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Im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens werden Überwachungskonzepte, die tragfähigkeitsrelevante Verstärkungen von Brückenbauwerken aus Beton dauerhaft überwachen und beurteilen sollen, entwickelt. Die praktische Umsetzung des Konzeptes erfolgt anhand einer Pilotanwendung. Die konzeptionellen Arbeitsschritte umfassen die Vorstellung der tragfähigkeitsrelevanten Verstärkungsverfahren, die sich in der Praxis bewährt haben. Diese werden zusammengestellt und hinsichtlich der Anforderungen und Bedingungen für eine geeignete Überwachung analysiert. Daran anschließend werden die für eine Dauerüberwachung von Verstärkungsmaßnahmen geeigneten Sensoren dargestellt und für die wesentlichen Verstärkungsverfahren in Diagrammen zusammengefasst. Den Kernpunkt des Überwachungssystems stellt die Merkmalsextraktion und Diagnose aus den Messdaten dar. Dazu werden das Leistungsspektrum und die Unterschiede physikalischer und nichtphysikalischer Modelle unter Angabe von Vor- und Nachteilen analysiert. Auf der Grundlage der vorherigen Arbeitsschritte wird ein geeignetes Überwachungskonzept für die konkrete Umsetzung entwickelt und im Anschluss an der Talbrücke Germinghausen im Zuge der BAB 45 umgesetzt. Die Beurteilung der Funktion und Zuverlässigkeit des Überwachungssystems erfolgt dabei anhand der Wirksamkeit der vorhandenen Stahllaschen, der Effektivität bzw. Wirksamkeit der zusätzlichen externen Vorspannung, des Einflusses der zusätzlichen externen Vorspannung auf die vorhandenen Stahllaschen, sowie der dauerhaften Funktionsfähigkeit der zusätzlichen externen Vorspannung. Die Grundlage der Messdatenanalyse bildet der Vergleich von Messwerten innerhalb definierter Referenzzustände vor und nach der Verstärkung auf Basis der Regressionsanalyse. Insgesamt kann mit der Pilotanwendung gezeigt werden, dass sich das im Vorfeld erarbeitete Konzept unter Berücksichtigung der dargestellten Randbedingungen und vorgenommenen Anpassungen als geeignete Methode zur Überwachung und qualitativen Bewertung der Verstärkungsmaßnahme bewiesen hat.
Zur Zustandsbeurteilung von Brückenfahrbahnplatten ist es wichtig, die Feuchte und den Salzgehalt des bewehrten Betons zu kennen. Üblicherweise wird die Versalzung mittels Potenzialmessung bestimmt und durch Laboranalyse von Proben verifiziert. Diese Methode erfordert aber das Entfernen des Fahrbahnbelags. Um eine zerstörungsfreie Bestimmung des Betonzustandes und des Salzgehaltes des Betons mit einem fahrzeugbasierten Messsystem von der Fahrbahn aus durchführen zu können, wurde eine Kombinationsmethode aus Georadar und Magnetfeldmessung entwickelt. Ermittelt man die komplexe Dielektrizitätskonstante (DK) des Baustoffs im Mikrowellen-Bereich, so ist es möglich, über entsprechende Kalibrationskurven seine Feuchte und seinen Salzgehalt abzuleiten. Mit einem 1 GHz-Bodenradar wird die Laufzeit der elektromagnetischen Wellen von der Fahrbahnoberfläche bis zur oberflächennahen Bewehrung bestimmt. Die Tiefe dieser Bewehrungsstähle wird unabhängig durch eine magnetische Gleichfeld-Methode ermittelt. Nach Aufmagnetisierung werden mehrere Gradientenkomponenten des statischen magnetischen Feldes der Bewehrungsbügel gemessen und daraus die Bügeltiefe berechnet. Diese magnetische Tiefenbestimmung ist unabhängig von den dielektrischen Eigenschaften der dazwischen befindlichen Materialien. Durch Vergleich der Radar-Laufzeit mit der magnetisch gemessenen Tiefe lässt sich der Realteil der effektiven DK des überdeckenden Betons bestimmen. Die Analyse der reflektierten Radar-Amplitude erlaubt eine Abschätzung des Salzgehaltes. Zusätzlich wurde ein dielektrischer Resonator für die Feuchte- und Salzgehaltmessung von Baustoffen entwickelt, der aus einer zylindrischen Mikrowellenkeramik hoher DK in einem halboffenen Metallgehäuse besteht. Aus der Messung der Resonanzfrequenz und der Güte beim Aufbringen des Resonators auf den Baustoff lässt sich sein Feuchte- und Salzgehalt ableiten. Die an Beton-Probekörpern bekannter Feuchte und Versalzung durchgeführten experimentellen Untersuchungen bestätigten die Erwartungen. Ein Radar-Magnet-Messwagen wurde entwickelt und auf zwei Brückenbauwerken erfolgreich erprobt. Die effektive komplexe DK konnte gut bestimmt werden.
Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung zum Feldversuch mit Lang-Lkw ist auch eine Untersuchung zu den Sicherheitsauswirkungen im Zusammenhang mit Überholvorgaengen gegen ueber Lang-Lkw durchgeführt worden. Wegen geringer Fallzahlen in der 1. Untersuchung zu Beginn wurde eine 2. Untersuchung gegen Ende des Feldversuchs durchgeführt. Wegen der geringen Anzahl an diesem Feldversuch teilnehmender Lang-Lkw, vor allem aber auch wegen des vorrangigen BAB-Einsatzes von Lang-Lkw und fehlender nennenswerter Streckenabschnitte auf Landstraßen, werden im Rahmen des FE-Vorhabens ausschließlich Messungen bzw. Beobachtungen durchgeführt, die vom Lang-Lkw selbst ausgehen. Mit ihnen wird das Annäherungs-, Ausscher-, Vorbeifahrt- und Einscherverhalten bei Überholvorgängen gegen über Lang-Lkw auf Landstraßen und Autobahnen erfasst. Auch aus den Analysen von über 543 UEberholungen gegen ueber Lang-Lkw (382) bzw. Vergleichs-Lkw (161) in der zweiten Untersuchungsphase lassen sich keine Indizien für ein erhöhtes Risiko beim Überholen von Lang-Lkw erkennen, auch wenn mittlerweile beide Lkw-Arten gleich schnell fahren. Die Verteilung der bei einem Teil dieses Kollektivs aus vollständigen Radar- und Videodaten ermittelten Sicherheitsabstände bei Überholungen von Lang-Lkw ist gegen ueber denen bei Vergleichs-Lkw bei allen relevanten Teilkollektiven günstiger. Auch höhere Beschleunigungen und kürzere Überholwege lassen vermuten, dass sich die Überholenden der Randbedingungen der längeren Lkw bewusst sind und darauf entsprechend reagieren. Da ein generelles Überholverbot für eigene Überholungen durch Lang-Lkw auf BAB zu mehr Doppel- und Mehrfach überholungen f ührt, bei der rechnerisch zu erwartenden Reduzierung von Lkw-Fahrten durch den Einsatz von Lang-Lkw sich die Anzahl der Ausschervorgänge aber nicht vergrössern würde, erscheinen die aufgrund von Mehrfach überholungen möglichen negativen Konsequenzen eines Überholverbots für Lang-Lkw auf Autobahnen grösser als die beabsichtigten Vorteile.
Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung zum deutschlandweiten Feldversuch mit Lang-Lkw ist auch eine Untersuchung zu den Sicherheitsauswirkungen im Zusammenhang mit Überholvorgängen gegenüber Lang-Lkw sowie deren Räumvorgängen an Knotenpunkten durchgeführt worden. Wegen der geringen Anzahl an diesem Feldversuch teilnehmender Lang-Lkw, vor allem aber auch wegen des vorrangigen BAB-Einsatzes von Lang-Lkw und daher fehlender nennenswerter Streckenabschnitte auf Landstraßen, werden im Rahmen des FE-Vorhabens ausschließlich Messungen bzw. Beobachtungen durchgeführt, die vom Lang-Lkw selbst ausgehen. Mit ihnen wird das Annäherungs-, Ausscher-, Vorbeifahrt- und Einscherverhalten bei Überholvorgängen gegenüber Lang-Lkw auf Landstraßen und Autobahnen erfasst. Aus den Analysen von über 200 Überholungen gegenüber Lang-Lkw bzw. Vergleichsfahrzeugen lassen sich keine Indizien für ein erhöhtes Risiko beim Überholen von Lang-Lkw erkennen. Tendenziell nehmen die geringsten Sicherheitsabstände in ausreichendem Maße zu, die Beschleunigungen bei kritischen Geschwindigkeiten liegen leicht höher. Ansatzpunkte für eine Erhöhung der Sicherheitsrisiken sind auch beim Räumen von Lang-Lkw nicht zu erkennen. Generell ist eine geringere Geschwindigkeit der betrachteten Lang-Lkw und damit eine theoretisch sicherheitsfördernd größere Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Überholer und Überholtem zu beobachten. Allerdings würde eine systematisch niedrigere Geschwindigkeit von Lang-Lkw vor allem auf Autobahnen vermutlich zu einer höheren Anzahl an Überholungen durch andere Lkw führen. Auch für den im Dauerbetrieb zu erwartenden Fall gleicher Geschwindigkeiten gibt es keinen Anhaltspunkt, dass erhöhte Sicherheitsrisiken zu erwarten sind: Bei allen Parametern liegen die Werte bei kritischen Überholvorgängen bei Lang-Lkw etwas günstiger als bei den Vergleichsfahrzeugen, so dass die theoretisch wegen der größeren Fahrzeuglänge zu erwartenden Erhöhungen des Risikos mindestens kompensiert würden.
