Bruggenstichting

Een kwakel, ook wel kwakkel of til genoemd, is een kleine, hoge en smalle voetgangersbrug, over een vaart of sloot, vaak aan weerszijden voorzien van trappen.

Een kwakel of quakelbrugge is volgens het Middelnederlands handwoordenboek een smal en hoog trapbruggetje. Een simpel bruggetje voor voetgangers, dat de mensen in staat stelde om van hun huis of boerderij op de doorgaande weg te komen. Dergelijke bruggen kwamen in het verleden veel voor, omdat in die tijd het vervoer over water belangrijker was dan het vervoer over de weg en er op deze manier een vaartuig met hooi, groente e.d. onderdoor kon.
Etymologisch gezien acht men het woord Kwakel of Kwakkel verwant met wankel in de zin van onvast of onbestendig. (vergelijk: kwakkelwinter). Kwakels worden dus benoemd als wiebelige bruggetjes. Het dorp De Kwakel in Noord-Holland is naar zo'n kwakel genoemd.

Brug waarvan het beweegbare deel bestaat uit twee drijvende vlotten die dwars op de vaarweg vanuit de oever kunnen worden in- en uitgevaren.

In gesloten toestand liggen de drijvende vlotten tegen elkaar midden in de vaarweg. Nabij de oever sluiten ze met een overgangsklep aan op koebruggen* die op de landhoofden zijn opgelegd. Het wegverkeer kan dan van de ene oever via koebrug, overgangsklep, drijvend vlot, tweede drijvend vlot, overgangsklep en tweede koebrug naar de andere oever rijden. Om de doorvaart te openen voor de scheepvaart kunnen de drijvende vlotten onder de koebruggen getrokken worden. Vlotbruggen werden in de negentiende eeuw ontwikkeld als een goedkope oplossing, toen beweegbare bruggen voor grotere overspanningen nog niet tot de mogelijkheden behoorden. De vlotten waren oorspronkelijk van hout en werden later vervangen door metalen pontons.  

In ons land bestaan thans nog vier vlotbruggen, alle gelegen over het Noordhollands Kanaal. Ooit lagen er 18 van zulke bruggen over dit kanaal en er lagen er o.a. ook over het Merwedekanaal, de Overijsselse kanalen, het Kanaal door Voorne, de Haarlemmer Trekvaart en de Amsterdamse Realengracht. Groot nadeel van dit type bruggen is de beperkte toelaatbare mobiele belasting en de stabiliteit. In verband hiermee moet het (gemotoriseerde) verkeer het midden van de brug houden en is slechts één rijstrook op de brug beschikbaar. Het verkeer wordt daarom geregeld met een verkeersregelinstallatie. De brugcapaciteit is daarom beperkt.
Opmerkelijk is dat in de 21ste eeuw nabij Koedijk nog een nieuwe vlotbrug over het Noordhollands Kanaal is gebouwd.

Een brug is een vaste of beweegbare verbinding voor het verkeer, tussen twee punten die gescheiden zijn door een rivier, kanaal, kloof, dal, weg, spoorweg of een ander obstakel.

Een brug kan ontworpen zijn om een spoorweg, rijbaan, kanaal (kanaalbrug) of waterleiding (aquaduct) te dragen. Een lange brug wordt, als hij over een andere weg of spoorlijn loopt, ook wel een viaduct genoemd. Bruggen over een waterweg hebben soms een beweegbaar onderdeel; bij een kruising met een weg of spoorweg zal men de brug hoog genoeg maken of anders een gelijkvloerse kruising aanleggen.

Bruggen worden in de regel van gewapend beton, metselwerk, staal (eerder gietijzer) geconstrueerd. Voor korte en kleinere bruggen kunnen andere materialen zoals hout en bamboe gebruikt worden. Tegenwoordig is kunststof ook een veelgebruikt materiaal. Een brug bestaat in hoofdzaak uit twee onderdelen:

• de bovenbouw, waarover het verkeer en dergelijke gaat, en

• de onderbouw, met pijlers en funderingen, die de krachten van de brug op de ondergrond overbrengt.

