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Temperierte Brücken

Zur Verringerung des Vereisungsrisikos auf Brücken kommt eine umweltfreundliche Temperierung der Fahrbahn durch die Nutzung von Geothermie in Betracht. Beim Ersatzneubau der Kanalbrücke Berkenthin über den Elbe-Lübeck-Kanal wurde diese neuartige Technologie erstmals in Deutschland realisiert. Planung, Umsetzung und Betrieb wurden im Rahmen eines Pilotprojekts von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) begleitet. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden eine richtungsweisende Grundlage für die Temperierung von Fahrbahnen im Straßenwesen.

Das Bild zeigt das Aufbringen des Brückenbelags Für die geothermische Temperierung der Kanalbrücke Berkenthin wurden Rohrregister in den Brückenbelag integriert (Bild: BASt)

Aufgabenstellung

Fahrbahnoberflächen von Brücken können zu vorzeitiger Vereisung neigen, wenn sie an ungünstigen Standorten wie beispielsweise in der Nähe von Gewässern liegen. Als Gegenmaßnahme bieten sich bislang ein intensivierter Winterdienst oder Taumittelsprühanlagen an, die jedoch als ökologisch bedenklich gelten. Alternativ kommt eine Temperierung der Fahrbahn durch die Nutzung von Geothermie in Betracht. Die BASt begleitete den Ersatzneubau der Kanalbrücke Berkenthin, die über eine solche integrierte Temperierung verfügt. Ziel war es, bei der Planung, der Umsetzung und im Betrieb Erfahrungen zu sammeln sowie den Nutzen der Maßnahme zu dokumentieren. Auf dieser Grundlage sollten abschließend Empfehlungen für weitere derartige Bauvorhaben ausgesprochen werden.

Untersuchungsmethode

Beim Ersatzneubau der Kanalbrücke Berkenthin kam erstmals in Deutschland eine mittels Geothermie temperierte Fahrbahnplatte zum Einsatz. Die Brücke liegt in einer Senke und überquert den Elbe-Lübeck-Kanal, weshalb dort oftmals hohe relative Luftfeuchten vorherrschen. Vor allem im Frühjahr und im Herbst führt dies verstärkt zu Nebel- und Taubildung. Folge ist ein zu erwartendes hohes Vereisungsrisiko. Zur Vermeidung glättebedingter Unfälle wurde für diese Brücke ein neues Konzept der geothermischen Temperierung der Fahrbahn mittels Heizregister entwickelt. Durch Wärmezufuhr in den Brückenbelag soll die vorzeitige Glättebildung auf der Fahrbahn verhindert werden. Darüber hinaus kann der Brückenbelag im Sommer durch Wärmeabführung gekühlt werden, um einer Spurrinnenbildung entgegenzuwirken. Damit sich die Beheizung der Brücke dauerhaft wirtschaftlich und umweltfreundlich betreiben lässt, wurde auf die Nutzung von gleichmäßig temperiertem Wasser aus dem Untergrund gesetzt. Bereits vor Beginn des Ersatzneubaus fand eine Erfassung des Temperaturverhaltens des Brückenbelages auf der alten Brücke statt. Der Einbau der Temperierungsanlage auf der neuen Brücke wurde dokumentiert. Im Fokus standen dabei die Rohrregister, das Regelungssystem sowie das Temperaturverhalten des Brückenbelags.

Ergebnisse

Entwickelt werden konnten grundsätzliche Anforderungen an Systeme zur Temperaturerhöhung in Brückenbelägen, die sich zum Teil auch auf die Beheizung von Fahrbahnen auf der freien Strecke übertragen lassen. Die geringe Dicke des Brückenbelages, die Besonderheiten der Unterlage und die Anfälligkeit gegenüber schnellen Temperaturwechseln können die Übertragbarkeit allerdings einschränken. Bei einer oberflächennahen Anordnung der Rohrregister hat die Brückenkonstruktion selbst keinen entscheidenden Einfluss auf die Wirksamkeit der Brückenheizung. Insbesondere für die Aufheizzeit spielen unterschiedliche Materialeigenschaften und Brückentypen oder eine eventuelle Wärmeisolierung an der Unterseite eine untergeordnete Rolle. Das Abkühlverhalten des Belages korreliert mit der Masse des Brückenbelages und der Fahrbahnplatte, die als Wärmepuffer zur Verfügung steht. Da Stahlbrücken wegen der geringen Masse der orthotropen Fahrbahnplatte anfälliger für frühe Vereisung als Verbund- oder Betonbrücken sind, kann hier der Einsatz von Temperierungsanlagen besonders sinnvoll sein.

Für die Temperierung der Fahrbahnplatte ist die Art der Energiequelle unerheblich, sofern jederzeit ausreichend Energie zur Verfügung steht. Varianten, die auf der Nutzung von Geothermie basieren, gelten aber als besonders umweltfreundlich und bei geeigneten Rahmenbedingungen auch als wirtschaftlich.

Temperierungsanlagen eignen sich vorrangig für den Einsatz bei neuen Brücken, bei denen die notwendigen Versorgungseinrichtungen schon bei der Planung berücksichtigt werden können. Für einen wirtschaftlichen Einsatz sollte die Temperierungsanlage nicht im Dauerbetrieb betrieben, sondern mittels eines für den jeweiligen Anwendungsfall optimierten Mess-, Steuerungs- und Regelungssystems bedarfsgerecht gesteuert werden.

Folgerungen

Die durch die Untersuchung gewonnenen Erkenntnisse bilden eine richtungsweisende Grundlage für die Temperierung von Fahrbahnen im Straßenwesen. Bei möglichen Folgeprojekten, speziell im Brückenbau, werden sich die abgeleiteten bautechnischen Empfehlungen als hilfreich erweisen.

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  • 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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