Monitoring der Theodor‐Heuss‐Brücke – Teil 2 – Modellbildung und ‐verbesserung für messwertgestützte Ermüdungsnachweise. Issue 4 (11th March 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Schartner, Maria; Sanio, David; Klinge, Jan; Schmitz, Andreas; Herzberg, Theres; Störmer, Manuela
• Is Part Of: Stahlbau. Volume 91:Issue 4(2022)
• Page Start: 274
• Page End: 284
• Publication Date: 2022-03-11
• Subjects: Monitoring -- Ermüdung -- orthotrope Fahrbahnplatte -- Schrägseilbrücke -- finite Elemente -- Probebelastung -- Lebensdauer; monitoring -- fatigue -- orthotropic deck -- cable‐stayed bridge -- finite elements -- proof loading -- lifetime; Stahlbrückenbau -- Berechnungs‐ und Bemessungsverfahren; steel bridges -- analysis and calculation; Building, Iron and steel -- Periodicals; Strains and stresses -- Periodicals; 624
• DOI: 10.1002/stab.202200005
• Languages: English
• ISSNs: 0038-9145

Abstract

Abstract: Aufgrund rechnerischer Defizite in der Ermüdungstragfähigkeit der orthotropen Fahrbahnplatte wurde an der Theodor‐Heuss‐Brücke ein Monitoringsystem installiert, um Dehnungen an maßgebenden Stellen für ein Jahr zu messen. In Teil 1 dieses Beitrags wurden das Monitoringsystem und Erkenntnisse zum Tragverhalten anhand der Messdaten beschrieben. Dieser zweite Teil schließt mit messwertgestützten Ermüdungsnachweisen und der Lebensdauerprognose an. Grundlage der Auswertungen ist ein numerisches Berechnungsmodell, welches anhand von zwei Probebelastungen in Sommer und Winter kalibriert wird. Unter Berücksichtigung verschiedener Laststellungen werden Übertragungsfaktoren abgeleitet, die die Differenz zwischen Messstelle und maßgebender Nachweisstelle kompensieren. Damit werden die gemessenen Schwingbreitenhistogramme in maßgebende Belastungsspektren transformiert, mit denen schließlich die Lebensdauerprognose erfolgt. Die Auswertungen zeigen, dass für die meisten Bauteile weitere Tragreserven vorhanden sind und eine deutliche Verbesserung gegenüber der Nachrechnung erreicht wird. Einzig die Ecken der Querträgerausnehmungen (Querträgerstegzähne) weisen deutliche Defizite auf, die sich auch im vorhandenen Rissbild widerspiegeln. Über die Zukunft der Theodor‐Heuss‐Brücke, die von weiteren Faktoren abhängt, wird derzeit entschieden. Abstract: Monitoring of the Theodor Heuss bridge in Düsseldorf – part 2: modelling and model improvements for a measurement‐based fatigue analysis Due to calculated deficits in the fatigue bearing capacity of the orthotropic deck, a monitoring system was installed at the Theodor Heuss bridge to measure strains at significant locations for one year. Part 1 of this paper describes the monitoring system and findings on the load‐bearing behavior resulting from the measured data. This second part follows with data‐based fatigue evaluations and the lifetime prediction. The basis of the evaluations is a structural model, which is calibrated based on two load tests in summer and winter. From this, transfer factors are derived, taking into account different load positions, which compensate the distance of the measuring points to the decisive design points. In this way, the measured stress range histograms are transformed into representative load spectra, which are finally used for the lifetime prediction. The evaluations show that further load reserves are available for most components and that a significant improvement is achieved compared to the recalculation. Only the corners of the floor beam cut‐out (cross girder tooth) still show significant deficits, which are also confirmed by the existing cracks. A decision on the future of the Theodor Heuss bridge, which depends on further factors, is currently pending.