Reparaturschweißen an Brücken im Betrieb

An Stahlbrücken treten infolge von zunehmenden Verkehrsbelastungen sowie Konstruktions‐ und Ausführungsmängeln immer wieder Ermüdungsschäden in Schweißnähten auf. Zur Ausführung der Instandsetzungsarbeiten muss die Brücke beim Neuverschweißen für den Verkehr gesperrt werden, um Bewegungen an den Rissflanken zu vermeiden. Schweißarbeiten bei laufendem Verkehr sind nach heutigem Stand der Technik noch nicht zulässig, da bisher nur unzureichende Kenntnisse über erreichbare Nahtgüten und Schwingfestigkeiten betriebsgeschweißter Schweißnähte vorlagen. Ziel ist es, sichere Methoden bereitzustellen, die Schweißarbeiten an Stahlkonstruktionen unter fließendem Verkehr bzw. unter zyklischer Belastung erlauben. Als Grundlage wurden Messungen an einer repräsentativen Stahlbrücke durchgeführt, um realitätsnahe Spaltöffnungsparameter für umfangreiche Schweißversuche unter zyklischer Belastung abzuleiten. Dabei stellt die Beschreibung des Rissverhaltens und der Kraftumverteilung beim Betriebsschweißen eine besondere Herausforderung im Labor dar. Zur Quantifizierung des Einflusses unterschiedlicher Schweißrandbedingungen wurden die experimentellen Untersuchungen unter reiner Weg‐ sowie Kraftregelung umgesetzt. In beiden Grenzfällen konnten normgerechte Schweißnahtqualitäten und Ermüdungsfestigkeiten erreicht werden, die die technische Umsetzbarkeit von Betriebsschweißungen unter Einhaltung definierter Randbedingungen belegen.

On steel bridges, fatigue damage repeatedly occurs in weld seams as a result of increasing traffic loads as well as design and construction defects. To carry out the repair works, the bridge must be closed to bridge traffic during re‐welding in order to prevent the movement on the crack flanks. According to the current state of the art, welding works during traffic is not allowed, because until now there has been insufficient knowledge about achievable seam qualities and fatigue strengths for welding seams in service. The aim is to provide reliable methods that allow welding work on steel structures during traffic or cyclic loading. As a basis, measurements were carried out on a representative steel bridge in order to derive realistic gap opening parameters for welding tests under cyclic loading. The description of the crack behaviour and force redistribution during welding in service presents a particular challenge in the laboratory. To quantify the influence of different welding boundary conditions, the experimental investigations were carried out based on displacement and force control. In both limit cases, standard‐compliant weld seam qualities and fatigue strengths were realised, which demonstrate the technical possibility of welding in service under defined boundary conditions.