Herstellung von Autobahnportalen

Ein Autobahnportal (kurz Portal) ist eine große Metallrahmenkonstruktion, die auf Autobahnen installiert wird. Sie überspannt in der Regel die Fahrbahn und besteht aus zwei seitlichen Stützen und einem Querträger, der wie ein “Tor” aussieht, daher der Name “Portal”. Es dient zur Aufhängung von Verkehrszeichen, Kameras, elektronischen Informationstafeln oder Geräten für offene Mautsysteme und eignet sich für mehrspurige Straßen mit hohem Verkehrsaufkommen, da Verkehrszeichen am Straßenrand von großen Fahrzeugen verdeckt werden können.

Strukturtypen

• Vollportal: Der Querträger überspannt die gesamte Fahrbahn und wird von Stützen auf beiden Seiten getragen, ähnlich einer Brücke, geeignet für mehrspurige Autobahnen.
• Halbportal (Ausleger/Schmetterlingsform): Eine einzelne Stütze trägt den Querträger, geeignet für Straßenabschnitte mit begrenztem Platz oder in der Nähe von Ausfahrten.
• Fachwerkportal: Verwendet eine Fachwerkstruktur (runde oder quadratische Rohre), die eine höhere Steifigkeit und Stabilität bietet und häufig für schwere Geräte verwendet wird.
• Flexibles Portal: Wie das Flexgantry von Forster, das mit verschiebbaren Betonleitwänden verbunden ist und sich bei einem Aufprall seitlich bewegen kann, um die Sicherheit zu erhöhen.

Materialien und Design

• Materialien:
  • Stahl: Hauptsächlich wird hochfester, niedriglegierter Stahl Q235 oder Q345 verwendet, mit einer Streckgrenze von 235-345 MPa und einer Dicke von 4-10 mm, der feuerverzinkt wird (Dicke 60-80μm), um Korrosion zu verhindern.
  • Aluminiumlegierung: Leichtbauweise, Dichte ca. 2700 kg/m³, korrosionsbeständig, geeignet für bestimmte Szenarien.
  • Beton: Einige Stützenfundamente verwenden hochfesten Beton (C30-C40), um die Stabilität zu erhöhen.
• Designmerkmale:
  • Abmessungen: Querträgerbreite 10-40 Meter (je nach Anzahl der Fahrspuren), Stützenhöhe 6-12 Meter, muss Windlasten (ca. 1,2 kN/m²) und Gerätegewicht tragen.
  • Struktur: Querträger sind meist kastenförmig oder als Fachwerk ausgeführt, Stützen sind zylindrisch oder rechteckig, Fundamente sind meist einbetoniert oder mit Schrauben befestigt.
  • Modularität: Erleichtert den Transport und die Installation und reduziert die Bauzeit vor Ort.
  • Sicherheit: Muss Wind- und Erdbebennormen entsprechen (wie z. B. die chinesische "Designspezifikation für Straßenbrücken und Durchlässe") und die Aufprallsicherheit berücksichtigen (wie z. B. der REBLOC H4b-Test).

Herstellungsprozess

(1)Design und Vorbereitung

• Design: Verwendung von CAD- oder BIM-Software für die 3D-Modellierung, Berechnung der Lasten (statische Last, dynamische Last, Windlast) und Optimierung der Struktur. Finite-Elemente-Analyse (FEA) zur Sicherstellung von Festigkeit und Steifigkeit.
• Materialvorbereitung: Beschaffung von Q235/Q345-Stahlplatten oder -Rohren, Prüfung der Oberflächenqualität (keine Risse, Rost) und Zuschnitt auf die erforderlichen Abmessungen.

(2)Bauteilbearbeitung

• Querträger/Stützenformung:
  • Stanzen/Walzen: Stahlplatten werden mit einer Ölhydraulikpresse (1000-3000 Tonnen) oder einer Walzmaschine zu kastenförmigen Trägern oder rohrförmigen Strukturen geformt, Toleranz ±1mm.
  • Rohrbiegen: Stützen oder Auslegerträger werden mit einer CNC-Rohrbiegemaschine gebogen, Winkelgenauigkeit ±0,5°.
• Lochbearbeitung:
  • Bearbeitung von Montagelöchern (zur Befestigung von Schildern, Geräten), Lochdurchmesser 10-50mm, Anzahl 100-300 Stück.
  • CNC-Stanzen: Hohe Präzision (±0,2mm), geeignet für die Produktion verschiedener Produkte.
  • Plasma/Laserschneiden: Für große Löcher oder komplexe Formen, Genauigkeit ±0,5mm.
• Schweißen:
  • Verwendung von WIG/MIG-Schweißen oder Lichtbogenschweißen, Schweißnähte müssen porenfrei sein, Festigkeit muss mindestens 90% des Grundmaterials betragen.
  • Verwendung von Vorrichtungen zur Sicherstellung der Schweißgenauigkeit, Abweichung <±1mm.

(3)Oberflächenbehandlung

• Kugelstrahlen/Sandstrahlen: Entfernung der Oxidschicht, Oberflächenrauheit Ra 3,2-6,3μm, Verbesserung der Haftung der Beschichtung.
• Feuerverzinken: Zinkschichtdicke 60-80μm, Korrosionsbeständigkeit 10-20 Jahre.
• Spritzen: Epoxidgrundierung + Polyurethan-Decklack (Gesamtdicke 80-120μm), Farbe meist grün (China/Kanada) oder silbergrau, in einigen Szenarien blau (z. B. auf Flughafenstraßen).

(4)Montage und Installation

• Vormontage im Werk: Testmontage im Werk zur Überprüfung der Abmessungen und Verbindungsgenauigkeit.
• Installation vor Ort:
  • Fundamentbau: Gießen von Betonfundamenten (C30-C40), Einbetonieren von Schrauben oder Stahlplatten.
  • Heben: Installation von Querträgern und Stützen mit einem Kran (50-100 Tonnen), Abweichung <±5mm.
  • Geräteinstallation: Schilder, Kameras oder Mautgeräte werden mit Schrauben befestigt, Winkel müssen kalibriert werden (z. B. in der Region Quebec in Kanada sind Schilder nach unten geneigt, damit sie von den Fahrern besser gesehen werden können).