A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
Messwertgestützte Ermüdungsnachweise an bestehenden Straßenbrücken
Vor dem Hintergrund stetig steigender Verkehrsbelastungen und einer gleichzeitig alternden Infrastruktur gewinnt die Bewertung des Brückenbestandes im Straßennetz immer mehr an Bedeutung. Im Zuge dieser Bewertung ist es sinnvoll auf bauwerksspezifische Informationen aus Messungen zurückzugreifen, da die realen Einwirkungen durch vor Ort gemessene Beanspruchungen besser abgebildet werden können als durch die relativ allgemeinen Ansätze in den Bemessungsnormen. Somit kann die Nachweisgenauigkeit durch den Einsatz von Messtechnik effektiv erhöht und ein Beitrag zur Verbesserung der Erhaltungsplanung der Infrastruktur geleistet werden. Ziel dieser Arbeit ist eine konzeptionelle Verbesserung von messwertgestützten Ermüdungsnachweisen an bestehenden Straßenbrücken. Im Zuge der Bearbeitung wurden Daten aus Dehnungs- und Temperaturmessungen an vier bestehenden Straßenbrücken über einen Zeitraum von etwa drei Jahren gesammelt. Die Messungen erfolgten unter laufendem Verkehr. Bei den Bauwerken handelt es sich um eine Stahlbrücke mit ermüdungskritischen Details sowie um drei Spannbetonbrücken mit Ermüdungsproblemen im Bereich der Koppelfugen. Auf Basis der gesammelten Messdaten wurde untersucht, welche Messzeiträume notwendig sind, um repräsentative Beanspruchungskollektive für Ermüdungsnachweise an Stahl- und Massivbrücken zu erhalten. Speziell bei Massivbrücken wurde neben der Verkehrsbeanspruchung auch die Temperaturbeanspruchung zur Festlegung eines repräsentativen Messzeitraumes berücksichtigt. Des Weiteren wurden die Messergebnisse anhand unterschiedlicher Vorgehensweisen in die vorhandenen rechnerischen Konzepte für Ermüdungsnachweise eingebunden, um mögliche Varianten zur Nutzung von Messdaten im Ermüdungsnachweis aufzuzeigen und miteinander zu vergleichen. Im Wesentlichen münden diese Untersuchungen in die Herleitung eines auf Messdaten basierenden Schadensäquivalenzfaktors λmeas. Damit wird es möglich, Messergebnisse, die streng genommen nur Aussagen zur Beanspruchung an den Messpunkten enthalten, auf das gesamte Bauwerk zu übertragen.
In the light of increasing traffic and an ageing infrastructure the assessment of existing road bridges gains in importance. In order to improve the assessment methods it is advantageous to use side specific data from measurements on the specific building as these data contains realistic loads which lead to a better approach in comparison to general load models in the design standards. Therefore the application of measurement technique can improve accuracy in the assessment and stands for advancement in the planning process for maintenance measures. The objective of this thesis is a conceptual improvement in measurement based fatigue assessment on existing road bridges. In a first step, strain and temperature measurements were carried out on four road bridges over a period of about three years. One of these buildings is a steel deck bridge with fatigue problems on some critical welds. The three other prestressed concrete road bridges are showing cracks in the area of coupling joints which can increase the risk of fatigue damage on tendon couplings. The collected data was analyzed with regard to the determination of measurement periods which provide a representative stress range spectrum for the fatigue assessment on steel and concrete bridges. Alongside traffic loads also the temperature effects on concrete bridges were considered. Furthermore, the measurement results were integrated in several analyzing concepts which show and compare different options for the usage of measurement data in the fatigue assessment. Basically these investigations lead to the derivation of a damage equivalent factor λmeas which is based on measurement data. As measurement results are usually only valid for those structural points where the measurement was conducted the factor λmeas makes it possible to transfer measurement results from those singular points onto the whole structure.
