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Beanspruchung orthotroper Fahrbahnplatten infolge der Erneuerung des Brückenbelags

BASt-Bericht B 158

Heinz Friedrich, Manfred Eilers, Bert Quaas, Frederik Robrecht, Dmitri Schamne, Michael Staeck, Bundesanstalt für Straßenwesen
30 Seiten
Erscheinungsjahr: 2020
Projektnummer: 2216012
Preis: 0,00 €

Dieser Bericht steht ausschließlich kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.

Bei der ersten Bauwerksprüfung nach dem Austausch des Brückenbelags wird bei Stahlbrücken häufig eine überproportional hohe Anzahl an Schweißnahtrissen in der orthotropen Fahrbahnplatte festgestellt. Die naheliegende Vermutung ist, dass diese Schäden im Zusammenhang mit den Beanspruchungen stehen, die beim Austausch des Brückenbelags entstehen.

Relevante Beanspruchungen können beim Entfernen des alten Brückenbelags, zum Beispiel durch die dynamischen Belastungen beim Fräsen oder beim Einbau des neuen Brückenbelags, durch die thermische Belastung beim Einbau des Gussasphaltes oder gegebenenfalls beim Walzen, beispielsweise durch die dynamischen Belastungen beim Verdichten von Walzasphalt-Deckschichten auftreten.

Verschärft wird die Problematik durch die Entwicklung von immer leistungsfähigeren Maschinen wie Hochleistungsfräsen oder Asphalt-Fertiger mit immer breiteren Einbaubohlen.

Im Rahmen des Forschungsprojekts werden Grundlagen für weiterführende Untersuchungen zum Thema „Beanspruchung von Stahlbrücken beim Austausch des Brückenbelags“ erarbeitet und dargestellt. Im Mittelpunkt steht dabei die Temperaturbelastung der Stahlkonstruktion infolge des „Einbaus des neuen Brückenbelags“.

Zu diesem Zweck wurden verschiedene Erneuerungsmaßnahmen fachtechnisch begleitet, um den Prozessablauf zu dokumentieren und um exemplarische Temperaturverteilungen in der orthotropen Fahrbahnplatte während des Asphalteinbaus zu ermitteln. Dabei handelt es sich um folgende Bauwerke:

  • Rheinbrücke Leverkusen: Einbau einer Deckschicht aus Gussasphalt am 20.05.2016.
  • Wiehltalbrücke: Fräsen, Einbau einer Deckschicht aus lärmreduziertem Porous Mastix Asphalt (PMA), Walzen am 17.07.2017.
  • Rheinbrücke Duisburg-Neuenkamp: Einbau einer Deckschicht aus Gussasphalt am 15.08.2017.
  • Hochmoselbrücke: Einbau einer Schutzschicht aus Gussasphalt am 28.06.2019.

Die daraus ermittelten Ergebnisse bilden eine erste Grundlage für weitergehende numerische Parameterstudien. Darüber hinaus werden Empfehlungen für zukünftige Baumaßnahmen gegeben.

Stress in orthotropic decks caused by the replacement of mastic asphalt layers

During the first bridge inspection after the replacement of the bridge surface, a disproportionately high number of weld cracks in the orthotropic deck is often detected in steel bridges. The obvious assumption is that these damages are related to the stresses that occur when the bridge surface is replaced.

Relevant stresses can occur when removing the old pavement, e.g. due to the dynamic loads during milling or when paving the new bridge surface, e.g. due to the thermal load during paving of the mastic asphalt or if applicable when rolling asphalt wearing courses e.g. due to the dynamic loads during compacting.

The problem is aggravated by the development of increasingly powerful machines such as highperformance milling machines or asphalt pavers with wider paving screeds.

Within the framework of the research project, the basics for further investigations on the subject of „Stress on steel bridges due to pavement renewal“ will be developed and presented. The focus is on the temperature load on the steel structure as a result of the „application of the new bridge surface“.

For this purpose, various replacement measures were technically accompanied in order to document the process and to determine exemplary temperature distributions in the orthotropic bridge decks. These are the following structures:

  • Rheinbrücke Leverkusen: Paving of a top layer with mastic asphalt on 20.05.2016.
  • Wiehltal Bridge: Milling, paving of a top layer with noise-reduced Porous Mastix Asphalt, rolling on 17.07.2017.
  • Rheinbrücke Duisburg Neuenkamp: Paving of a top layer with mastic asphalt on 15.08.2017.
  • Hochmosel Bridge: Paving of a protective layer with mastic asphalt on 28.06.2019.

The results obtained form a first basis for further numerical parameter studies. In addition to that, recommendations for future construction measures are given.

  • 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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  • Berichte zum Download

    Die Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen stehen ab dem Jahrgang 2003 zum Teil als kostenfreier Download im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.