Identifikation von Verkehrslasten im Brückenbau

In den letzten Jahren ist das Aufkommen des Schwerlastverkehrs im Bundesfernstraßennetz signifikant gestiegen. Prognosen zur Verkehrslastentwicklung sagen für das Jahr 2015 eine Zunahme des Schwerverkehrs von 60 % gegenüber dem Jahr 2000 voraus, woraus sich ebenso eine Zunahme der Belastung auf die Brückenbauwerke im Bundesfernstraßennetz ergibt. Der überwiegende Teil der Brücken wurde in der Zeit des Wiederaufbaus nach dem 2. Weltkrieg errichtet und weist damit ein durchschnittliches Alter von 30-50 Jahren auf.

Vor dem Hintergrund der zunehmenden Beanspruchung sowie der Altersstruktur der Brücken ist eine regelmäßige Wartung und Prüfung der Bauwerke von großer Bedeutung. Dieses Vorgehen kann durch Methoden des Structural Health Monitoring (SHM) unterstützt werden. Für den Einsatz von SHM-Methoden ist die Kenntnis der tatsächlich auftretenden Einwirkungen von großem Nutzen. Während die Eigen- und Ausbaulasten hinreichend genau abgeschätzt werden können, ist die Bestimmung der Beanspruchung in Folge des Verkehrs wesentlich komplexer.

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde ein Verfahren zur computergestützten Identifikation von Verkehrslasten auf Brückenbauwerken entwickelt, welches auf der Adaption numerischer Rechenmodelle des Tragsystems basiert. Im Rahmen des Adaptionsprozesses werden die (unbekannten) Parameter der Lastkomponente des Modells derart kalibriert, dass die berechneten Dehnungen des Modells den am Bauwerk gemessenen korrespondierenden Größen entsprechen. Dazu wird ein Optimierungsverfahren auf Basis zweier gekapselter evolutionärer Algorithmen eingesetzt, welche durch hybrid eingebundene künstliche neuronale Netze unterstützt werden. Der Ansatz wurde prototypisch implementiert und durch Anwendung an einem realen Brückenbauwerk validiert.

Literatur

Lubasch, P., Schnellenbach-Held, M., Buschmeyer, W.: Computergestützte Identifikation von Verkehrslasten - Ergänztes Bauwerksmonitoring. Bauingenieur, Band 86, Oktober 2011, S. 433-442.

Buschmeyer, W.; Schnellenbach-Held, M.; Lubasch, P.: Schwerlastverkehr auf Bundesfernstraßen – Erfassung, Erhaltungsbedarf für Brücken. Forschungsbericht FE 15.0388/2003/GRB, Essen 2007.

Schnellenbach-Held, M.; Lubasch, P.; Buschmeyer, W.: Erfassung der Verkehrsbelastung – die Brücke, die zählt. 50 Jahre Institut für Massivbau der Leibniz Universität Hannover, Fraunhofer IRB Verlag, 2007.

Schnellenbach-Held, M.; Lubasch, P.; Buschmeyer, W.: Soft-WIM: Vehicle Identification from Bridge Measurement. In: Proceedings of IABSE Conference, Weimar, 2007.