Referenzmessdaten beim Langzeitmonitoring von Infrastrukturen

Verkehrsinfrastrukturen wie z. B. Brücken bedingen aus verschiedenen Gründen zunehmend ein Langzeitmonitoring. Einerseits weisen viele Bauwerke ein hohes Alter auf und müssen höheren Beanspruchungen wegen zunehmender Lasten und Verkehrsfrequenzen standhalten. Aus wirtschaftlichen Gründen möchte man ihre Restnutzungsdauer verlängern. Anderseits kommen bei jüngeren Brücken neue Werkstoffe wie kohlenfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zum Einsatz, deren Langzeitverhalten interessiert. Die in diesem Beitrag behandelten Referenzmessungen beziehen sich auf Brücken, bei denen das Langzeitverhalten der CFK-Spannkabel und besonders deren Verankerung interessiert. Es handelt sich um drei verschiedene Konstruktionen: eine Schrägseilbrücke, eine Fachwerk-Verbundbrücke sowie die Verstärkung einer bestehenden Stahlbetonbrücke. Sie werden seit 1996 bzw. 1998 überwacht.
Im Gegensatz zu den auf viele Jahrzehnte ausgelegten Brücken besitzen Sensorsysteme eine wesentlich kürzere Lebensdauer. Allenfalls müssen Messsysteme über die Überwachungsdauer ersetzt werden. Vor allem aber muss das System während seiner Einsatzdauer langzeitstabil und nullpunktsicher sein. Referenzmessungen im Feld und Labor tragen dazu bei, gemessene Veränderungen dem Bauwerk oder ‘Artefakten’ des Messsystems zuzuordnen.
Die hier präsentieren Resultate von Referenzmessungen mit Dehnungsmessstreifen (DMS) und faseroptischen Bragggitter-Sensoren (FOS) ermöglichen Aussagen zur Messunsicherheit, Stabilität und Zuverlässigkeit von Langzeitmessungen.

Reference data for long-term monitoring of infrastructures
Different reasons require more and more a long-term monitoring of infrastructures like bridges - a structural health monitoring (SHM). On the one hand many bridges are pretty old and have to withstand higher loads and traffic frequencies. But for economic reasons the life time of the infrastructure should be extended. On the other hand new materials like carbon fiber reinforced polymers (CFRP) are used and their long-term behavior is of interest. The bridges mentioned in this contribution the long-term behavior of the CFRP-cables above all their anchorage is important. Three bridges with different constructions: a stay cable bridge, a steel-concrete composite bridge and a retrofitted reinforced concrete bridge. The monitoring lasts up to 20 years.
In contrast to the long life of infrastructures over many decades a sensor life time is much shorter. Presumably sensor or even sensor systems have to be replaced over the monitoring period. Primarily the measuring system has to be reliable and long-term stable. With reference measurements in-situ and in the laboratory can assure that the measured changes derive from the monitored object or from an artefact of the sensor. The results of the presented reference measurements with strain gages (SG) and fiber Bragg grating sensors (FBG) give evidence to the measuring uncertainty, stability and reliability of long-term measurement.