(weg- en waterbouwkunde) (Fr.: pont; Du.: Brücke; Eng.: bridge), een al dan niet beweegbare constructie die dient om een weg voor gewoon verkeer of voor spoorwegverkeer over een hindernis te leiden. Deze hindernis kan zijn natuurlijk (rivier, zeearm, een diep dal enz.) of kunstmatig (kanaal, verkeersweg, spoorweg enz.).
Een brug over een andere verkeersweg, die geen waterweg is, wordt meestal aangeduid met viaduct, een naam die men echter ook gebruikt voor een zeer lange brugconstructie die een verkeersweg op verhoogd niveau kruisingsvrij in of door steden leidt, over een spooremplacement, over een breed dal enz. Voor een viaduct, dat wordt gebouwd om een kruispunt tijdelijk of definitief te ontlasten, wordt wel de term fly-over gebruikt. Een aquaduct leidt een waterweg of waterleiding over een hindernis; een tunnel leidt een verkeersweg onder een hindernis door.Bekend als bruggenbouwers in de oudheid waren vooral die volken die voor de instandhouding van een wereldrijk een goed wegennet nodig hadden; hiervan vormden bruggen een zeer belangrijk onderdeel. Men gebruikte er de materialen voor die de natuur in de nabijheid in voorraad had: hout, natuursteen, lianen enz. Bekend om hun vaardigheid in het bouwen van bruggen waren niet alleen de Romeinen, maar ook de Inka’s en de Chinezen.
De Romeinen pasten voornamelijk twee brugtypen toe: waar voldoende grote boomstammen aanwezig waren werden vooral houten balkbruggen gebouwd op stenen pijlers of op ingeheide houten jukken. Hiervan zijn alleen resten van de onderbouw overgebleven. Van het tweede type, de halfcirkelvormige boogbrug vervaardigd uit een betonachtig materiaal met een natuurstenen bekleding, zijn er een aantal in vrij goede staat overgebleven (o.a. de Milvische brug over de Tiber te Rome en de Pont du Gard, een deel van het aquaduct voor de stad Nîmes).
Blijkbaar verwekte de vaardigheid in het bouwen van bruggen bij het volk zo’n ontzag, dat de Romeinse opperpriester (en daarna zijn opvolger, de paus) zich met de titel Pontifex Maximus (opperste bruggenbouwer) tooide. Na de ineenstorting van het Romeinse rijk kwam ook het wegennet en daarmee de bruggen tot verval.
Pas in de latere middeleeuwen werden ten behoeve van het weer toenemende verkeer nieuwe bruggen gebouwd, bijv. de Maasbrug in Maastricht, de Pont d’Avignon enz. In navolging van de Romeinen hadden deze bruggen uit natuursteen eerst nog een halfcirkelvormige boog; later bouwde men meer gedurfde, vlakkere boogtypen. Deze bouw geschiedde uitsluitend op grond van ervaring en intuïtie, maar er werden toch overspanningen tot 60 m bereikt.
Een veel toegepast brugtype was ook de houten balkbrug. Waar de lengte van de grootste boomstammen tekort schoot, werden primitieve houten vakwerk- en tralieliggers geconstrueerd. Om de brug tegen invloeden van het weer te beschermen, werd deze vaak over de hele lengte van een dak voorzien. Van deze bruggen zijn in de Alpen nog enkele, zeer oude, voorbeelden te vinden.
In de loop van de 18de eeuw werd de kunst van het berekenen van bouwconstructies ontwikkeld, evenals het beproeven van materialen. Hierdoor werd het mogelijk tot een meer verantwoorde vormgeving en veiligheid te komen. Tot het midden van de 19de eeuw beperkte de ontwikkeling van de beweegbare bruggen (behalve pontonbruggen) zich voornamelijk tot houten ophaalbruggen over kasteel- of stadsgrachten en het daaruit, vooral in Holland, ontwikkelde type van de dubbele houten ophaalbrug. Zowel de materialen als de nodige werkplaatstechnieken voor de vervaardiging van bewegingsmechanismen ontbraken nog grotendeels.
