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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Einsatz von Monitoringsystemen zur Bewertung des Schaedigungszustands von Brueckenbauwerken

Use of monitoring systems for the assessment of the condition of bridges

Analysiert wurden Moeglichkeiten des Einsatzes von Monitoringsystemen zur Bewertung des Schaedigungszustandes von Bruecken fuer die Tragfaehigkeit und die Restnutzungsdauer. Als Ergebnis einer Literaturanalyse wird festgestellt, dass es gegenwaertig keine Monitoringsysteme gibt, die explizite Aussagen zur Tragfaehigkeit erlauben. Die gegenwaertigen Systeme zeigen globale Schaedigungen auf und bewerten dann auf der Basis notenaehnlicher Strukturen. Im Rahmen des Projektes wird eine Konzept fuer ein Monitoringsystem entwickelt, welches fuer konkrete Versagensszenarien - dem Festigkeitsversagen und der Ermuedung - quantifizierte aber unscharfe Aussagen zur Tragfaehigkeit und zur Restnutzungsdauer fuer die untersuchte Bruecke erlaubt. Der Abstand zum Versagen durch Uebergang des Tragwerks in einen Bruchzustand (Tragfaehigkeit) wird im konzipierten Monitoringsystem durch den Zuverlaessigkeitsindex Beta und die Versagenswahrscheinlichkeit P(f) beschrieben. Die Restnutzungsdauer bei Tragfaehigkeitsminderungen ist implizit bei den veraenderlichen Basisvariablen und den Schaedigungsverlaeufen abgebildet. Als Mass fuer Aussagen zur expliziten Restnutzungsdauer infolge Materialermuedung dienen die Schaedigungssumme D und die zugehoerige Nutzungsdauer tzD. Zur Abgrenzung sicherer und unsicherer Bereiche werden diese Daten fuer verschiedene Zeitpunkte im Lebenszyklus des Bauwerkes ermittelt und in Relation betrachtet. Monitoringbasiert werden hierfuer Kenndaten des Tragsystems ermittelt und Beanspruchungen durch ergaenzende Simulationen des aktuellen Verkehrs abgeleitet. Das Monitoringkonzept sieht den Erkenntnissen der Literaturanalyse folgend dieses Vorgehen als Interaktion von Rechnung, Messung und Auswertung vor. Die Untersuchungen werden in diesem Projekt theoretisch gefuehrt, die empfohlenen Auswertealgorithmen zur monitoringbasierten Bewertung von Tragfaehigkeit und Restnutzungsdauer fuer balkenartige Spannbetontragwerke auf Basis von Beispielen anderer Projekte rechnerisch erprobt. ABSTRACT IN ENGLISH: The project aimed at investigating and assessing the opportunities of monitoring systems in order to evaluate the structural safety of bridge structures. Based on the information about current structural safety with respect to ultimate limit states, a prediction about life span and expected service life can be given. A comprehensive literature review about up-to-date monitoring systems with respect to the project goal has been performed. As a result it is shown that there are presently no monitoring systems, which allow precise and robust conclusions about the load bearing capacity of real scale bridge structures. Current systems can detect global structural damage but in general do not localize it and therefore only allow a load bearing capacity assessment via grading systems. Within the frame of the research project a methodology for a monitoring system is developed which allows the prediction of quantitative but uncertain statements about load bearing capacity and residual service life, based on specific failure scenarios for ultimate limit load and fatigue load. The interval to failure when approaching the ultimate load bearing capacity of a bridge structure can be described by the reliability index beta and the probability of failure P(f). Structural deterioration and damage are implicitly considered in time dependent basis variables and damage evolution laws. Residual service life can be explicitly assessed via damage indicator D and corresponding residual service life tzD. In order to judge on safe and insecure structural situations these measures are evaluated for different points in time in the structural life time. Based on monitoring data and up-to-date data about traffic load conditions the current structural status is assessed by applying system identification methods. Time variant resistance and demand are then extrapolated by numerical simulations into the future. The proposed monitoring concept is therefore an interaction between numerical simulation, monitoring data acquisition and calibration of both model data. All investigations within the project are based on artificial data, the developed algorithms have been validated on data of beam-type prestressed concrete structures from different projects.

Language

  • German

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01562752
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • ISBN: 978-3-95606-101-1
  • Files: ITRD
  • Created Date: May 6 2015 9:06AM