In de oudheid ontstonden natuurlijke bruggen door omgevallen bomen, door de wind of het water uitgeslepen gaten in gesteenten.

Onze verre voorouders maakten gebruik van deze voorbeelden en maakten tevens nieuwe verbindingen, waar deze nodig werden geacht. Dit gebeurde door boomstammen of lange stenen naar de gewenste plaats te transporteren.

Clam Bridge in Engeland

Als de bovenstaande methoden niet tot het gewenste resultaat leidden of als grote stenen en lange boomstammen niet voorradig waren of te kort bleken voor de gewenste verbinding, moest men naar andere methoden omzien. Een van de gebruikte constructie methoden was het tegen elkaar stapelen van stenen, later in verband met de stabiliteit voorzien van een specielaag.

Een oude stenen welfbrug (ook wel boogbrug genoemd)

Brug van Lavertezzo in Zwitserland

Ook leerde men gevlochten kabels van lianen en touw toepassen, waardoor hangbruggen over diepe ravijnen of bredere rivieren konden worden gemaakt.

Nederland bestaat grotendeels uit vlakke en waterrijke gebieden. Men maakt daarom dankbaar gebruik van het water om mensen, dieren en goederen van de ene plaats naar de andere te vervoeren. Bij het maken van oeververbindingen moet er dus terdege rekening mee worden gehouden dat vaartuigen een dergelijke verbinding kunnen passeren. Naast het gebruiken van veerponten en schipbruggen maakt men daarom ook beweegbare bruggen, die omhoog of opzij kunnen worden verplaatst om de vaarweg vrij te maken.

Een veerpont, waarmee wegverkeer kan worden overgevaren

Omdat er in Nederland zoveel water is en het land doorgaans erg vlak, heeft Nederland een vooraanstaande positie op het gebied van beweegbare bruggen. We kennen in ons land vele verschillende uitvoeringen, die allemaal hun voor- en nadelen hebben. De meest voorkomende zijn: Ophaalbrug, basculebrug, draaibrug, rolbrug, hefbrug en de meer bijzondere: rolbasculebrug, staartbrug, vouwbrug, scholle, schipbrug. 

Bij een vakwerkbrug bestaat de hoofdligger uit aan elkaar bevestigde driehoeken, die vormvast zijn. Neem als voorbeeld drie staafjes, bijvoorbeeld van karton en bevestig die met punaises aan elkaar. Je zult zien dat er maar één driehoeksvorm mogelijk is.

schets van drie staafjes en een driehoek

Met behulp van een passer is dit ook eenvoudig aan te tonen.

schets van een met de passer gemaakte driehoek

Door de hoofdligger op te bouwen uit vormvaste driehoeken, is die ligger ook vormvast. Er zijn vele vormen van vakwerken mogelijk,want elke driehoek is vormvast, welke vorm die dan ook zelf heeft.

Ligger met evenwijdige boven- en onderrandstaven, verticale staven en "vallende" diagonale staven. Men noemt een diagonaal "vallend" als deze gezien vanuit het oplegpunt van de hoofdligger naar het midden daarvan van boven naar beneden loopt.

schets van een enkelvoudig vakwerk met verticalen en uitsluitend vallende diagonalen (N-ligger)

Ligger met evenwijdige boven- en onderrandstaven, verticale staven en "stijgende" diagonalen. Men noemt een diagonaal "stijgend" als deze gezien vanuit het oplegpunt van de hoofdligger naar het midden daarvan van beneden naar boven loopt.

schets van ligger met evenwijdige boven- en onderrandstaven met stijgende diagonalen

schets van ligger met evenwijdige boven- en onderrandstaven, verticalen en afwisselend vallende en stijgende diagonalen

De oude verkeersbrug over de Waal bij Zaltbommel

schets van een zogenaamde tralieligger met zowel stijgende als vallende diagonalen