De grote stoot tot de verdere ontwikkeling van zowel vaste als beweegbare bruggen werd in 1825...1850 gegeven door de samenloop van omstandigheden dat de behoefte aan bruggen enorm toenam door de ontwikkeling van de spoorwegen en dat het geschikte materiaal, ijzer en staal, in voldoende hoeveelheid en kwaliteit ter beschikking kwam. Vooral in Engeland werden zeer geavanceerde constructies toegepast, bijv. de Brittanniabrug over de Menai-streets bij Anglesey (1850). De eerste grote stalen bruggen in Nederland dateren van rond 1865, bijv. de spoorbrug bij Culemborg, die nog steeds in gebruik is. Na 1900 krijgt het staal vooral bij bruggen met kleine en middelgrote overspanningen concurrentie van het gewapend beton.
Na de Tweede Wereldoorlog kwam zowel de staal-, als de betonconstructie snel tot ontwikkeling. Zo wordt bij de stalen brug het vanouds overgeleverde verbindingsmiddel, de klinknagel, grotendeels door lasnaden en/of voorspanbouten vervangen, wat een gewichts- en arbeidsbesparing betekent. Ook het gebruik van staalsoorten met een hogere toelaatbare materiaalspanning leidt tot lichtere en meer gedurfde constructies. Het gewapend beton wordt in de bruggenbouw bijna geheel verdrongen door het voorgespannen beton, waardoor lichtere constructies en grotere overspanningen mogelijk worden. Ook in de betonbouw worden de uitvoerings- en montagemethoden geperfectioneerd, waarbij geprefabriceerde onderdelen veelvuldig worden toegepast. Door verbetering van fabricage- en keuringsmethoden werden de materialen staal en beton veel homogener en betrouwbaarder van samenstelling. Bij gelijkblijvende veiligheid kon de materiaalspanning belangrijk worden opgevoerd. Zo is sinds 1920 voor normaal staal de toegelaten spanning verdubbeld; bij gewapend beton is de toegelaten spanning met een factor 2...3 verhoogd.
Aan een brug kunnen in het algemeen de volgende hoofdonderdelen worden onderscheiden: de bovenbouw is de constructie die de belastingen door eigen gewicht, verkeer, wind enz. rechtstreeks opneemt en overbrengt naar de opleggingen; de opleggingen verzekeren de vaste stand van de bovenbouw op de onderbouw. Zij moeten echter een zekere beweging van de bovenbouw door temperatuur, krimp of kruip toelaten, zonder dat er extra grote krachten optreden; de onderbouw (pijlers en/of landhoofden) moet de krachten uit de bovenbouw, te zamen met de krachten door grond-, water- of ijsdruk op de draagkrachtige ondergrond overbrengen.
Bij de keuze van de bovenbouw spelen zowel constructieve, als economische en esthetische overwegingen een rol. De aan de bouwplaats gebonden mogelijkheden van aanvoer en montage zullen vaak de keuze van het brugtype en het toe te passen materiaal mede bepalen. Ook de keuze van staal tegenover al dan niet voorgespannen beton zal op de hoofddraagconstructie en daarmee op het uiterlijk van de brug een belangrijke invloed uitoefenen. Omdat al deze overwegingen door een buitenstaander moeilijk zijn te doorzien, wordt deze geconfronteerd met een verwarrende veelheid van uiteenlopende constructiesystemen.
Men kan in principe een drietal hoofddraagsystemen onderscheiden:
1. de hoofddraagconstructie is voornamelijk op trek belast (hangbruggen);
2. de hoofddraagconstructie is voornamelijk op druk belast (boogbruggen);
3. de hoofddraagconstructie is voornamelijk op buiging belast (plaaten balkbruggen).