Messwertgestützte Ermüdungsnachweise an bestehenden Straßenbrücken
Vor dem Hintergrund stetig steigender Verkehrsbelastungen und einer gleichzeitig alternden Infrastruktur gewinnt die Bewertung des Brückenbestandes im Straßennetz immer mehr an Bedeutung. Im Zuge dieser Bewertung ist es sinnvoll auf bauwerksspezifische Informationen aus Messungen zurückzugreifen, da die realen Einwirkungen durch vor Ort gemessene Beanspruchungen besser abgebildet werden können als durch die relativ allgemeinen Ansätze in den Bemessungsnormen. Somit kann die Nachweisgenauigkeit durch den Einsatz von Messtechnik effektiv erhöht und ein Beitrag zur Verbesserung der Erhaltungsplanung der Infrastruktur geleistet werden. Ziel dieser Arbeit ist eine konzeptionelle Verbesserung von messwertgestützten Ermüdungsnachweisen an bestehenden Straßenbrücken. Im Zuge der Bearbeitung wurden Daten aus Dehnungs- und Temperaturmessungen an vier bestehenden Straßenbrücken über einen Zeitraum von etwa drei Jahren gesammelt. Die Messungen erfolgten unter laufendem Verkehr. Bei den Bauwerken handelt es sich um eine Stahlbrücke mit ermüdungskritischen Details sowie um drei Spannbetonbrücken mit Ermüdungsproblemen im Bereich der Koppelfugen. Auf Basis der gesammelten Messdaten wurde untersucht, welche Messzeiträume notwendig sind, um repräsentative Beanspruchungskollektive für Ermüdungsnachweise an Stahl- und Massivbrücken zu erhalten. Speziell bei Massivbrücken wurde neben der Verkehrsbeanspruchung auch die Temperaturbeanspruchung zur Festlegung eines repräsentativen Messzeitraumes berücksichtigt. Des Weiteren wurden die Messergebnisse anhand unterschiedlicher Vorgehensweisen in die vorhandenen rechnerischen Konzepte für Ermüdungsnachweise eingebunden, um mögliche Varianten zur Nutzung von Messdaten im Ermüdungsnachweis aufzuzeigen und miteinander zu vergleichen. Im Wesentlichen münden diese Untersuchungen in die Herleitung eines auf Messdaten basierenden Schadensäquivalenzfaktors λmeas. Damit wird es möglich, Messergebnisse, die streng genommen nur Aussagen zur Beanspruchung an den Messpunkten enthalten, auf das gesamte Bauwerk zu übertragen.
In the light of increasing traffic and an ageing infrastructure the assessment of existing road bridges gains in importance. In order to improve the assessment methods it is advantageous to use side specific data from measurements on the specific building as these data contains realistic loads which lead to a better approach in comparison to general load models in the design standards. Therefore the application of measurement technique can improve accuracy in the assessment and stands for advancement in the planning process for maintenance measures. The objective of this thesis is a conceptual improvement in measurement based fatigue assessment on existing road bridges. In a first step, strain and temperature measurements were carried out on four road bridges over a period of about three years. One of these buildings is a steel deck bridge with fatigue problems on some critical welds. The three other prestressed concrete road bridges are showing cracks in the area of coupling joints which can increase the risk of fatigue damage on tendon couplings. The collected data was analyzed with regard to the determination of measurement periods which provide a representative stress range spectrum for the fatigue assessment on steel and concrete bridges. Alongside traffic loads also the temperature effects on concrete bridges were considered. Furthermore, the measurement results were integrated in several analyzing concepts which show and compare different options for the usage of measurement data in the fatigue assessment. Basically these investigations lead to the derivation of a damage equivalent factor λmeas which is based on measurement data. As measurement results are usually only valid for those structural points where the measurement was conducted the factor λmeas makes it possible to transfer measurement results from those singular points onto the whole structure.
Messwertgestützte Ermüdungsnachweise an bestehenden Straßenbrücken
Improvement in measurement based fatigue assessment on existing road bridges
Krohn, Sebastian (author)
2014
310 Seiten, 190 Bilder, Tabellen, 128 Quellen
Theses
German
Die Nachrechnung von bestehenden Straßenbrücken aus Beton
Wiley | 2012
|