Brücke von Alcántara in Spanien wurde 98 bis 106 n. Chr. aus Granit und ohne Mörtel erbaut; sie ist 188 m lang und 8 m breit.

Die Römer bauten auch Segmentbogenbrücken, bei denen der Bogen flacher als ein Halbkreis ist. Das verringerte die Höhe der Brücke, erzeugte aber stärkere seitliche Kräfte. Frühe Beispiele sind die Ponte San Lorenzo in Padua, der Pont Saint-Martin im Aostatal und die Brücke bei Limyra in der heutigen Südtürkei. Außerdem bauten die Römer Aquäduktbrücken wie Pont du Gard, Tarragona und Segovia sowie große Holzbrücken, etwa Caesars Rheinbrücke bei Neuwied, die laut Bericht in nur zehn Tagen errichtet wurde.

Im frühen Mittelalter verfielen viele römische Brücken, und man nutzte meist Holzbrücken, die oft durch Hochwasser zerstört wurden. Ab dem 12. Jahrhundert nahm der Bau von Steinbogenbrücken wieder stark zu, besonders wegen Pilgerwegen und Handelsverkehr. Bedeutende Beispiele sind die Steinerne Brücke in Regensburg, die London Bridge mit 19 steinernen Spitzbögen, die Karlsbrücke in Prag und der Pont Saint-Bénézet in Avignon. Mittelalterliche Brücken hatten oft Kapellen, Türme, ungleichmäßige Pfeilerabstände und viele kleine Bögen mit meist 10 bis 16 m Spannweite. Das Magdalenenhochwasser im Juli 1342 zerstörte in Mitteleuropa fast alle Brücken.

Theorie, Verwaltung und regionale Entwicklungen

In der Renaissance begannen theoretische Überlegungen zum Brückenbau. Leon Battista Alberti beschrieb römische Architektur, Andrea Palladio entwarf auch gebogene Holzfachwerke, Fausto Veranzio behandelte verschiedene Brückentypen, und Galileo Galilei stellte erste Überlegungen zur Elastizitätstheorie an. In der Praxis blieben Erfahrung und Mut der Baumeister aber lange wichtiger als Berechnung.

Ein wichtiger Schritt war die staatliche Organisation des Brückenbaus in Frankreich. Jean-Baptiste Colbert schuf 1669 die Position des Commissaire des ponts et chaussées. 1716 entstand das Corps des ingénieurs des ponts et chaussées, 1747 die École nationale des ponts et chaussées. Jean-Rodolphe Perronet prägte diese Schule und baute Brücken mit flachen Bögen und schlanken Pfeilern, etwa Pont de Neuilly und Pont de la Concorde. Damit wurde der Brückenbau stärker planbar und technisch vereinheitlicht.

Auch außerhalb Westeuropas entstanden bedeutende Brücken. Im Osmanischen Reich sind die Stari most in Mostar von 1566 bis 1567, die Brücke über die Drina in Višegrad von 1571 bis 1578 und mehrere Spitzbogenbrücken wichtig. In Persien hatten Brücken über den Zayandeh Rud bei Isfahan teils auch die Funktion von Dämmen; die Si-o-se Pol wurde 1602 von Schah Abbas I. in Auftrag gegeben und ist 290 m lang. In China zeigen die Xiaoshang-Brücke von 584 und die Anji- oder Zhaozhou-Brücke von 605 n. Chr. frühe flache Segmentbögen mit Durchlässen zur Verringerung des Wasserwiderstands.

In Gebirgsregionen wie Himalaya, Tibet und Bhutan waren Seil- und Kettenbrücken wichtig, weil tiefe Schluchten große Spannweiten verlangten. Thangtong Gyelpo baute im 15. Jahrhundert eiserne Kettenbrücken; die Chagsam-Brücke von 1430 hatte etwa 137 m Spannweite und war wohl eine frühe echte Hängebrücke. In Südamerika bauten die Inkas Hängebrücken aus handgefertigten Seilen, etwa die 60 m lange Q’iswachaka über den Río Apurímac.

