Die Mackinac Straits Bridge

umgangssprachlich auch "Big Mac" oder "Mighty Mac"

St. Ignace / Mackinaw City, USA




© Matt Wagner


Name: Mackinac Straits Bridge
Ort: St. Ignace / Mackinaw City
Land: USA
Konstruktionstyp: Hängebrücke
Fertigstellung: 1957
Beteiligte Personen: David B. Steinman
Prentiss M. Brown
Verkehrsart: Straße
Material: Stahl
Gesamtlänge: 8,038 km
Größte Spannweite: 1.158 m
Durchfahrtshöhe für Schiffe: 47 m
Höhe der Pylone: 168 m
Die Brücke über die Mackinac Straits war für die Bewohner des US-Bunesstaates Michigan die lange erträumte Verbindung zwischen ihren beiden Landesteilen. Für David B. Steinman wurde sie zur triumphalen Krönung seiner Karriere als Brückenbauer

Die Wasserstraße von Mackinac verbindet im Norden der USA zwei der größten Binnenseen der Welt miteinander, den Huronsee und den Michigansee. Gleichzeitig trennt die an der engsten Stelle ca. 6 km breite Straits aber auch die beiden Halbinseln des Bundesstaates Michigan voneinander. Um auf dem Landwege von der unteren zur oberen Halbinsel zu gelangen (oder umgekehrt) war vor dem Bau der Mackinac Straits Bridge ein hunderte Kilometer langer Umweg durch die Bundesstaaten Indiana, Illinois und Wisconsin erforderlich.


Der lange Weg zur Verwirklichung eines Traumes

Der Verkehr über die Wasserstraße wurde daher lange Zeit durch Fähren sichergestellt. Allerdings war der Fährverkehr durch die Unbilden des rauen Wetters zeitweise recht unsicher. Die Mackinac Straits liegt ungefähr auf dem Breitengrad des Gardasees. Während der oberitalienische See mit einem milden mediterranen Klima aufwarten kann, herrscht am Huron- und Michigansee ein kontinental geprägtes Wetter mit sehr harten Wintern vor. Die nördliche Halbinsel Michigans hat pro Jahr nur zwischen 60 und 120 frostfreie Tage und im Januar und Februar eine Durchschnittstemperatur von -10° C. Die großen Seen frieren im Winter regelmäßig zu, wobei das Eis eine Stärke von 3 m erreichen kann. Man bildete die Fähren daher als Eisbrecher aus, konnte damit aber nicht verhindern, dass immer wieder einige von ihnen im Eis stecken blieben. Aber nicht nur die Temperaturen machten den Fähren zu schaffen, sondern auch die häufigen Stürme und meterhohen Wellen führten zu Verzögerungen des Fahrplanes.
Der wuchtige Fachwerkträger von unten
© Michael Thiel

Schon gegen Ende des 19. Jhd. wurden daher erste Stimmen laut, die den Bau einer Brücke über die Straits forderten. Die Bürger Michigans begannen aber erstmals an die Verwirklichung dieses Traumes zu glauben, als in New York die Brooklyn Bridge (1883) fertig gestellt wurde. Auch der Bau der Firth of Forth Rail Bridge in Schottland (1889) beflügelte die Phantasien der Brückenbefürworter. Allerdings wurde bald deutlich, dass für die Verbindung über die Mackinac Straits doch eine wesentlich größere Spannweite erforderlich sein würde.

Etwa um 1920 verlagerte Horatio Earl, der damalige Highway Commissioner Michigans, die Diskussion auf die Verwirklichung eines Tunnels. Aber auch dieser Plan wurde wieder fallen gelassen, weil die Wasserstraße eine Tiefe von über 90 m hat. Im Jahre 1934 wurde die "Mackinac Straits Bridge Authority" gegründet, deren Aufgabe die Schaffung der technischen und finanziellen Voraussetzungen für den Bau einer Brücke war. Die Behörde beauftragte zunächst eine Studie, die sich mit der Machbarkeit einer Brücke beschäftigte. Die Durchführbarkeit eines Brückenbaus konnte auch grundsätzlich bestätigt werden, zumal zu dieser Zeit bereits die George Washington Brücke (1931) mit einer Spannweite von über 1000 m in Betrieb war und der Bau der Golden Gate Bridge mit einer noch größeren Spannweite begonnen hatte.


