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Adaptive Tube-in-Tube-Brücken

Werden Brücken dauerhaft stärkeren Belastungen ausgesetzt als beim Bau vorhergesehen, sind oft aufwändige Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen erforderlich. Im Rahmen eines von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) geförderten Projekts wurden Konzepte für modular aufgebaute Brückenbauwerke erforscht, die später an sich verändernde Randbedingungen angepasst werden können.

Grafik zeigt die Verstärkung einer Hohlkastenbrücke durch stützende Streben Verstärkung einer Hohlkastenbrücke durch stützende Streben (Bild: Bundesanstalt für Straßenwesen)

Aufgabenstellung

Da Brücken infolge der aktuellen Verkehrsentwicklung stärker belastet werden als beim Bau vorhergesehen, sind zunehmend aufwändige Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen notwendig. Um bei künftigen Brückenneubauten eine vergleichbare Entwicklung zu vermeiden, sind Konzepte erforderlich, die eine spätere Anpassung dieser Brücken an sich verändernde Randbedingungen ermöglichen. Neubauten sollen bereits bei der Erstellung für einen späteren Einbau ergänzender, lastabtragender Elemente vorbereitet werden.

Untersuchungsmethode

Auf der Grundlage des Standes der Technik wurde ein Adaptionsmaßnahmenkatalog entwickelt, der sowohl Verstärkungsvarianten als auch den vorbereitenden Einbau von Verbindungsmitteln umfasst. Für weiterführende detaillierte Untersuchungen wurden die folgenden Elemente ausgewählt: Stützende Streben, Verstärkungsrippen und Fachwerkstrukturen. Zur Ermittlung der Umsetzungsmöglichkeiten wurde eine praxisnahe Referenzbrücke untersucht. Die Wirksamkeit der ausgewählten Adaptionsmaßnahmen wurde in Parameterstudien ermittelt und bewertet.

Ergebnisse

Für eine Adaption von Brückenbauwerken sind eine Anpassung der Querschnittsgeometrie, die Modifikation der Spanngliedführung sowie der Einbau von Aussparungen und Anschlusspunkten denkbar. Die Untersuchung belegt den positiven Einfluss von vorgespanntem Fachwerk sowohl auf die Biege- als auch auf die Querkrafttragfähigkeit. Durch die Installation der gewählten Verstärkungselemente in vorbereitete Anschlusspunkte entfallen nachträgliche Eingriffe in das Bestandsbauwerk. Die im Rahmen der Herstellung erforderlichen Mehraufwendungen wurden mit etwa fünf Prozent der Überbaukosten abgeschätzt.

Folgerungen

Im Rahmen des Forschungsprojekts wurden die Grundlagen für eine adaptive Brückengestaltung und ein ganzheitliches Verstärkungskonzept entwickelt. Künftige Brückenneubauten können so gestaltet werden, dass eine schnelle und einfache nachträgliche Adaption an sich verändernde Randbedingungen ohne Beeinflussung der Nutzung gewährleistet ist. Von besonderem Interesse ist das Konzept der Adaptiven Tube-in-Tube-Brücken in dicht besiedelten oder schwer zugänglichen Gebieten sowie bei herausragender Bedeutung des Verkehrsweges.

Die Grafik zeigt die adaptive Gestaltung der Brücke durch den Einbau von Leerrohren und Zusatzbewehrung zur nachträglichen Ergänzung einer schrägen Druckstrebe. Adaptive Gestaltung der Brücke durch den Einbau von Leerrohren und Zusatzbewehrung zur nachträglichen Ergänzung einer schrägen Druckstrebe (Bild: Bundesanstalt für Straßenwesen)

  • Kontakt

    Bundesanstalt für Straßenwesen
    Brüderstraße 53
    51427 Bergisch Gladbach
    Info-Service
    Telefon: 02204 43-9101
    Fax: 02204 43-2550
    info@bast.de

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