Vermeidung von Glättebildung auf Brücken durch die Nutzung von Geothermie

Preventing of icing-up of bridges by use of geothermal energy

  • Auf Brücken, insbesondere auf Stahlbrücken, bildet sich im Winter gegenüber den anderen Streckenabschnitten oft vorzeitig Glätte. Dadurch kann der Straßenverkehr in erheblichem Maße gefährdet werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten das vorzeitige Auftreten von Glätte zu verhindern. Die derzeit gebräuchlichsten Methoden sind die Brücken vorzeitig zu streuen oder automatische Taumittelsprühanlagen zu installieren. In dem vorliegenden Projekt wurde eine weitere, innovative Methode untersucht, nämlich die Temperierung der Fahrbahn mit Hilfe von Geothermie. Dazu wurden Simulationsreihen und damit zusammenhängende praxisnahe Messungen durchgeführt. Die Messungen wurden auf einer eigens hierfür hergestellten Testbrücke aus Stahl-Brückenmodulen sowie in weiteren Testfeldern auf bestehenden Brücken vorgenommen. Der Bericht stellt wichtige Informationen und Ergebnisse zur Verfügung, die notwendig sind, um ein Brücken-Projekt mit Fahrbahn-Temperierung zu planen und umzusetzen. Dabei werden die Aspekte - konstruktive Gestaltung, - thermische Eigenschaften, - mechanische Festigkeit, - Regelstrategien und " Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems betrachtet. Weiterhin enthält der Bericht Beispiele, welche Varianten hinsichtlich des geothermischen Systems möglich sind, und gibt Eckdaten zu deren Dimensionierung an. Nach den hier vorliegenden Ergebnissen ist die Realisierung eines Fahrbahn-Temperierungs-Systems mittels Geothermie für Stahlbrücken möglich. Die thermische Leistung ist für den angestrebten Zweck ausreichend. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften konnten zumindest keine kurzfristig erkennbaren Beeinträchtigungen festgestellt werden, wobei hier weiterer Forschungsbedarf besteht. Damit bietet die geothermische Fahrbahntemperierung die Möglichkeit, umweltschonend zur Vermeidung von frühzeitiger Glättebildung auf Straßenbrücken beizutragen.
  • In wintertimes, especially steel bridges can exhibit prematurely icy roads that may affect the traffic to a high extent. There are different means to prevent the premature freezing of bridges. The most common methods to achieve this are to grit the bridges early or to install de-icing spray units. Within this project a further innovative method, the use of geothermal energy for heating the road-surface was investigated. For this simulation series were carried out. Combined with these simulations also practical tests on a bridge, that was built for this purpose, were performed. Further tests took place on already existing bridges. This report gives important information and research findings being necessary to plan and to realize a road heating. The following aspects of such a system are considered: - engineering design, - thermal characteristics, - mechanical strength, - regulation strategies and - economy. Furthermore the report gives examples of possible geothermal systems and design parameters. The results of the study on road heating on bridges show that a thermal activation of a steel bridge road surface by use of geothermal energy is feasible. The thermal performance is sufficient for the purpose. Concerning the mechanical strength, the durability tests that were performed so far showed no significant loss of strength. However, these tests have been conducted only in short term. To find a result in long term there is a need of further research. In summary the geothermal road surface heating provides the opportunity to reduce a premature freezing on road bridges by an environmental friendly approach.

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Metadaten
Author:Markus Feldmann, Bernd Döring, Jan Hellberg, Markus Kuhnhenne, Daniel Pak, Ingbert Mangerig, Stefan Beucher, Andreas Hess, Bernhard Steinauer, Dirk Kemper, Karen Scharnigg
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-5298
ISBN:978-3-86918-238-4
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau (87)
Document Type:Report
Language:German
Date of Publication (online):2012/08/07
Contributing corporation:Technische Hochschule Aachen / Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau
Release Date:2012/08/07
Tag:Boden; Decke (Straße); Deutschland; Fahrbahn; Forschungsbericht; Gewinnung; Glatteis; Grundwasser; Rohrleitung; Stahlbrücke; Straßenheizung; Verhütung; Wärme
Black ice; Carriageway; Excavation (process); Germany; Ground water; Heat; Metal bridge; Pavement; Pipe; Prevention; Research report; Road heating; Soil; Surfacing
Comment:
Weitere beteiligte Institute: Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, Universität der Bundeswehr München; Institut für Straßenwesen der RWTH Aachen
Institutes:Sonstige / Sonstige
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
collections:BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 53 Brückenbau
BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 62 Winterdienst

$Rev: 13581 $