Rückschläge und Neubeginn

Durch den Eintritt der USA in den zweiten Weltkrieg mussten alle Pläne zum Bau der Brücke und insbesondere zu ihrer Finanzierung wieder zurückgestellt werden. Die Mackinac Straits Bridge Authority wurde aufgelöst und auf politischer Ebene wurde der Bau zunächst nicht weiter verfolgt. Allerdings machten sich führende Brückenbauingenieure Amerikas weiterhin Gedanken über das Projekt. Im Jahre 1940 vollendete Leon S. Moisseiff die Tacoma Narrows Bridge, damals die drittlängste Hängebrücke der Welt. Etwa vier Monate vor ihrem dramatischen Einsturz legte er einen Entwurf für eine Brücke über die Mackinac Straits vor. Wie bei der Tacoma Narrows Bridge sah sein Plan eine Hängebrücke mit einem schlanken Vollwandträger vor. Obwohl Moisseiff von einer juristischen Schuld am Einsturz der Tacoma Narrows Bridge freigesprochen wurde, war sein Ruf so ramponiert, dass sein Vorschlag verworfen wurde und er von den weiteren Planungen ausgeschlossen blieb.

Es verging ein weiteres Jahrzehnt, bis 1950 die Bridge Authority wieder ins Leben gerufen wurde. Zu ihrem Vorsitzenden wurde der aus der unmittelbaren Region stammende Prentiss M. Brown berufen, der sich von nun an unermüdlich für den Bau der Brücke einsetzte und heute als der "Vater der Mackinac Brücke" bezeichnet wird. Die erste Aufgabe der Bridge Authority war es, Vorschläge zum Bau einer Brücke von den renommiertesten amerikanischen Brückenbauern einzuholen. An diesem Wettbewerb wurden Othmar H. Ammann, David B. Steinman und Glenn B. Woodruff beteiligt. Während die beiden erstgenannten zu dieser Zeit die berühmtesten amerikanischen Brückenbauer waren, hatte sich Woodruff vor allem beim Bau der Oakland Bay Bridge in San Francisco einen Namen gemacht.
Aus der Sicht eines Autofahrers.
Die beiden Überholspuren bestehen aus gitterförmigen Fahrbahnen

© Devon Haupt

Seit ihrer gemeinsamen Zeit im New Yorker Büro von Gustav Lindenthal verbanden Ammann und Steinman lebenslange Konkurrenz aber auch persönliche Differenzen. Diese brachen offen aus, als der Ausschluss Woodruffs aus dem Kreis der Kandidaten bekannt gegeben wurde. Ammann soll im Laufe der Verhandlungen die von Steinman ausgearbeiteten Brückenmodelle abwertend als "Spielzeuge" bezeichnet haben, was ihre Unstimmigkeiten noch vergrößerte. Schon zuvor soll er Woodruff öffentlich die notwendige Kompetenz für den Bau einer solchen Brücke abgesprochen haben.

Als Ammann klar wurde, dass er den Auftrag alleine nicht bekommen würde, stimmte er nach langem Zögern einer Aufgabenteilung zwischen ihm und Steinman zu. Allerdings verlangte er einen Vorschuss von 1,25 Millionen US-Dollar für seine Tätigkeit, die im die Bridge Authority aber nicht gewähren konnte. Daraufhin zog sich Ammann aus dem Projekt zurück. Steinman hingegen akzeptierte eine spätere Zahlung für seine Dienste und konnte schließlich mit dem Bau der Mackinac Straits Bridge den Höhepunkt und Abschluss seiner glanzvollen Karriere feiern.

