Improved quality assessment procedure for old truss bridges according to measuring data

Verbessertes Bewertungsverfahren für gealterte Fachwerkbrücken auf Grundlage von Messdaten.

In China sind noch zahlreiche Stahl-Fachwerkbrücken in Betrieb, die Anfang des vergangenen Jahrhunderts errichtet wurden. Sie sind ein Teil der örtlichen Kulturgüter geworden und ihr Abriss würde einen großen Verlust darstellen. Viele dieser hundertjährigen Brücken in den Stadtzentren tragen weiterhin große Verkehrslasten. Die Sicherheit dieser Bauwerke ist also ein wichtiges Thema für die örtlich zuständigen Behörden. Jedoch liefert das herkömmliche, erfahrungsbasierte Vorgehen hierfür keine zuverlässigen Bewertungen.

Im vorliegenden Beitrag wird am Beispiel der Brücke in der Zhejiang-Straße in Shanghai gezeigt, wie ein auf Verkehrslast, Korrosion und Ermüdung basierendes Verfahren zuverlässigere Bewertungen ermöglicht. Zuerst werden die charakteristischen Parameter der Verkehrslasten ermittelt und hieraus eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (WDF, engl. PDF) berechnet. Das Wirkspektrum der Verkehrslasten wird durch Analyse einer Monte-Carlo-Simulation (MC-Simulation) erstellt. Zugprüfungen an Bauteilproben mit unterschiedlichen Korrosionsstadien dienen dann der Bestimmung der Korrosionseffekte auf das Fachwerk. Anhand einer Ausgleichskurve aus Prüfdaten und ermitteltem Korrosionsgrad von Fachwerkteilen wird die verbleibende Tragfähigkeit der Brückenbauteile abgeschätzt. Abschließend wird die Ermüdungslebensdauer der Bauteile mittels bruchmechanischer Untersuchung vorhergesagt. Eingangs dieser Untersuchung werden Rissausbreitungsrate und Bruchzähigkeit mittels Ultraschall (ultrasonic phased array) ermittelt. Die Restlebensdauer der Bauteile wird dann mit numerischen Verfahren auf Grundlage des aus der MC-Simulation erhaltenen Lastspektrums bestimmt.