Ronald Stein, Josef Karl Kraus, Karsten Geißler, Raphael Erlemann, Ulrike Kuhlmann, Lena Stempniewski

• Im Bereich der Bundesfernstraßen sind in den nächsten Jahren zahlreiche Großbrücken mit Stützweiten im Bereich von 50 – 70 m und darüber zu ersetzen. Für diesen Stützweitenbereich haben sich Stahlverbundkonstruktionen für die Überbauten als wirtschaftliche Bauweise etabliert. Für die Herstellung der Fahrbahnplatte werden zunehmend Teilfertigteile eingesetzt, die eine kostengünstige und schnelle Herstellung erlauben. Mit dem Ziel der wissenschaftlichen Begleitung und Optimierung dieser Entwicklung und um mögliche konstruktive Schwachpunkte frühzeitig zu identifizieren, wurden im direkten Anschluss an ein Forschungsvorhaben des BMDV gezielte Untersuchungen zur Ermüdungssicherheit der Konsolträger und der Fahrbahnplatten unter Zug- und Querkrafttragfähigkeit durchgeführt. Die realitätsnahe Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit im Anschluss der Kragträger-Obergurte an den Stahlhohlkasten erfolgte für verschiedene Konstruktionsvarianten an mehreren Groß- und Kleinbauteil-Ermüdungsversuchen, die durch numerische Analysen ergänzt wurden. Auf dieser Basis wurden Empfehlungen für eine ermüdungsgerechte Detailgestaltung bei gleichzeitiger Reduzierung des Fertigungsaufwandes erarbeitet. Eine Ergebnisübersicht bietet der Stahlbau-Artikel „Neue Querschnitte von Stahlverbundbrücken – Teil 2: Ermüdungsfestigkeit des Anschlusses der stählernen Kragträger“ (DOI stab.202300010). Zur Bewertung der Ermüdungsfestigkeit der Fahrbahnplatte unter kombinierter Zug- und Querkraftbeanspruchung wurden Versuche durchgeführt und ausgewertet. Im Fokus der Untersuchungen stand dabei der Einfluss einer realen, mehrstufigen Belastung und die Überprüfung der linearen Schadensakkumulationshypothese nach Palmgren-Miner, die nach den Ergebnissen zu einer sicheren Bemessung führt. Eine Ergebnisübersicht bietet der Stahlbau-Artikel „Neue Querschnitte von Stahlverbundbrücken – Teil 1: Ermüdungsfestigkeit der querbelasteten zugbeanspruchten Fahrbahnplatte“ (DOI stab.202300009). Ergänzend zu den Bauteilversuchen und numerischen Analysen wurden an insgesamt 3 neu errichteten Talbrücken in Verbundbauweise Monitorings über mehrere Monate unter laufendem 4+0-Verkehr durchgeführt. Im Fokus der Monitorings standen dabei die Beanspruchungen in der Fahrbahnplatte und in den Anschlüssen der Kragarme an den Stahlhohlkasten.
• Within the next few years, numerous bridges with spans above 50 m must be replaced. For this span, steel composite structures have proven to be an economical construction method. Particularly for replacements, those structures have advantages due to the high degree of prefabrication, fast assembly, and thus shorter construction time. Following a research project of the BMDV, systematic studies were carried out on the fatigue safety of the cantilevers and the deck under tensile stress in combination with cyclic shear loadings. The research was carried out with the aim of scientifically accompanying and improving the development and identifying possible structural weaknesses of these composite bridge structures at an early stage. The determination of the fatigue strength of the joint between cantilever top flange and box girder was carried out for different design variants in several large- and small-scale fatigue tests, which were supplemented by numerical analyses. On this basis, recommendations were derived for a fatigue-optimised detailed design with simultaneous reduction of the manufacturing effort. An overview of the outcomes is provided in the essay "Neue Querschnitte von Stahlverbundbrücken – Teil 2: Ermüdungsfestigkeit des Anschlusses der stählernen Kragträger" (DOI stab.202300010). In order to evaluate the fatigue strength of the concrete deck under combined tensile stress and cyclic shear loadings, experimental tests were carried out. The investigations focus hereby on the influence of realistic, variable amplitude loading and the verification of the linear damage hypothesis according to Palmgren-Miner which proved to show safe sided results. An overview of the outcomes is provided in the essay "Neue Querschnitte von Stahlverbundbrücken – Teil 1: Ermüdungsfestigkeit der querbelasteten zugbeanspruchten Fahrbahnplatte" (DOI stab.202300009). In addition to the experimental investigations and numerical analyses, structural health monitoring (SHM) was carried out over several months under 4+0 traffic on three recently constructed bridges with the examined design. The SHM focused on the stresses in the deck and in the joints between cantilevers and box girder.