Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonbrücken - Erfassung von Spannungszuständen in Spannbetonversuchsträgern mit Ultraschallsensoren

Shear force load capacity of post tensioned concrete bridges – identification of stress states in experimental girders by ultrasonic transducers

  • Fünf Spannbetondurchlaufträger, die an der RWTH Aachen bis zum Versagen belastet wurden, waren zuvor durch die BAM mit Netzwerken von eingebetteten Ultraschalltransducern ausgerüstet worden. Mit diesen wurden fortlaufend Transmissionsmessungen durchgeführt, die dann mit einer neuartigen, sehr sensiblen Methodik, der Codawelleninterferometrie im Hinblick auf Veränderungen im Material ausgewertet wurden. Die messtechnische Verfolgung der Belastungsversuche zeigte das große Potential dieser Methodik. Die im Netzwerk erfassten Änderungen der Ultraschallwellengeschwindigkeit geben die Spannungsverhältnisse im Längsschnitt des Trägers schon bei sehr niedrigen Belastungen qualitativ richtig wieder und zeigen bei hohen Belastungen eine gute Korrelation zum sichtbaren Rissbild und Simulationsergebnissen. Dabei weisen räumliche Anomalien und Änderungen in der Charakteristik der Geschwindigkeitsänderungen oft schon auf Rissbildung hin, wenn diese noch nicht an der Oberfläche sichtbar ist. Dies zeigt das Potential im Hinblick auf eine Frühwarnung. Hierfür und ebenso in Bezug auf eine Quantifizierung der Effekte ist aber noch Entwicklungsarbeit notwendig. Dass letzteres prinzipiell möglich ist, zeigt die gute Korrelation zwischen Geschwindigkeitsänderung an einzelnen Transducerpaaren und Versuchsparametern wie Querkraft oder Durchbiegung der Träger speziell bei kleineren Lasten. Einer der Vorteile der Methodik ist, dass mit einem relativ weitmaschigen Transducernetzwerk gearbeitet werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Transducer nicht direkt am Ort der Änderung platziert werden müssen und einen relativ großen Bereich um die Transducer herum erfassen.
  • Five post tensioned concrete bridge girders were loaded until failure at RWTH Aachen University. They had been equipped with networks of embedded ultrasonic transducers. Continuous transmission measurements have been performed and evaluated by coda wave interferometry, an innovative method to detect subtle changes in the material. The ultrasonic monitoring results of the load experiments has shown the great potential of this methodology. The changes of the ultrasonic velocity captured by the network showed the stress state qualitatively correct even at small loads. At high loads the changes correlated to visible crack patterns and simulation results. Anomalies and changes in the characteristics appeared before cracks had become visible at the surface. This shows the potential of the technique for early warning systems. However, further research and development (e.g. for quantification of the results) is required before practical application. This seems to be feasible, as correlation between ultrasonic velocity change on one side and shear force or deflection of the girder on the other side is very good especially for smaller loads. One of the advantages of the methodology is that a sparse network of transducers is sufficient. The transducers need not to be placed directly at the point of interest. The area of influence is quite large.

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Metadaten
Author:Ernst Niederleithinger, Andreas Werner, Julio Galindo, Daniel Casares, Anja Bertschat, Vivien Mierschke, Xin Wang, Herbert Wiggenhauser
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-25713
ISBN:978-3-95606-638-2
ISSN:0943-9293
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (172)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2021/11/09
Date of first publication:2021/11/10
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2021/11/10
Tag:Belastungsversuche; Forschungsmethode; Spannbetondurchlaufträger
Load tests; Research method; post tensioned concrete bridge girders
Number of pages:57
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 89.0312:
Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonbrücken –
Erfassung von Spannungszuständen in Spannbetonversuchsträgern
mit Ultraschallsensoren

Fachbetreuung
Matthias Müller

Fachreferat
Betonbau
Institutes:Abteilung Brücken- und Ingenieurbau
Licence (German):License LogoBASt

$Rev: 13581 $