Men kan ook minder verticalen toepassen en grotere driehoeken maken. Dat betekent echter wel dat de lengte van de afzonderlijke staven toeneemt en er gevaar voor uitknikken bestaat als de drukspanning in die staven te hoog wordt. Men spreekt bij staven waarin voornamelijk drukspanningen voorkomen dan van een "grotere kniklengte".Door de belasting op de brug (en door het eigen gewicht) ontstaan in de bovenrand drukspanningen en in de onderrand trekspanningen. Bij de bovenrandstaven bestaat dus het gevaar van uitknikken. Om dit te voorkomen wordt tussen de bovenranden een horizontaal verband aangebracht dat tevens kan dienen voor het opnemen van dwars op de brug optredende belastingen zoals bijvoorbeeld wind. Dit verband wordt dan ook windverband genoemd.(zie plaatje brug Zaltbommel)

schets van vakwerkbrug met minder verticalen

De spoorbrug bij Kethel tussen Delft en Schiedam

Ook kunnen alle verticalen worden weggelaten. De bovenrandstaven hebben dan een grotere kniklengte, de afstand tussen de dwarsdragers wordt groter en de daarop rustende langsliggers krijgen daardoor een grotere overspanning en moeten dus zwaarder worden. Voorbeeld is de spoorbrug over het Hollandsch Diep bij Moerdijk

schets van ligger zonder verticalen

De spoorbrug over het Hollandsch Diep bij Moerdijk

Het aantal variatiemogelijkheden met vakwerken is groot. Hierna volgen een aantal bizondere vormen van vakwerken met evenwijdige boven- en onderrandstaven.

schets van een K-ligger

schets van een vakwerk van de tweede orde

schets van een ruitenvakwerk

De verkeersbrug over de IJssel in Kampen

schets van een ruitenvakwerk met verticalen

De verkeersbrug over Hollands Diep te Moerdijk

De boven- en onderrandstaven behoeven niet altijd evenwijdig te lopen. De verkeersbrug over de Maas bij Grave is een vakwerkbrug met geknikte bovenrand. Men spreekt ook wel van gebogen bovenrand omdat de bovenrandstaven in een boog liggen. De staven zelf zijn echter recht en de term "geknikte bovenrand" is dus exacter.

schets van een vakwerkbrug met geknikte bovenrand

De spoorbrug bij Kelpen

Evenals bij vakwerkbruggen met evenwijdige boven- en onderranden kunnen de liggers met gebogen bovenrand vele verschillende verbanden (verticalen en diagonalen) hebben. Het aantal mogelijkheden is vrijwel onbeperkt. Enige voorbeelden:

schets van vakwerkligger met gebogen bovenrand en vallende diagonalen

schets van vakwerkligger met gebogen bovenrand, verticalen en afwisselend vallende en stijgende diagonalen

schets van vakwerkligger met gebogen bovenrand en geen verticalen

schets van vakwerkligger met gebogen bovenrand en verticalen en diagonalen van de tweede orde

Een tuibrug lijkt op een hangbrug, maar in dit geval is de wegdekconstructie rechtstreeks via spankabels (tuien) aan de pylonen opgehangen. Er zijn dus geen hang- en draagkabels. De horizontale componenten van de krachten in de tuikabels worden door de brugligger opgenomen. Bij de opleggingen aan de einden van de brugligger is de verticale component van de tuikracht zo groot dat een trekverankering noodzakelijk is.

schema van een tuibrug

De tuibrug over de Rijn bij Düsseldorf

brug bij Kampen

Brug bij Ewijk

schema van een eenzijdig getuide brug

Erasmusbrug, Willemsbrug en Hefbrug in Rotterdam

De Waalbrug bij Zaltbommel, de Martinus Nijhofbrug

Brug over de Waal nabij Tiel

Tuibruggen met grote overspanning:

Skansundet, hoofdoverspanning 530 m.

Pont de Normandie, hoofdoverspanning 856 m.

Tatara, hoofdoverspanning 890 m.