Seine Planung war unmittelbar vom Schock des Einsturzes der Tacoma Narrows Bridge beeinflusst. An vielen Details des Bauwerkes lässt sich erkennen, dass gerade bei dieser Brücke die Sicherheit an erster Stelle stand. Steinman vertraute auf die typisch amerikanische Bauweise für Hängebrücken, nämlich auf einen massiven Versteifungsträger aus Stahlfachwerk, der schließlich sogar breiter wurde, als es die Fahrbahn eigentlich erfordert hätte. Seit dem Bau der Humberbridge in England wird heute im Allgemeinen der flache, windschnittige Stahlträger bevorzugt. Beim Bau der Akashi Kaikyo Brücke in Japan kehrte man allerdings noch einmal zum "amerikanischen" Fachwerkträger zurück.


Ein ausgeklügelter Bauzeitenplan sichert den zügigen Baufortschritt

Am 7. bzw. 8. Mai 1954 wurden in St. Ignace am Nordufer und in Mackinaw City (Südufer) feierlich die Grundsteine gelegt und der Bau der Brücke somit offiziell begonnen. Der zeitliche Ablauf des Projektes war nicht einfach zu kalkulieren, weil die Bauarbeiten auf dem See in jedem Winter für mehrere Wochen unterbrochen werden musste. Die wetterbedingte Pause wurde aber dazu genutzt, die verschiedensten Bauteile an Land vorzufertigen und im Frühjahr, sobald es das Wetter zuließ, zu verbauen. Trotz dieser Zwangspausen arbeiteten die Männer auf der Baustelle häufig bei Regen, Sturm und Schnee.
Der erste Ring eines Caissons wird abgesenkt
© Mackinac Straits Bridge Authority

Das Hauptelement der Brücke ist die zwischen den Ankerblöcken insgesamt 2.626 m lange Hängebrücke. Die Gesamtlänge der Brücke von Ufer zu Ufer beträgt allerdings 8.038 m, die auf beiden Seiten der Hauptöffnungen durch stählerne Fachwerkbalken vervollständigt werden. Insgesamt waren 33 Unterwassergründungen erforderlich, die größten davon natürlich für die Ankerblöcke und die Pylone. Dreißig dieser Fundamente wurden als Kofferdamm ausgeführt und drei als Caissons.

Vor Beginn der ersten Winterpause kam eine hochrangige Aufsichtskommission zur Mackinac Straits um sich von dem Stand der Bauarbeiten zu überzeugen. Man zeigte sich allerdings sehr enttäuscht über die Lage vor Ort. Zwar war ein lebhafter Schiffsverkehr zwischen St. Ignace und Mackinaw City festzustellen, aber von einer Brücke war weit und breit nichts zu sehen. Die Mitglieder der Kommission beruhigten sich erst wieder, als man ihnen versichert hatte, dass sich von den ca. 1.000.000 Tonnen Beton und Stahl die insgesamt zu verbauen waren, etwa ¾ in den Fundamenten unter Wasser befinden und die Baustelle voll im Zeitplan lag.


Caissons und Senkkästen bilden das solide Fundament

Der größte Teil dieser Masse befindet sich in den beiden Ankerblöcken, die mit jeweils 180.000 Tonnen Gewicht zu Buche schlagen. Die auf jeden Ankerblock wirkende Zugkraft aus den Kabeln beträgt maximal 30.000 Tonnen, sodass für die Standsicherheit der Anker eine 6-fache Sicherheit gewährleistet ist. Einer der Ankerblöcke wurde im Caissonverfahren gegründet, für den weniger tief zu gründenden Block reichte ein Kofferdamm. Dabei werden stählerne Spundbohlen nebeneinander senkrecht in den Untergrund gerammt, sodass eine wasserdichte Baugrube entsteht, die von allem Wasser und Schlamm befreit werden kann, bis man auf tragfähigen Untergrund trifft.

