Monitoring der Theodor-Heuss-Brücke. Teil 1: Veranlassung, Monitoringkonzept und Erkenntnisse zum Tragverhalten. Teil 2: Modellbildung und -verbesserung für messwertgestützte Ermüdungsnachweise

Monitoring of the Theodor Heuss bridge in Düsseldorf. Par 1: Motivation, monitoring concept and structural behavior. Part 2: Modelling and model improvements for a measurement-based fatigue analysis

In zwei Teilen werden die Entwicklung, Umsetzung und Datenauswertung des eingebauten Monitoringsystems sowie die messwertgestützten Ermüdungsnachweise an der Theodor-Heuss-Brücke in Düsseldorf dargestellt. Teil 1 beschreibt das aus 80 Sensoren bestehende Monitoringsystem, das über ein Jahr betrieben wurde. Beschrieben werden die Schritte von der Ermittlung kritischer Bauteile und Anschlüsse zur Auswahl der Messstellen und die Ausgestaltung des Monitorings. Die 1957 für den Verkehr freigegebene Theodor-Heuss-Brücke ist die älteste der drei Rheinbrücken in Düsseldorf und die weltweit erste Schrägseilbrücke mit einer Seilanordnung in Harfenform. Bei Brückenprüfungen stellte man an dem Baudenkmal eine stetige Schadenszunahme an Bauteilen und Detailpunkten fest, die letztlich zu einer Nachrechnung der Konstruktion entsprechend der „Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand – Nachrechnungsrichtlinie“ des Bundesministeriums für Verkehr Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) führte. Dabei zeigte sich, dass einige Bauteile der orthotropen Fahrbahntafel Tragfähigkeitsdefizite aufwiesen, insbesondere hinsichtlich der Ermüdungsnachweise. Um Erkenntnisse zum Tragverhalten der Konstruktion zu gewinnen, installierte man ein Monitoringsystem. Die Auswertung der Messdaten zeigte einen signifikanten Zusammenhang zwischen den ermüdungswirksamen Einwirkungen und der Temperatur der Asphaltdecke, da die Lastverteilung der Radlasten stark von der temperaturabhängigen Steifigkeit des Asphalts abhängt. Teil 2 befasst sich mit messwertgestützten Ermüdungsnachweisen und einer Lebensdauerprognose der orthotropen Fahrbahnplatte. Das verwendete Berechnungsmodell kalibrierte man an den Messwerten von Probebelastungen im Sommer und im Winter. Die Auswertungen zeigen, dass für die meisten Bauteile Tragfähigkeitsreserven vorhanden sind. Ausgenommen davon sind die Ecken der Querträgerausnehmungen, die sehr große Defizite aufwiesen, die sich auch im vorhandenen Rissbild widerspiegeln. Eine mögliche Ertüchtigung der Fahrbahnplatte kann beispielsweise durch eine Verstärkung mit einer hochfesten Betonschicht erfolgen. Trotzdem ist auch eine Behebung der vorhandenen Rissschäden erforderlich. ABSTRACT IN ENGLISH: Due to calculated deficits in the fatigue bearing capacity of the orthotropic deck, a monitoring system was installed at the Theodor Heuss bridge to measure strains at significant locations for one year. Part 1 of this paper describes the monitoring system and findings on the load-bearing behavior resulting from the measured data. Part 2 follows with data-based fatigue evaluations and the lifetime prediction. The basis of the evaluations is a structural model, which is calibrated based on two load tests in summer and winter. From this, transfer factors are derived, taking into account different load positions, which compensate the distance of the measuring points to the decisive design points. In this way, the measured stress range histograms are transformed into representative load spectra, which are finally used for the lifetime prediction. The evaluations show that further load reserves are available for most components and that a significant improvement is achieved compared to the recalculation. Only the corners of the floor beam cut-out (cross girder tooth) still show significant deficits, which are also confirmed by the existing cracks. A decision on the future of the Theodor Heuss bridge, which depends on further factors, is currently pending. (A)

  • Availability:
  • Authors:
    • Sanio, D
    • Klinge, J
    • Schartner, M
    • Reeh, F
    • Schmitz, A
  • Publication Date: 2022-3

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 172-83&274-84
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 91
    • Issue Number: 3&4
    • Publisher: Ernst & Sohn GmbH
    • ISSN: 0038-9145
    • EISSN: 1437-1049

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01857346
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Sep 12 2022 10:15AM