De limiet in de lengte van de overspanning is nog lang niet bereikt. Door de voortdurende vergroting van de kennis van materialen en de steeds betere berekeningsmethoden met behulp van een computer kunnen de meest futuristische brugconstructies worden ontworpen. Een spectaculair plan is het ontwerp voor een brug over de Straat van Gibraltar tussen Europa en Afrika met twee grootste overspanningen van 5000 meter.

Artist impression van de brug over de Straat van Gibraltar

Bij een verstijfde staafboogbrug wordt de hoofdligger verstijfd door een boogconstructie. In vergelijking met de vorige typen boogbruggen is bij deze bruggen de boog erg slank.

schets van een verstijfde staafboogbrug op twee steunpunten met een vollewandligger als verstijvingsligger

De spoorbrug over het Amsterdam Rijnkanaal bij Weesperkarspel

Dit type leent zich erg goed voor toepassing bij een brug met aanbruggen: de verstijvingsligger loopt door over de steunpunten van de aanbruggen en is bij de hoofdoverspanning verstijfd met een ranke boog.

schets van een verstijfde staafboogbrug met doorgaande ligger

plaatje van de verkeersbrug over de Rijn in Arnhem

De verkeersbrug over de Merwede bij Gorinchem

De verstijvingsligger kan ook als vakwerkligger worden uitgevoerd. Voorbeelden zijn de spoorbruggen over het Amsterdam-Rijnkanaal bij Weesp en Utrecht. Zo'n constructie kan ook in beton worden uitgevoerd. Voorbeeld is de Exelse brug over het Twenthekanaal.

De DEMKAspoorbrug over het Amsterdam-Rijnkanaal in Utrecht

De Exelse brug over het Twenthe Kanaal bij Lochem

Een basculebrug waarvan het contragewicht zich niet in een basculekelder maar boven het maaiveld bevindt.

Doordat het contragewicht zich boven het maaiveld bevindt, is er geen (bascule)kelder nodig. Hierdoor kunnen de aanlegkosten (aanzienlijk) lager uitvallen dan bij een basculebrug. Daar staat tegenover dat bij staartbruggen het contragewicht nadrukkelijk zichtbaar is in gesloten stand van de brug. Verder moet het draaipunt van de brug zo hoog worden gesitueerd dat het contragewicht in geopende stand van de brug niet in het water komt, waardoor, door de opwaartse druk van het water, de evenwichtswerking zou worden verstoord. In sommige gevallen  (b.v. de Vijfgatenbrug in Ter Aar) lijkt de staartbrug op een (zwaar) uitgevoerde ophaalbrug.

De William Pontbrug in Zaandam, in de volksmond "de Vliegenmepper"

Slauerhoffbrug in Leeuwarden.

Wanneer de lengte van de overspanning niet te groot is kunnen gewalste liggers worden toegepast. Deze liggers komen kant en klaar van een walswerk van een hoogovenbedrijf, waar het staal gemaakt wordt.

schets van een gewalste ligger

Als de overspanningen groter zijn, zijn de gewalste liggers niet sterk genoeg en moeten plaatliggers worden samengesteld uit lijfplaten en flenzen. Voor 1950 werden die liggers gemaakt met behulp van hoekstalen, waarmee de flenzen door middel van klinknagels aan de lijfplaten werden bevestigd. Na 1950 werden meestal gelaste liggers toegepast, waarbij de flenzen aan de lijfplaten worden gelast.

schets van een genagelde en een gelaste ligger

De spoorbrug over de Maas bij Maastricht, doorgaande plaatligger met opgebogen onderrand

Een spoorbrug met samengestelde plaatliggers

Wanneer de lijfplaten hoog zijn moeten zij worden verstijfd met verticale en horizontale verstijvingen. Indien deze verstijvingen niet aangebracht zouden worden, dan zou de ligger door plooien kunnen instorten.

schets van een verstijfde ligger en een geplooide ligger zonder verstijving

Hoedliggers

Hoedliggers bestaan uit twee lijfplaten, een brede bovenflens en twee smalle onderflenzen. Deze open constructie was nodig om het aan elkaar klinken (aanbrengen van de klinknagels) van de onderdelen mogelijk te maken.