Die aufwändigsten Caissongründungen waren für die beiden Pylone erforderlich, bei denen der tragfähige Untergrund erst in einer Tiefe von ca. 64 m anstand. Die Caissons wurden aus doppelwandigen Stahlzylindern mit einem Durchmesser von 35,4 m und einer Höhe von 13,4 m je Segment hergestellt. Die Ringe wurden an Land vorgefertigt, mit Schleppkähnen zur Baustelle gebracht und dann durch Befüllen des äußeren Ringes mit Gesteinsmaterial abgesenkt. Die Unterkante des ersten Ringes war schneidenförmig ausgebildet, damit er sich durch Sand und Schlamm bis auf den felsigen Untergrund des Sees absenken konnte. Nach und nach wurde ein Ring auf den anderen gesetzt, bis die tragfähige Schicht erreicht wurde. Interessanterweise wurde zur Verbindung der Fundamentringe schon die Schweißtechnik eingesetzt, während die Pylone noch traditionell genietet wurden. Erst in den 1970er Jahren begann man sich auch bei Großprojekten in allen Bereichen auf die Schweißtechnik zu verlassen.
12.580 Einzeldrähte werden zu einem Kabel zusammen gepresst
© Mackinac Straits Bridge Authority

Die vollständig mit Stahlbeton verfüllten Caissonringe enden wenige Meter unterhalb des Wasserspiegels und werden nach oben durch zwei dicht nebeneinander liegende Stahlrohre mit Durchmessern von 11 m fortgesetzt. In diesen Rohren stehen die "Füße" des Pylons.


Die Pylone wachsen in den Himmel

Steinman hatte immer ein besonderes Augenmerk auf die harmonische Gestaltung seiner Brücken gelegt. Die ornamentalen Querstreben an den Pylonen der Mackinac Brücke sind daher typisch für seinen architektonischen Anspruch. Die Pylone wurden im über 800 km von der Baustelle entfernten Ambridge / Pennsylvania vorgefertigt und in bis zu 80 Tonnen schweren Segmenten zur Baustelle transportiert. Dadurch verringerte sich die auf der Baustelle durchzuführende Nietarbeit entscheidend und die Bauzeit konnte erheblich verkürzt werden. Insgesamt wurden ca. 6 Millionen Niete in der Brücke verbaut. Für die Stahlarbeiten auf der Baustelle wurden an zentralen Stellen Öfen zur Erhitzung der Niete eingerichtet. Von dort wurden sie glühend rot mit einem druckluftbetriebenen Rohrpostsystem zum jeweiligen Einsatzort transportiert.

Die Pylone mit einer Höhe von 168 m über dem Wasserspiegel waren pünktlich bis zum Ende der Arbeitssaison 1955 fertig gestellt, sodass im Frühjahr 1956 mit den Vorbereitungen für das "Kabelspinnen" begonnen werden konnte. Zunächst musste der so genannte "Catwalk" installiert werden, der genau der Seillinie folgt und auf dem sich die Arbeiter während der Kabelherstellung bewegen müssen. Der allgemein übliche Begriff "Kabelspinnen" ist allerdings irreführend, weil die Drähte in Wirklichkeit nicht miteinander versponnen werden. Das "Spinnrad" zieht jeweils ein oder mehrere Kabel von einem Ankerblock zum anderen, wo die Kabel mit einer Schlaufe um Befestigungseisen, so genannte "Eyebars", gelegt werden.


Die Kabel werden in Rekordzeit erstellt

Das Kabelspinnen ist ein Vorgang, der einmal begonnen ohne Unterbrechung zum Abschluss gebracht werden muss und bedarf daher einer exakten Planung. Bei der Mackinac Straits Bridge dauerte eine Fahrt des Rades von Anker zu Anker 12 Minuten, wobei jeweils vier Kabel mitgeführt wurden. Durch Schichtarbeit rund um die Uhr konnten die beiden Kabel rechtzeitig vor Einbruch des Winters im Dezember 1956 nach nur 78 Arbeitstagen fertig gestellt werden. Zur Vermeidung von Unglücksfällen wurden die Spinnräder mit Kuhglocken ausgestattet, damit die Arbeiter ihr Herannahen rechtzeitig bemerkten. Jedes der beiden Hauptkabel hat einen Durchmesser von 62 cm und besteht aus insgesamt 12.580 Einzeldrähten mit Durchmessern von 5 mm. Jeweils 340 dieser Einzeldrähte wurden zu insgesamt 37 Litzen zusammengefasst, aus denen das Hauptkabel besteht.
Der Versteifungsträger nimmt Gestalt an
© Mackinac Straits Bridge Authority

