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Querkrafttragfähigkeit bestehender Spannbetonbrücken
BASt-Bericht B 109
Josef Hegger, Martin Herbrand, RWTH Aachen, Lehrstuhl und Institut für Massivbau (IMB)
80 Seiten
Erscheinungsjahr: 2014
Preis: 17,00 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Durch die steigenden Verkehrszahlen haben sich die Anforderungen an Brückenbauwerke im Bestand in den letzten Jahren deutlich erhöht. Gleichzeitig ergeben sich heute durch Veränderungen in den Normen geringere rechnerische Querkrafttragfähigkeiten und höhere erforderliche Mindestquerkraftbewehrungen. Dadurch kann die Querkrafttragfähigkeit des Längssystems von bestehenden Brückenbauwerken häufig nicht mehr nachgewiesen werden, sodass Verstärkungsmaßnahmen erforderlich werden.
In diesem, von der Bundesanstalt für Straßenwesen geförderten Forschungsvorhaben, wurden daher am Institut für Massivbau der RWTH Aachen experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Einfluss einer externen Längsvorspannung auf die Querkrafttragfähigkeit bestehender Spannbetonbrücken durchgeführt. Für die experimentellen Untersuchungen wurden sechs Teilversuche an drei Zweifeldträgern mit parabelförmigem internen Spannglied und einer Stützweite von jeweils 5,5 m durchgeführt. Zwei der drei Träger wurden zusätzlich durch gerade externe Spannglieder vorgespannt. Durch die Versuche wurde der Einfluss der externen Vorspannung auf die Erstrisslasten und Bruchlasten untersucht. Die Träger wurden zusätzlich in beiden Feldern jeweils unterschiedlich bewehrt, wobei eine Trägerhälfte in etwa mit der nach DIN FB 102 erforderlichen Mindestquerkraftbewehrung bewehrt war und die andere mit der Hälfte davon. Dadurch konnte auch das Tragverhalten bei nicht vollständig vorhandener Mindestquerkraftbewehrung untersucht werden.
Parameterstudien mit Finite Elemente Modellen ergänzen die Versuche, um die Einflüsse aus Vorspanngrad, Querkraftbewehrungsgrad, Betonfestigkeit, Querschnitt und Spanngliedführung auf die Querkrafttragfähigkeit näher zu untersuchen. Auf Grundlage der experimentellen und theoretischen Untersuchungen wurden dann bestehende Bemessungs- und Ingenieurmodelle überprüft und modifiziert.
Shear Capacity of Existing Prestressed Concrete Bridges
The requirements for existing bridge structures have increased considerably due to rising traffic loads. At the same time, today’s codes yield lower calculative shear capacities and higher minimum shear reinforcements because of changes in the codes. Therefore, strengthening measures are necessary since the shear check of existing bridges can often not be fulfilled.
In this research project, funded by the Federal Highway Research Institute of Germany, experimental and theoretical investigations on the influence of additional external prestressing on the shear capacity of existing bridge structures were carried out by the Institute of Structural Concrete at RWTH Aachen University. Six tests on three two-span beams with a parabolic tendon and a span of 5,5 m were carried out during the experimental investigations. Two of the three beams were prestressed by additional external tendons. By the experiments, the influence of the external prestressing on the initial shear crack loads and the ultimate loads was investigated. Furthermore, the specimens had different amounts of shear reinforcement in both spans. The first span was reinforced with the minimum shear reinforcement that is required by the German bridge code DIN FB 102 and the second span was reinforced with half of the latter. By this, the load bearing behavior in case of reduced minimum shear reinforcement was analyzed.
Parametrical studies with nonlinear Finite Element models were carried out based on the experimental investigations. As main parameters, the prestressing degree, the shear reinforcement ratio, the concrete strength, the cross-section and the tendon profile are investigated. Finally, existing design models were checked and modified on the basis of the experimental and theoretical investigations.