Industrialisierung: Eisen, Stahl und Statik

Mit der Industrialisierung wurden Gusseisen, Schmiedeeisen und später Stahl in großen Mengen verfügbar. Zugleich entwickelten sich Zement, Beton und Stahlbeton. Dadurch entstanden neue Brückentypen mit größeren Spannweiten. Die Baustatik, also die rechnerische Untersuchung von Kräften und Verformungen in Bauwerken, wurde aber erst im 19. Jahrhundert praktisch anwendbar. Wichtige Namen sind Henri Navier, Émile Clapeyron, Luigi Cremona, Karl Culmann und Heinrich Gerber, der 1866 das Patent für den Gerberträger erhielt.

Die 1779 gebaute Iron Bridge über den Severn markierte den Beginn des Eisenbrückenbaus. Gusseisen war druckfest, aber weniger zugfest und spröde; deshalb waren Materialqualität und vorsichtige Berechnung entscheidend. Bedeutende gusseiserne Brücken waren die Wearmouth-Brücke mit 72 m Spannweite, Telfords Pontcysyllte-Aquädukt und die Ha’penny Bridge in Dublin. Nach mehreren Brüchen und besonders nach dem Einsturz der Firth-of-Tay-Brücke 1879, bei dem 75 Menschen starben, endete die Epoche der großen Gusseisenbrücken weitgehend.

Schmiedeeisen war elastischer und zugfester. Es ermöglichte Hohlkasten-, Gitterträger-, Fachwerk- und Bogenbrücken mit größeren Spannweiten. Beispiele sind die Britanniabrücke von 1850 mit 140 m Spannweite, die Royal Albert Bridge in Plymouth, Eiffels Ponte Maria Pia von 1877 mit 160 m Fachwerkbogen und das Garabit-Viadukt von 1884. Stahl setzte sich nach Bessemer-, Siemens-Martin- und Thomas-Gilchrist-Verfahren durch. Die Forth Bridge von 1890 war die erste Brücke, deren Überbau vollständig aus Siemens-Martin-Stahl bestand. Später entstanden große Stahlbrücken wie die Québec-Brücke, Hell Gate Bridge, Sydney Harbour Bridge, Bayonne Bridge und zahlreiche Fachwerk-, Bogen-, Trestle- und Balkenbrücken.

Stein, Beton und Spannbeton

Steinbogenbrücken wurden auch im Industriezeitalter weitergebaut, vor allem für Eisenbahnen, weil sie steif und schwer belastbar waren. Eisenbahnviadukte bestanden oft aus vielen Rundbögen mit etwa zehn Meter Spannweite. Beispiele sind die Göltzschtalbrücke von 1851 als größte Ziegelsteinbrücke der Welt und das Negrelli-Viadukt in Prag mit 85 flachen Segmentbögen über 1111 m. Paul Séjourné erneuerte den Steinbogenbau, indem er doppellagige Bögen, Sparbögen und schmalere Hauptbögen verwendete. Die Adolphe-Brücke in Luxemburg hatte 84 m Spannweite; die Friedensbrücke in Plauen erreichte 1905 mit 90 m die größte Spannweite aller Steinbrücken.

Betonbrücken entwickelten sich aus hydraulischem Kalk und Portlandzement. Louis-Joseph Vicat spielte dabei eine frühe Rolle. Die ersten Betonbrücken von François Martin Lebrun entstanden zwischen 1835 und 1841. Unbewehrter Beton wurde später für Stampfbeton-Bogenbrücken genutzt, etwa bei der Munderkinger Donaubrücke von 1893. Eisenbeton, also Beton mit eingelegtem Eisen oder Stahl zur Aufnahme von Zugkräften, wurde durch Joseph Monier entscheidend vorangebracht. Seine Brücke am Schloss Chazelet von 1875 gilt als erste Eisenbetonbrücke der Welt.