Abschließend wurden die Kabel in die optimale Form gepresst, mit einem Korrosionsschutz versehen und durch spezielle Stahlbauteile auf die Installation der senkrechten Hänger vorbereitet. Nun konnte mit der Installation des Versteifungsträgers begonnen werden, der ebenfalls aus vorgefertigtem Stahlfachwerk besteht. Die Bauteile wurden mit Schiffen unter die Brücke gefahren, mit Derrickkränen angehoben, mit den senkrechten Hängern verbunden und an das Nachbarstück angenietet.

Der Versteifungsträger der Mackinac Straits Bridge hat eine Höhe von 11,6 m und eine Breite von 20,9 m bei einer Fahrbahnbreite von lediglich 14,9 m. Dieses ungewöhnliche Größenverhältnis ergibt sich aus Steinmans Sicherheitsanspruch. Der Bevölkerung sollte von vornherein die Angst genommen werden, es könne durch ein Aufschaukeln von windinduzierten Schwingungen zu einer ähnlichen Katastrophe kommen wie bei der Tacoma Narrows Bridge. Steinman behauptet später in einem Aufsatz, die kritische Windgeschwindigkeit, bei der es zu einem solchen Aufschaukeln von Schwingungen bis zum Bruch des Tragwerkes kommen könne, sei bei der Mackinac Straits Bridge "unendlich" groß. Um dem Wind möglichst wenig Angriffsfläche zu bieten wurden die beiden mittleren der insgesamt vier Fahrspuren zusätzlich als Gitter ausgebildet.


Triumph eines großen Brückenbauers

Am 22. Juli 1957 trafen sich die aus zwei Richtungen vorangetriebenen Abschnitte des Fahrbahnträgers über der Wasserstraße. Die letzte Lücke wurde geschlossen und auch die Arbeiten an den kleineren Brückenfeldern waren so weit abgeschlossen, dass einer Fertigstellung der Brücke vor dem Winter 1957/58 nichts mehr im Wege stand. Dennoch musste bis zu diesem Moment noch hart gearbeitet werden. Die Asphaltfahrbahn und die Dehnungsfugen mussten noch hergestellt werden, die Beleuchtung war zu installieren und vieles mehr.

Auf Grund der niedrigen Temperaturen war es allerdings nicht mehr möglich der Brücke ihren endgültigen Farbanstrich zu geben, der dann erst im Frühjahr 1958 erfolgte. Dadurch erstrahlte die Brücke bei den Einweihungsfeierlichkeiten noch in ihrer roten Korrosionsschutzschicht und erinnerte optisch stark an die Golden Gate Bridge. Steinman hatte sich aber für die farbliche Gestaltung seiner Brücke etwas ganz besonderes einfallen lassen. Er ließ alle Kabel in einem dunklen Grün anstreichen, während die beiden Türme einen zarten Elfenbeinton erhielten. Wie historische Quellen belegen, war sich Steinman der möglichen Anspielungen auf ihn, als den Wissenschaftler in seinem "Elfenbeinturm", durchaus bewusst. Wie bei allen Stahlbrücken dieser Größenordnung ist die ständige Erneuerung der Lackierung bis heute eine niemals beendete Aufgabe.
Motorschlitten fahren über den zugefrorenen See
© Julie Christiansen

Die Brücke wurde zum persönlichen Triumph Steinmans und zur Krönung seines Lebenswerkes, denn mit der Mackinac Straits Bridge wurde sein Ruf als einer der größten amerikanischen Brückenbauer für alle Zeiten zementiert. Obwohl ihre Spannweite etwas geringer ist als die der Golden Gate Bridge, bezeichnete Steinman sie als die größte Hängebrücke der Welt, weil ihre Gesamtlänge von Anker zu Anker (2.626 m) durch die Nebenfelder mit jeweils 549 m deutlich größer ist. Die Gesamtlänge zwischen den Ankern wurde erst 1999 durch den Bau der Akashi Kaikyo Brücke in Japan mit 3.910 m übertroffen.