Tussen deze drie hoofdsystemen bestaan tal van combinaties en overgangsvormen: tuibrug, verstijfde staafboog, boog met trekband, portalen met rechte en schuine stijlen, onderspannen balken, vakwerken, vierendeelligger, kokerliggers enz. Omdat men bij hangbruggen een zo groot mogelijke overspanning tracht te bereiken moet het eigen gewicht minimaal zijn. Daarom hangt de rijvloer via hangdraden aan enige, vaak twee, over torens gespannen kabels van hoogwaardig staal. Deze rijvloer, die tevens dient om puntlasten van het verkeer over een grotere lengte te verdelen, wordt daarom als een min of meer buigvaste, stalen ligger uitgevoerd. Bij de tuibrug, die voor wat minder grote overspanningen in aanmerking komt, worden de tuikabels weliswaar veelal in hoogwaardig staal uitgevoerd, maar voor de rijvloerconstructie kan zowel staal als voorgespannen beton worden gekozen. Hoewel er boogbruggen met hoog gelegen rijvloer in staal worden geconstrueerd, is voor dit type brug beton vaak het aangewezen materiaal. De massieve plaatbrug wordt uitsluitend in beton uitgevoerd, terwijl de balkbrug zowel in beton als in staal (plaatliggerbrug) wordt vervaardigd.
Als een combinatie van de genoemde mogelijkheden vindt men in Nederland, waar grote horizontale krachten moeilijk door de fundering kunnen worden opgenomen, vaak een aangepast type boogbrug in een van de twee volgende vormen: de boogbrug met trekband: de laag gelegen rijvloer neemt als trekband de horizontale boogkrachten op. Omdat hier de boog lastverdelend moet werken, vertoont dit type een forse boog met een vrij lichte rijvloer. Dit brugtype is vooral vóór de oorlog veel uitgevoerd, zowel in staal als in beton (bijv. de stalen verkeersbruggen bij Vianen en bij Hendrik-Ido-Ambacht); de verstijfde staafboog: hierbij wordt de verkeerslast hoofdzakelijk verdeeld door de buigstijve rijvloerconstructie die tevens als trekband fungeert. De rijvloer wordt ontlast door een lichte boogconstructie die uitsluitend op druk wordt belast. Het resultaat is een vrij slanke boog ten opzichte van een zware rijvloer (bijv. de spoorbrug te Schalkwijk, de verkeersbrug bij Deventer). Ook dit type wordt zowel in beton als in staal uitgevoerd.
Hoewel de constructeur in vele gevallen de vrije keus heeft tussen staal en voorgespannen beton als materiaal voor de hoofddraagconstructie of een combinatie hiervan, geeft men voor spoorbruggen met grote overspanning tot nu toe aan stalen bruggen de voorkeur.
Een andere belangrijke factor die de keuze van materiaal en hoofddraagsysteem beïnvloedt, is het zoeken naar het goedkoopste montagesysteem, dat de brugsituering toelaat. Belangrijke vraagpunten zijn: is het mogelijk om tijdelijke hulpsteunpunten toe te passen of is vrije uitbouw nodig, en: hoe groot zijn de constructiestukken in verband met de outillage van de fabriek en de wijze van vervoer naar de bouwplaats. Hoe groter de stukken zijn die in de fabriek kunnen worden gebouwd, des te economischer zal vaak het gehele ontwerp zijn. Bij zeer grote overspanningen en moeilijke montagesituaties is staal in het voordeel ten opzichte van voorgespannen beton, hoewel ook daarvoor recentelijk montagesystemen zijn ontwikkeld, die grote overeenkomst vertonen met de systemen die voor staal gebruikelijk zijn.
Bij betonnen bruggen wordt de methode van ter plaatse storten met een dure, plaatsvaste bekisting nog slechts toegepast voor ondergeschikte bruggen; de werkwijze is vervangen door kosten- en materiaalbesparende methodes, waarbij eenzelfde bekisting vele malen wordt gebruikt. Een voorbeeld hiervan is: bij steigerloze uitbouw wordt de brug in moten met een lengte van 3...5 m vanuit de pijler(s) naar weerszijden uitgebouwd. Zo zijn overspanningen mogelijk tot meer dan 200 m. De moten worden ter plaatse gestort of als geprefabriceerde elementen aangevoerd (bijv. de bruggen bij Bendorf, Deventer, Zwolle). Bij lange bruggen over moeilijk toegankelijke hindernissen (bijv. diepe dalen) is de aanvoer van materiaal en materieel niet eenvoudig. De brug kan van één zijde af worden gebouwd met behulp van een stalen hulpconstructie, waaraan de bekisting voor het storten van de moten wordt opgehangen of waarop de geprefabriceerde elementen worden geplaatst.