schets van de doorsnede van een geklonken hoedligger

Kokerliggers

Bij kokerliggers zijn de boven en onderflenzen even breed en worden deze met behulp van electrisch aangebrachte lassen aan de lijfplaten bevestigd. Doordat de lassen aan de buitenzijde van de koker kunnen worden aangebracht kan de kokerligger geheel gesloten zijn. De binnenzijde behoeft dan niet te worden geconserveerd. De nodige verstijvingen van de lijfplaten komen dan aan de buitenzijde. Kokerliggers en hoedliggers worden toegepast als de flenzen van de plaatliggers te breed zouden worden. Kokerliggers worden ook veel toegepast bij betonnen bruggen.

schets van de doorsnede van een kokerligger

schets van het detail met de las aan de buitenzijde

Een voorbeeld van een betonnen kokerligger is de Zeelandbrug over de Oosterschelde bij Zierikzee. Een dwarsdoorsnede van de brug geeft een duidelijk beeld van de toegepaste kokervorm. De hoogte van de koker is hier aangepast aan de optredende krachten en momenten in de hoofdligger.

De Zeelandbrug over de Oosterschelde bij Zierikzee

Op onderstaande afbeelding is te zien hoe een samengestelde ligger wordt opgebouwd. De bovenflens wordt naar het midden van de overspanning geleidelijk verdikt met één, twee of meer platen.

Samengestelde ligger

De methode van het klinken: de bovenste man hanteert de klinkhamer die op gecomprimeerde lucht werkt. De onderste man hanteert de zogeheten tegenhouder.

Het klinken

Enige voorbeelden van bruggen van gewapend beton

Voor betonnen bruggen met een kleine overspanning worden wel holle plaatliggers toegepast. Voor grotere overspanningen komen ook massieve gewapend betonnen platen in aanmerking.

schets van de doorsnede van een betonnen plaatbruggetje

Bij een wat grotere overspanning kiest men in beton voor een balkbrug, waarbij een aantal betonnen balken van steunpunt tot steunpunt reiken. Daarop ligt dan het betonnen wegdek.

Bij een trogbrug zijn er maar twee hoofdliggers, waartussen aan de onderzijde het betonnen rijdek is bevestigd. De bovenkant van het rijdek ligt dan maar weinig boven de onderkant van de brug. Het voordeel daarvan is dat de opritten naar deze brug korter kunnen zijn.

Klik hier om een filmpje te bekijken over de werking van een kraneschipbrug

Een kraanbrug is een beweegbare brug die open en dicht gaat door te draaien om een verticale z-as.

Op het landhoofd zijn twee of meer driehoekvormige armen bevestigd die kunnen draaien. De draaiassen van de armen staan op het landhoofd; de punt van de driehoek rust op het bruggenhoofd dat zich op het andere landhoofd bevindt. Als de brug is gesloten staan de armen haaks op de vaarrichting, in geopende toestand zijn ze tegen het landhoofd aangedraaid, parallel aan de vaarrichting.

De kraanbrug is een uitvinding van de Hollandse spoorwegingenieur Frederik Willem Conrad (1800-1870). Het voordeel van de kraanburg is dat hij goedkoop is en gemakkelijk te bedienen. Het nadeel is echter dat het wegdek eerst verwijderd dient te worden voordat de brug kan worden geopend. Vandaar dat de gebouwde kraanbruggen vooral spoorbruggen zijn.

Voor militair gebruik was de kraanbrug ook populair omdat de weggedraaide brug niet zoals een klapbrug een doelwit was voor vijandelijk vuur en het uitzicht van de verdedigers belemmerde. De kraanbrug bij Fort Ronduit (het noordelijkste fort van de Nieuwe Hollandse Waterlinie ten noorden van de vesting Naarden) werd in 2006 gerestaureerd.

Gebouwde kraanbruggen in Nederland

Klik hier om een filmpje te bekijken over de werking van een kraanbrug