Über 50 Jahre zuverlässiger Dienst

Offiziell wurde bei den Bauarbeiten großer Wert auf die Arbeitssicherheit gelegt und die Zahl der getöteten Arbeiter war mit fünf auch sehr gering. Einer davon war ein Taucher, der bei den Gründungsarbeiten starb. Zwei Männer stürzten an ihrem ersten Arbeitstag aus einer Höhe von über 150 m in den See, als ein Seil riss. Trotz des hohen Stellenwertes der Sicherheit waren die Arbeiter bei den Tätigkeiten in großer Höhe durch den Termindruck meistens nicht gesichert. Viele von ihnen sagten, es würde sie zu sehr behindern und vor allem viel Zeit kosten. Einige äußerten die Vermutung, sich bei jedem Arbeitsvorgang die Zeit für das ständige an- und abseilen zu nehmen, wäre die sicherste Art seinen Job zu verlieren.

Die "Big Mac" oder auch "Mighty Mac" genannte Brücke wurde am 1. November 1957 nach umfangreichen Feierlichkeiten offiziell dem Verkehr übergeben. In ihren mehr als 50 Dienstjahren hat sie schon viele Stürme, eine Schiffshavarie und sogar einen Flugzeugabsturz überstanden. Im Jahre 1978 prallte im dichten Nebel ein Kleinflugzeug in die senkrechten Hängekabel und stürzte ab. Dabei wurden beide Tragflächen abgerissen und alle drei Insassen kamen ums Leben. An der Brücke konnte man kaum die Stelle finden die das Flugzeug getroffen hatte, denn der einzige Schaden waren einige Kratzer im Farbanstrich.

Nach ihrer Verkehrsfreigabe war die Mackinac Straits Bridge mit Gesamtkosten von 99.800.000,- US$ die bis dahin teuerste Brücke der Welt. Diese Kosten werden bis heute durch Mauteinnahmen refinanziert, die von der Bridge Authority eingenommen werden. Bei Ihrer Eröffnung kostete die einfache Fahrt mit einem normalen PKW 3,42 $ und war damit teurer als heute. Genaue Tarife und weitere Informationen zur Maut finden sie auf der Homepage der Mackinac Straits Bridge Authority. Die Behörde bietet auch eine besondere Hilfe für Menschen an, die es alleine nicht fertig bringen ihr Fahrzeug über die Brücke zu steuern. Dieser Service wird jährlich von durchschnittlich 1.300 Autofahrern in Anspruch genommen.

Die Mackinac Straits Bridge war David B. Steinmans letzte und gleichzeitig wichtigste Brücke. Bis zu seinem Tode im August 1960 veröffentlichte er noch mehrere literarische Werke, die sich mit "seiner" Brücke in poetischer Form beschäftigten.


"The Mackinac Bridge is a triumph of science and art. It is a monument - an enduring monument - to vision, faith and courage. Without the vision, faith and courage of the people of Michigan - their leaders, their statesmen, their workers - this great bridge could never havebeen built.
Outsoaring gravity and space, it rises from the waves on shining strands to arch across the sky in lofty grace. This is our triumph over ancient fears. A bridge of Peace, wrought of the dreams of man!"

David B. Steinman






Quellen:
Richard Scott: "In the wake of Tacoma"
Mike Fornes: "Mackinac Bridge"
Lawrence A. Rubin: "Mighty Mac"
Sven Ewert: "Brücken - Die Entwicklung der Spannweiten und Systeme"
www.mackinacbridge.org/
www.mightymac.org/

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Matt Wagner, USA
Michael Thiel, z.Z. USA
Devon Haupt, USA
Julie Christiansen, USA
© Dipl.Ing. Bernd Nebel