Bij veldgewijze bouw wordt een over vele velden doorgaande brug per gehele veldlengte op een verschuifbare bekisting vervaardigd; veldlengte tot ca. 50 m (bijv. deel Kleinpolderplein). Bij prefabricage wordt de brug in langs- en/of dwarsrichting in een aantal gelijke, transporteerbare delen verdeeld; deze worden in de fabriek (soms op de bouwplaats) vervaardigd en op het werk tot één geheel verenigd, doorgaans met behulp van voorspanwapening. De voegen worden gevuld met beton, cementspecie of lijm, of de voegvlakken sluiten koud tegen elkaar (contactbouw). De lengte van de langselementen wordt door transportmogelijkheden over de weg beperkt tot ca. 30 m. Dwarselementen worden door stalen hulpconstructies ondersteund en door middel van voorspanning in langsrichting verenigd. Er zijn overspanningen van meer dan 100 m bereikt. Bij de schuifmethode wordt de brug op de ene oever in moten van 10...15 m vervaardigd en telkens na het gereedkomen van een moot over een mootlengte in de richting van de andere oever verschoven. Wordt de afstand van de normale steunpunten (pijlers) te groot, dan kunnen o.a. tijdelijke hulpsteunpunten worden toegepast. De methode kan worden toegepast voor rechte en gebogen bruggen met constante kromtestraal en doorsnede; overspanningen zijn mogelijk tot ca. 70 m (bijv. de IJsselbrug te Zutphen).
De beweegbare brug wordt alleen daar toegepast waar waterverkeer wordt gekruist. Het kruisende verkeer zal, als het niet onder het water door of er hoog overheen kan, van een beweegbare brug gebruik moeten maken. Omdat verkeersonderbrekingen als steeds hinderlijker worden ondervonden, wordt de toepassing van beweegbare bruggen zoveel mogelijk beperkt tot die situaties waarbij het landverkeer onmogelijk naar boven (hoge brug) of naar beneden (tunnel) kan uitwijken, dus vooral in wooncentra. Vooral waar zeescheepvaart moet passeren, dus over de benedenrivieren, zijn in de laatste vijftig jaar in Nederland een aantal soms minder fraaie hoge hefbruggen gebouwd. Deze zijn kostbaar, zowel door het verkeersoponthoud, als door bediening en onderhoud. Waar mogelijk worden ze thans door nog duurdere tunnels vervangen, doch de verkeershinder is grotendeels opgelost.
De beweegbare bruggen, tot op heden uitsluitend in staal gebouwd, tonen een nog groter aantal uiteenlopende typen dan de vaste bruggen. Er zijn verschillende manieren om een brug beweegbaar te maken; bijv.: de draaibrug draait om een verticale as in het horizontale vlak; de hefbrug wordt met behulp van heftorens en meestal met contragewichten in zijn geheel verticaal omhooggehesen. Via kabelschijven boven in de torens is de brug door middel van staalkabels aan de contragewichten bevestigd. De torens en kabels dienen tevens voor de verticale geleiding; de ophaal- en basculebruggen draaien om een horizontale as, die meestal evenwijdig aan de vaarrichting loopt. Bij de ophaalbrug bevindt zich een contragewicht boven het rijdek, zodanig dat het verkeer eronderdoor kan. Bij een basculebrug bevindt zich het contragewicht, indien aanwezig, aan het achtereinde van de klap. Dit contragewicht beweegt zich onder het rijdek, in Nederland meestal in een kelder.
Vroeger werden de beweegbare bruggen zonder of met behulp van tandwieloverbrengingen met handbediening geopend en gesloten. Later werden deze overbrengingen door elektrische machines aangedreven. Echter bij de draaibrug kan het openen en sluiten met handkracht tot vrij grote overspanningen in redelijke tijd geschieden. Na de veelal open tandwieloverbrengingen kwamen de gesloten tandwielkasten. Ook deze werden elektrisch aangedreven. Bij de moderne beweegbare bruggen geschiedt het openen en sluiten soms met behulp van hydraulische systemen.