Im Stahlbetonbau wurden wichtige Systeme von Wayss und Koenen, François Hennebique, Joseph Melan, Robert Maillart, Emil Mörsch und Eugène Freyssinet entwickelt. Maillarts Salginatobelbrücke von 1930 ist besonders bekannt. Freyssinet untersuchte Kriechen und Schwinden des Betons und gilt als Wegbereiter des Spannbetons. Spannbeton bedeutet, dass Beton durch vorgespannte Stahldrähte oder -stäbe zusammengedrückt wird, damit größere Spannweiten mit kleineren Querschnitten möglich werden. Freyssinet meldete 1928 ein grundlegendes Patent an. Nach dem Zweiten Weltkrieg verbreiteten sich Spannbetonbrücken wegen schneller und materialsparender Bauweise stark, etwa mit Freivorbau, Fertigteilsegmenten, Taktschiebeverfahren und Vorschubrüstungen. Große Beispiele sind die Bendorfer Rheinbrücke von 1965, die Kochertalbrücke von 1979, die Confederation Bridge von 1997 und zahlreiche moderne chinesische Großbrücken.

Hänge-, Schrägseil- und bewegliche Brücken

Ketten- und Hängebrücken tragen die Fahrbahn an Ketten oder Drahtseilen, die über Pylone geführt und verankert werden. In Europa wurden im 19. Jahrhundert Kettenbrücken wichtig, etwa die Union Bridge von 1819 und die Menai Suspension Bridge von 1826 mit 176 m Spannweite. Später folgten unter anderem die Széchenyi-Kettenbrücke in Budapest und die Tower Bridge in London, die Hänge- und Klappbrücke kombiniert.

Drahtseil-Hängebrücken entwickelten sich zuerst stark in Frankreich und der Schweiz. Die Passerelle de Saint-Antoine in Genf von 1823 gilt als erste dauerhafte Drahtseil-Hängebrücke. Marc Seguin baute ab 1825 zahlreiche Brücken. Nach schweren Unfällen wie dem Einsturz der Hängebrücke von Angers 1850 mit 226 Toten ging der Bau in Frankreich zurück. In den USA setzte John Augustus Roebling Maßstäbe: Niagara Falls Suspension Bridge, Cincinnati–Covington Bridge und Brooklyn Bridge. Später folgten George Washington Bridge, Golden Gate Bridge und viele weitere. Der Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke 1940 zeigte, dass Wind nicht nur als statische Last wirkt, sondern aerodynamische Schwingungen erzeugen kann. Danach entwickelten sich zwei Bauweisen: steife Fachwerkträger und aerodynamische Hohlkastenträger.

Schrägseilbrücken tragen die Fahrbahn direkt mit schrägen Seilen von Pylonen aus. Moderne Grundlagen veröffentlichte Franz Dischinger 1949. Die Strömsundsbron von 1955 gilt als erste große Schrägseilbrücke der Welt; die Theodor-Heuss-Brücke in Düsseldorf von 1957 prägte mit flachem Stahlträger, schlanken Pylonen und harfenförmigen Seilen die weitere Entwicklung. Später entstanden viele Varianten mit Beton-, Stahl- oder Verbundfahrbahnträgern, geneigten Pylonen, Extradosed-Brücken und mehrhüftigen Systemen. Große Beispiele sind Viaduc de Millau, Pont de Normandie, Tatara-Brücke, Sutong-Brücke und Russki-Brücke mit 1104 m Spannweite.

Bewegliche Brücken werden gebaut, wenn Schiffe oder andere Verkehrswege gekreuzt werden und eine hohe feste Brücke zu aufwändig wäre. Die Hauptformen sind Drehbrücken, Klappbrücken und Hubbrücken. Drehbrücken drehen ihr Tragwerk horizontal, Klappbrücken bewegen es wie eine Wippe, und Hubbrücken heben den beweglichen Träger senkrecht. Beispiele sind die El-Ferdan-Brücken über den Suezkanal mit 640 m Länge, die Tower Bridge von 1894 mit 69 m Spannweite, die Porta d’Europa in Barcelona mit 109 m Spannweite und die Arthur Kill Vertical Lift Bridge als größte Hubbrücke der Welt mit 170 m Länge.