Kombinierte Betrachtung von Fahrbahnqualität, Lkw-Achslasten und der Lebensdauer von Betonbrücken

Durch den steigenden Sanierungsbedarf von Straßenbrücken in Deutschland kommt der Planung für deren Erhalt und Neubau eine wachsende Bedeutung zu. Je genauer die vorhandenen Kenntnisse über die Einwirkungen sind, desto präziser können Prognosen der Lebensdauer eines Bauwerks sein. Dies trifft nicht nur im Brückenbau zu, auch im Automobilwesen werden im Zuge der Fahrzeugoptimierung detaillierte, zeitlich veränderliche Achslasten gemessen und simuliert. Einen besonderen Einfluss auf die ermittelten Achslasten hat die Fahrbahnqualität. Unter Verwendung dieser Daten und Simulationsmethoden ergibt sich für das Bauwesen die Fragestellung nach einem möglichen Zusammenhang zwischen Fahrbahnqualität und Lebensdauer einer Straßenbrücke. Durch höhere Anforderungen an die Fahrbahnqualität im Bereich von Brücken könnten dynamische Lasten reduziert und aufwendige Sanierungen des Tragwerks vermieden oder verzögert werden. Zur Untersuchung eines möglichen Zusammenhangs wird im Folgenden ein Vorgehen zur Bestimmung des Einflusses der Fahrbahnqualität auf die Lebensdauer von Straßenbrücken vorgestellt. Hierfür werden realitätsnahe Fahrbahnoberflächen generiert und dazu verwendet, an einem gekoppelten Bauwerk-Fahrzeug-System vereinfachte Achs- und Fahrzeugmodelle durch Fußpunktanregung in Schwingung zu versetzen. Die zeitlich veränderlichen Schnittgrößen des Bauwerks können darauf aufbauend rückgerechnet und auf ihr Schädigungspotenzial hin analysiert werden. Diese Methodik wird abschließend anhand eines Beispiels veranschaulicht. Es kann gezeigt werden, dass in diesem Fall ein deutlicher Zusammenhang zwischen Fahrbahnqualität und Lebensdauer erkennbar wird.

Combined analysis of roadway, truck axle loads and the service life of concrete bridges
The increasing need for rehabilitation of road bridges in Germany results in a growing importance of planning their maintenance and new constructions. The more accurate the knowledge about impacts is, the more precise forecasts of the service life of structures can be. This is not only relevant for bridge construction, but also for the automotive industry, where detailed, time-varying axle loads are measured and simulated with the aim of vehicle optimisation. Using these data and simulation methods, the question of a possible connection between road quality and the service life of road bridges arises for civil engineering. By setting higher requirements for the pavement quality in the area of bridges, dynamic loads could be reduced and extensive renovations of the load-bearing structure could be avoided or delayed. In order to investigate a possible correlation, a procedure for determining the influence of the pavement quality on the service life of road bridges is presented below. For this purpose, realistic road surfaces are generated and used to trigger a forced vibration at the simplified axle and vehicle models on a coupled structure-vehicle system. Based on this, the time varying internal forces of the structure can be calculated and analysed for their damage potential. Finally, this methodology is illustrated by means of an example. It can be demonstrated that in this case a clear correlation between surface quality and service life can be identified.