Intelligente Brücke – Reallabor Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn

Smart Bridge - coordination and further development: Living Lab Smart Bridge in the Digitales Testfeld Autobahn

  • Das Bundesfernstraßennetz ist verschiedenen Herausforderungen wie u.a. das gesteigerte Verkehrsaufkommen und die hohe Altersstruktur der Bauwerke ausgesetzt. Aktuell basiert das Erhaltungsmanagement von Brücken auf regelmäßigen Bauwerksinspektionen, die weitestgehend aus einer visuellen Bewertung bestehen. Um den derzeitigen Herausforderungen adäquat zu begegnen sowie vorausschauend handeln zu können, müssen neue, effektive und effiziente Lösungen gefunden werden. Daher hat die BASt 2011 den Forschungsschwerpunkt „Intelligente Brücke“ ins Leben gerufen. Unter Verwendung digitaler Technologien und Methoden wurde damit eine Grundlage für ein prädiktives Erhaltungsmanagement geschaffen, welches Bauwerkseigentümer bei der Gewährleistung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ihrer Bauwerke unterstützen soll. Im Rahmen dieses Berichts wurden die relevanten zumeist konzeptionellen Arbeiten aus den Jahren 2011 bis 2020 zusammengestellt. Der Fokus liegt dabei auf den Aspekten Datenerfassung, -aufbereitung, -analyse und -bewertung, -management sowie Qualitätssicherung. Die erfolgten Arbeiten bilden die Grundlage für die Realisierung verschiedener Reallabore, in denen ausgewählte Entwicklungen und Forschungsansätze an Bauwerken unter realen Bedingungen erprobt, bewertet und weiterentwickelt werden. Das Reallabor „Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn“ wird in diesem Bericht im Detail vorgestellt und die eingesetzten Systeme hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit und Dauerhaftigkeit beurteilt. Bei dem Bauwerk handelt es sich um eine vierfeldrige Spannbeton-Hohlkastenbrücke, die mit den vier Messsytemen „Brückenkennwerte“, „drahtloses Sensornetzwerk“, „instrumentierte Lager“ und „instrumentierter Fahrbahnübergang“ ausgestattet ist. Über einen Zeitraum von 5 Jahren erfolgen an dem Reallabor Forschungsprojekte, mit dem Ziel, die Messsysteme im Zusammenhang zu Demonstrieren und Verfahren zur zuverlässigen Erfassung und automatisierten Auswertung sowie eine Webanwendung zur Publikation der Ergebnisse zu entwickeln. Damit stehen Informationen zu Verkehr, Wetter- und Klimaeinflüssen, bauteil- und bauwerksbezogene Kennwerte zur Verfügung. Durch die kontinuierlichen Erkenntnisse zu Einwirkungen und Status des Bauwerks und der instrumentierten Bauteile kann der Betreiber der Brücke unterstützt werden. Die im Rahmen des Reallabors „Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn“ gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen schaffen eine wichtige Grundlage für die Konzeption weiterer Reallabore. Anhand von Reallaboren werden kontinuierlich Realdaten generiert, die als Grundlage für weitere Forschung dienen können im Hinblick auf u.a. die Verifizierung von Systemannahmen, Überprüfung und Kalibrierung von Ingenieurmodellen sowie die Weiterentwicklung von datenbasierten Algorithmen. Darüber hinaus bieten Reallabore optimale Bedingungen zur Erprobung und Weiterentwicklung von praxistauglichen und zuverlässigen Innovationen.
  • The federal trunk road network is exposed to various challenges such as the increased traffic volume and the high age structure of the structures. Currently, the maintenance management of bridges is based on regular structural inspections, which largely consist of a visual assessment. In order to adequately meet the current challenges and to be able to act with foresight, new, effective and efficient solutions must be found. For this reason, the Federal Highway Research Institute (BASt) launched the research cluster "Smart Bridge" in 2011. Using digital technologies and methods, this created a basis for predictive maintenance management, which is intended to support structure owners in ensuring the safety, reliability and availability of their structures. Within the framework of this report, the relevant mostly conceptual work from the years 2011 to 2020 was compiled. The focus is on the aspects of data collection, processing, analysis and evaluation, management and quality assurance. The work carried out forms a basis for the realisation of various living labs, in which selected developments and research approaches are tested, evaluated and further developed on structures under real conditions. The living lab "Smart Bridge in the Digitales Testfeld Autobahn "is presented in detail in this report and the systems used are assessed in terms of their practical suitability and durability. The structure is a four-span prestressed concrete box girder bridge equipped with the four measuring systems "bridge characteristics", "wireless sensor network", "instrumented bearings" and "instrumented roadway transition". Over a period of five years, research projects were carried out at the living lab with the aim of demonstrating the measurement systems in context and developing procedures for reliable recording and automated evaluation as well as a web application for publishing the results. This will provide information on traffic, weather and climate influences, component-related and structure- related characteristic values. The operator of the bridge can be supported by the continuous findings on the effects and status of the structure and the instrumented components. The knowledge and experience gained from the living lab "Smart Bridge in the Digitales Testfeld Autobahn "provides an important basis for the design of further living labs. Real data is continuously generated through livings labs, which can serve as a basis for further research with regard to, among other things, the verification of system assumptions, the verification and calibration of engineering models and validation and further development of data-based algorithms. Furthermore, living labs offer optimal conditions for testing and further developing practical and reliable innovations.

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar
Metadaten
Author:Sarah Windmann
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-26516
ISBN:978-3-95606-689-4
ISSN:0943-9293
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (178)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2022/04/29
Date of first publication:2022/04/29
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2022/04/29
Tag:Brücken; Datenanalyse; Datenbewertung; Messdaten; Qualitätssicherung; Verkehr
Bridge; Data Analysis; Data evaluation; Quality management; Traffic; measured data
Number of pages:55
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 2116009
Intelligente Brücke – Koordination und Weiterentwicklung
Reallabor Intelligente Brücke im Digitalen Testfeld Autobahn

Referat
Stahlbau, Korrosionsschutz, Brückenausstattung
Institutes:Abteilung Brücken- und Ingenieurbau
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt / Link zum Urhebergesetz

$Rev: 13581 $