Theorie und Fallstudie zur Identifikation von Fahrzeuglasten basierend auf BWIM (bridge weigh-in-motion) auf staehlernen Fachwerkbruecken

Theory and case study of vehicle load identification based on BWIM of steel truss bridge

In China haben aktuelle Einstuerze von Bruecken ohne Vorankuendigung zu grossen Bedenken hinsichtlich der tatsaechlich einwirkenden Verkehrslasten und der Tragfaehigkeiten der Bruecken im Bestand gefuehrt. Eine genaue Kenntnis der Verkehrslasten und der dabei gegebenen Sicherheit der Bauwerke ist aber entscheidend fuer jegliches Brueckenmanagement. Vor diesem Hintergrund wird ein integriertes System zur Ermittlung der auf die Bruecken einwirkenden Verkehrslasten vorgestellt. Exemplarisch wurden dazu Untersuchungen an staehlernen Fachwerkbruecken, orthotropen Fahrbahnplatten und Betonbauteilen vorgenommen. Die einwirkenden Verkehrslasten ermittelte man anhand von Belastungstests mit der WIM-Technik (weigh-in-motion). Die aufgenommenen Messwerte bildeten die Basis, um Beziehungen zwischen den einwirkenden Verkehrslasten beziehungsweise den Achslasten und dem Verhalten der Bruecke herzuleiten. Zur Verifizierung der Methodik wurden in einer Fallstudie Spannungen mittels eines Monitorings gemessen. Die Versuchsobjekte waren zwei staehlerne Fachwerkbruecken, die sowohl unter normalen Verkehrsbedingungen als auch unter definierten Verkehrslasten untersucht wurden. Im Fall mit definierten Verkehrslasten dienten die Messwerte zur Rueckwaertsbestimmung der Fahrzeuglasten und der Achslasten. Die gewonnenen Informationen ueber die Verkehrsbelastung wurden anschliessend mit einer synchron vorgenommenen Videoaufzeichnung des Verkehrs verglichen. Damit war es moeglich, auf die Fahrzeuggewichte, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Radlasten sowie auf die Unterschiede zwischen der realen und angenommenen Querverteilung der Verkehrslasten zu schliessen. Das Vorgehen diente zur Absicherung der Beziehungen, die mit der zuvor angewendeten Methodik ermittelt wurden. Im Fall des Normalverkehrs verwendete man die aufgenommen Werte der Spannungen, um daraus in einer Rueckwaertsrechnung Fahrzeuglasten, Achslasten, Fahrzeuggeschwindigkeit und Querverteilung der Radlasten zu bestimmen. Durch eine weitere Analyse gelang die Herleitung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, mit der direkt die Tragfaehigkeit und die Ermuedungslebensdauer ermittelbar sind. ABSTRACT IN ENGLISH: In China recent accidents involving sudden collapses of bridges have aroused great concern about real traffic loads and the loadbearing capacities of existing bridges. However, the proper management of such bridges relies on accurate information on bridge operating loads, which is essential for correctly assessing the operation and safety of bridges. Therefore, the article proposes an integrated load identification system for operating traffic which is based on the characteristics of a steel truss bridge, i.e. the finite distribution of stress influence lines of suspender and orthotropic steel deck, and employs the BWIM (bridge weigh-in-motion) technique to establish the functional relationship between vehicle load and stress history as well as the functional relationship between axle load and stress history. To verify the system, a stress monitoring case study was carried out on two steel truss bridges under both controlled and normal traffic conditions. In the case of controlled traffic, monitored information is used to back-calculate vehicle load and axle load. The load information is then compared with a synchronous video recording of the traffic to check back-calculated data about vehicle weight, vehicle speed, wheel weight and the deviation between lateral distribution and actual condition, coupling the relationship between vehicle load and corresponding axle load in order to assure the validity of the identification system established. In the case of normal traffic, monitored stress data are used to back-calculate vehicle load, axle load, vehicle speed and wheel lateral distribution, which are further analysed to work out a probability distribution so that it can directly help assess the real load capacity and fatigue life of the bridges. (A)

  • Authors:
    • CHEN, W
    • YANG, G
  • Publication Date: 2013-3

Language

  • English

Media Info

  • Pagination: 214-22
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 82
    • Issue Number: 3
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01484500
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jun 20 2013 12:06PM