Aktive Schwingungskontrolle einer Spannbandbrücke mit pneumatischen Aktuatoren

Neue Materialien und Technologien erlauben nicht nur Entwurf und Konstruktion ultraleichter und schlanker, sondern auch nachhaltiger Brücken. Mit dem höchstfesten Material kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff wurde eine Spannbandbrücke entworfen und gebaut, die mit nur 1 mm Konstruktionshöhe 13 m weit spannt. Um ihre außergewöhnlich hohe Schwingungs anfälligkeit unter Fußgängerverkehr zu reduzieren, wurde eine aktive Schwingungskontrolle entwickelt und an einem Prototypen getestet. Das Konzept zur aktiven Schwingungskontrolle basiert auf dem geregelten Eintrag von Kräften in die Geländerkonstruktion. Zum Einsatz kommen Sensoren, Regelungskonzepte und biologisch inspirierte Aktuatoren, die als aktives System die ersten drei vertikalen Eigenschwingungen der Brücke kontrollieren. Ein wesentliches Element im Entwicklungsprozess des aktiven Systems ist die analytische Modellbildung der Spannbandbrücke, welche dem Entwurf modellbasierter Regelungen zur Kontrolle der Brückenschwingungen dient. Die Effektivität der aktiven Schwingungskontrolle zeigt sich dann durch eine deutliche Reduktion fußgängerinduzierter Beschleunigungen um bis zu 90 % und bestätigt damit auch das Potenzial aktiver Systeme.