Zurück Vor
1502 150
Effizienzsteigerung des Fahrbahnbelages auf Stahlbrücken und Schäden in Form von Rissen im Bereich von Anschlüssen am Deckblech (Kategorie-I-Schäden)
15.473
IDN 0
Forschungsstelle Universität Duisburg-Essen, Institut für Straßenbau und Verkehrswesen (Prof. Dr.-Ing. E. Straube)
Universität Duisburg-Essen, Institut für Metall- und Leichtbau (Prof. Dr.-Ing. N. Stranghöner)
Bearbeiter Lorenz, C.
Raake, V.
Knauff, M.
Auftraggeber Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Stand Abschluss: Juli 2016

Durch die in den letzten Jahren enorm gestiegenen Verkehrsbelastungen und damit einhergehenden gestiegenen lokalen Beanspruchungen im Deckblech kommt es bei bestehenden Stahlbrücken mit orthotropen Fahrbahnplatten vermehrt zu Ermüdungsschäden im Bereich der geschweißten Anschlüsse der Längsrippen an das Deckblech (Kategorie-I-Schäden). Ziel des Forschungsvorhabens war es zu untersuchen, ob sich durch eine erhöhte mittragende Wirkung des Fahrbahnbelags die lokalen Radlasten besser verteilen und die Spannungen im Bereich der Anschlüsse Längsrippe - Deckblech somit reduziert werden können. Zum Nachweis einer erhöhten mittragenden Wirkung wurden numerische und experimentelle Untersuchungen in Form von statischen und dynamischen 5-Punkt-Biegeversuchen bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt. Während der Versuchsdurchführung wurden die Verformungen an der Unterkante des Stahlblechs gemessen. Die Prüfkörper bestanden aus einem Stahlblech mit Gussasphaltbelag und Pufferschicht nach ZTV-ING, Teil 7, Abschnitt 4 und einer Abdichtung nach Bauart 1. Als Varianten wurden hohlraumreiche Asphaltgerüste mit nachträglicher Verfüllung (HANV, verfüllt mit Epoxidharz und mit Bioharz) untersucht. Zusätzlich wurde untersucht, ob es möglich ist, auf den Einsatz der Pufferschicht zu verzichten, um damit zusätzlich die mittragende Wirkung des Fahrbahnbelags zu erhöhen. Die numerischen Untersuchungen an einem 3-D-Finite-Elemente-Modell ergaben, dass sich durch eine höhere Asphaltsteifigkeit die Spannungen im Deckblech um bis zu 40 % reduzieren lassen. Der Verzicht auf die Pufferschicht kann bei niedrigen Asphaltsteifigkeiten, so wie sie beim derzeit eingesetzten Gussasphalt vorliegen, ebenfalls eine Reduktion der Spannungen um ca. 25 % bewirken. Eine quantitative Aussage über die Erhöhung der mittragenden Wirkung eines modifizierten Asphaltbelags konnte im Rahmen dieses Forschungsvorhabens nicht getroffen werden. Durch den geringen Prüfumfang von zwei Prüfkörpern je Variante und unter Berücksichtigung der Streuungen der Messwert ließen sich nur Tendenzen ableiten. Für eine quantitative Bewertung der untersuchten Varianten sind Versuche im Bauteilformat unverzichtbar. Hierdurch ließen sich herstellungsbedingte Streuungsfaktoren minimieren und die Auswirkungen der Verwendung von verfüllten Asphaltmaterialien am tatsächlichen Detail Längsrippe - Deckblech untersuchen.

Veröffentlichung