Monitoring der Theodor‐Heuss‐Brücke – Teil 1 – Veranlassung, Monitoringkonzept und Erkenntnisse zum Tragverhalten

Abstract

Die Theodor‐Heuss‐Brücke in Düsseldorf ist die älteste Schrägseilbrücke Deutschlands und die weltweit erste mit harfenförmig angeordneten Seilen. Seit ihrer Fertigstellung 1957 ist die Verkehrsbelastung stetig gestiegen. Wie bei vielen anderen älteren Brücken mit orthotropen Fahrbahnplatten führte dies mit der Zeit zu Schäden – u. a. in Form von Rissen. Eine Nachrechnung des Bauwerks zeigt deutliche Defizite – insbesondere hinsichtlich der Ermüdung in der orthotropen Fahrbahnplatte. Daher wurde 2019 ein Monitoringsystem aus über 80 Sensoren am Bauwerk installiert und über ein Jahr betrieben. Der Beitrag zeigt die Entwicklung des Monitoringkonzepts, seine Umsetzung und Auswertung. Aus den Messdaten werden Erkenntnisse zum Tragverhalten abgeleitet. So zeigt sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen den ermüdungswirksamen Beanspruchungen und der Temperatur. Einerseits wirkt die steife Asphaltschicht beim Lastabtrag mit, andererseits bewirkt sie eine größere Lastverteilung. Auch zeigt das Monitoring, dass der Einfluss von Radlasten dominiert und eine Ablastung über das zulässige Fahrzeuggesamtgewicht nur geringen Nutzen hat. Vielmehr sind die Radlasten zu begrenzen, um die Bauteile der Fahrbahnplatte zu entlasten.

Monitoring der Theodor‐Heuss‐Brücke – Teil 2 – Modellbildung und ‐verbesserung für messwertgestützte Ermüdungsnachweise

“…Eine Überprüfung ist aufgrund des vorhandenen Fahrbahnbelags ebenfalls nicht möglich. Jedoch zeigen die Messungen, dass diese Zick‐Zack‐Bleche die Steifigkeit des Deckblechs – insbesondere in Querrichtung – erhöhen [1] (Abschn. 4).…”

“…Durch das Monitoring erfasst ist einzig die stärker befahrene Fahrtrichtung Niederkassel (Süd‐Westen, blau), welche nachfolgend ausgewertet wird. Ein Einfluss aus der Sperrung der Brücke für Fahrzeuge > 30 t Gesamtgewicht ab November 2019 ist aus den täglichen Schwerverkehrszahlen nicht ersichtlich, der Einfluss der Coronapandemie ab März 2020 [1] dagegen deutlich.…”

“…Unter anderem auf Grundlage der monitoringbasierten Lebensdauerprognose wird derzeit über die Zukunft der Theodor‐Heuss‐Brücke entschieden. Wie die Probebelastungen und die Auswertungen im Teil 1 [1] dieses Beitrags zeigen, kann eine Verstärkung mit hochfester Betonschicht zielführend sein. Die bessere Lastverteilung und ihre Aktivierung zum Lastabtrag sind für die vorhandenen Defizite im fahrbahnnahen Bereich vorteilhaft.…”

“…Der erste Teil dieses Beitrags [1] beschreibt datenbasierte Erkenntnisse zum Tragverhalten und zur tatsächlichen Beanspruchung der Theodor‐Heuss‐Brücke in Düsseldorf. Dieser zweite Teil schließt daran mit einer modellbasierten Auswertung an.…”

Monitoring für Ingenieurbauwerke – Ein Anwenderbericht aus der Sicht eines Ingenieurbüros

“…Dafür sollten die Spannungen über das Rainflow-Verfahren ausgewertet und anschließend die montagebedingten Abstände der Dehnmessstreifen (DMS) zur maßgebenden Stelle mithilfe von Übertragungsfaktoren berücksichtigt werden. Mit diesem Vorgehen können die tatsächlich auftretenden Einwirkungen an den kritischen Details ermittelt werden [3,4]. Durch das Monitoring konnte an nahezu allen Stellen eine längere Restlebensdauer prognostiziert werden.…”