Verstärkung von Stahlbrücken mit Kategorie-3-Schäden

Neben Ermüdungsschäden an orthotropen Fahrbahnplatten sind bei Stahlbrücken auch Schäden an nicht direkt befahrenen Konstruktionsteilen der Quersysteme (Kategorie-3-Schäden) festgestellt worden. Das stetig steigende Verkehrsaufkommen führt zu einer Verschärfung des Problems, so dass die Dauerhaftigkeit betroffener Brückenkonstruktionen auch durch diese Schäden gefährdet wird. Anhand ausgewählter Beispiele aus der Literatur und Praxis der Straßenbauverwaltungen werden Kategorie-3-Schäden systematisch untersucht. Die Erfahrungen werden zusammengestellt, ausgewertet und typisiert. Die wesentlichen Ursachen sind Überbeanspruchungen, ermüdungsanfällige Konstruktionsweisen, mangelnde Ausführungsqualität und Modellierungsfehler bei den Berechnungen. Eine Verknüpfung typischer Schadensbilder mit allgemeinen Ursachen ist in gewissem Umfang möglich, so dass der Bericht eine erste Hilfestellung bei der Behandlung von Kategorie-3-Schäden sein kann. Weiterhin werden ausgeführte und weitere Instandsetzungs- und Ertüchtigungsvarianten an stählernen Balkenbrücken mit Hohlkasten- und offenem Querschnitt in allgemeiner Form mit numerischen FE Berechnungen untersucht, um Vor- und Nachteil herauszustellen. Es zeigt sich, dass eine möglichst gleichmäßige Steifigkeitsverteilung im Aussteifungssystem anzustreben ist. Aber auch mit verkehrsleitenden Maßnahmen wie eine Verlegung der Fahrstreifen ohne Eingriff in das Tragwerk lassen sich die kritischen Beanspruchungen u.U. deutlich reduzieren. Ein besonderes Augenmerk wird in diesem Bericht auf die Bauwerkserhaltungsmaßnahme, vollständig auf aussteifende Verbände zu verzichten, gelegt. Der Formerhalt des Brückenquerschnitts wird dabei ausschließlich über die Rahmenwirkung der Quersysteme realisiert. Umfangreiche numerische Untersuchungen beleuchten die Spannungsänderungen der kritischen Details, aber auch mögliche Umlagerungen im gesamten Tragwerk durch die Änderung des Aussteifungssystems. Weiterhin werden auch experimentelle Untersuchungen angestellt, um die Wirksamkeit und Effizienz dieser Variante zu bewerten. Schließlich werden die untersuchten Ertüchtigungs- und Instandsetzungsvarianten bewertet und es werden allgemeine Empfehlungen zur Behandlung von Kategorie-3-Schäden gegeben.