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Auswirkungen des Schwerverkehrs auf die Nutzungsdauer der Brückenbauwerke der Bundesfernstraßen

Leitung:Prof. Dr.-Ing. Jürgen Grünberg
Bearbeitung:Dr.- Ing. habil. Michael Hansen, Jan Peter Liebig
Laufzeit:2007 - 2010
Förderung durch:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Bild Auswirkungen des Schwerverkehrs auf die Nutzungsdauer der Brückenbauwerke der Bundesfernstraßen

Die Lebensdauer bestehender Brückenbauwerke hängt stark von den gegenwärtigen und prognostizierten ermüdungsrelevanten Beanspruchungen ab. Diese resultieren in erster Linie aus der Schwerverkehrsbelastung in Kombination mit einer realitätsnahen Temperaturerfassung. In dem laufenden Forschungsvorhaben werden vorgespannte Fahrbahnplatten, Koppelfugen, nichtschubbewehrte Bauteile, der Verbund sowie Fahrbahnübergänge hinsichtlich ihrer zu erwartenden Lebensdauer unter Ermüdungsbeanspruchung untersucht.

Für die Bestimmung der Auswirkungen des Schwerverkehrs werden eine Hohlkasten-, eine Platten- und eine Plattenbalkenkonstruktion als repräsentative Brückenbauwerke untersucht. Als repräsentatives Bauwerk für die Hohlkastenkonstruktion ist die Brohltalbrücke (Bild 1) und für die Plattenkonstruktion die Brücke Helmstedt-Oebisfelde (A2) (Bild 2) ausgewählt und für die Untersuchung einer Plattenbalkenbrücke die Brücke bei Bissendorf, Bild 3.

Die Brückenüberbauten werden mit Hilfe eines numerisches Rechenmodells im FE-Programm ANSYS bearbeitet.

Neben dem Ansatz des Konstruktionseigengewichts und der Ausbaulast wird eine Temperaturbelastung und die Überfahrt unterschiedlicher Verkehrslastmodelle (Ermüdungslastmodelle 3 und 4, 44t-Modell und 60t-Modell) simuliert.

Durch die Ermittlung von Einflusslinien sind die ermüdungsrelevanten Schnitte in Längsrichtung lokalisiert worden. In diesen Schnitten werden Ermüdungsnachweise auf Grundlage des DIN-Fachberichtes 102 für das Haupttragwerk und die Plattenkonstruktion für das Ermüdungslastmodell 3 durchgeführt. Im weiteren Verlauf sollen auch genauere Nachweise unter Berücksichtigung einer Schädigungsakkumulation für das Ermüdungslastmodell 4 folgen. Zielstellung dieser Forschungsarbeit sind Beurteilungskriterien, die einen Rückschluss auf die Lebensdauer der untersuchten Bauteile und Tragwerke unter Ermüdungsbeanspruchung geben.

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