Es wird der Frage nachgegangen, mit welchen statistischen Verfahren der simultane Vergleich mehrerer Messwerte verschiedener Testverfahren vorgenommen werden kann. Hierzu werden vier Methoden vorgestellt: der multiple Vergleich, die ANOVA-Varianzanalyse, die Methode der multiplen Endpoints sowie die Akkumulationsstatistik. Die Demonstration erfolgt an den Merkmalen periphere Wahrnehmung, Daueraufmerksamkeit, Tachistoskop, Tracking und mittlere Entscheidungszeit. Untersucht wurden 2 mal 13 Probanden (Methadon- und Kontrollgruppe). Es zeigte sich, dass die Akkumulationsstatistik eine optimale, für die Thematik äquivalente Bewertung für mehrere simultan gemessene fahrrelevante Leistungen darstellt. Voraussetzung für den Einsatz ist allerdings, dass die Verkehrswissenschaften sich über Art, Umfang und Gewichtung der verschiedenen Komponenten der fahrrelevanten Leistungen einig sind.
Der Schlussbericht des vorliegenden Forschungsvorhabens beschreibt eine BASt-Langzeitbeobachtung über 16 Jahre an drei Alleeabschnitten im Bundesland Brandenburg, in denen in den Jahren 1992 beziehungsweise 1993 und 2000 Straßenbaumaßnahmen durchgeführt wurden. Das Untersuchungskonzept baut auf den Ergebnissen und Erfahrungen einer externen Voruntersuchung auf, die in den Jahren 1992 bis 1997 an den gleichen Alleeabschnitten durchgeführt wurde, aber wegen des kurzen Untersuchungszeitraumes zu keinen gesicherten Erkenntnissen führte. Das Konzept der Voruntersuchung wurde im Wesentlichen übernommen, aber in Teilen verändert und im Umfang reduziert. Untersuchungen, die zu keinem Ergebnis geführt hatten, wurden nicht wiederholt. Die abschließenden Aussagen des nun vorliegenden Schlußberichtes stützen sich vor allem auf zwei Untersuchungsparameter: Die Messung der jährlichen Wipfeltriebzuwächse und die optische Vitalitätsbeurteilung nach dem Kronenbild. Beide Verfahren führten tendenziell zum gleichen Ergebnis. Das Ergebnis der Untersuchung kann in drei Kernaussagen zusammengefasst werden: Alle beprobten Bäume befinden sich am Ende des Beobachtungszeitraumes in einem schlechteren Vitalitätszustand als zu Anfang. Alle Untersuchungsbäume befinden sich in einem schlechteren Vitalitätszustand als die Referenzbäume. Der Vitalitätsunterschied zwischen Untersuchungsbäumen und Referenzbäumen ist mit zunehmender Dauer immer größer geworden. Am weitesten fortgeschritten ist die Vitalitätseinbuße bei den Ahornen. Drei Untersuchungsbäume sind bereits abgängig. Die Auswertung der Wipfeltriebmessung zeigt gegenüber der Kronenbildbeurteilung ein leicht positiveres Ergebnis. Eschen und Linden befinden sich danach am Ende der Untersuchung in etwa in dem gleichen Vitalitätszustand wie zu Beginn. Bei den Ahornen bestätigt sich aber der beschriebene Abwärtstrend. Eine genaue Zuordnung der Ursachen für den Vitalitätsverlust der beobachteten Bäume zur Baumaßnahme " wie etwa bei einem Forschungsvorhaben mit vorwiegend technischem Hintergrund " kann wie erwartet bei der Beurteilung dieser komplexen biologischen Vorgänge nicht erfolgen. Statistisch signifikante Einflüsse sind nicht erkennbar. Lediglich bei den Ahornen an der Bundesstraße 102, an der während des Untersuchungszeitraumes eine Baumaßnahme im Jahr 1993 und eine im Jahr 2000 stattfand, muß nach vernünftigen Überlegungen die Auswirkung der Baumaßnahme für den jetzigen, sehr schlechten Vitalitätszustand der Bäume mitverantwortlich gemacht werden. Straßenbäume haben gegenüber Waldbestandesbäumen oder solitär stehenden Wiesenbäumen einen ohnehin suboptimalen Standort. Sie sind durch den Verkehr- und den Straßenbetriebsdienst einem Stress ausgesetzt, der ihre Lebensdauer gegenüber "normalen" Bäumen deutlich einschränkt. Der Einfluss von Verkehrsdichte, Schwerverkehr, Anfahrschäden, Bodenverdichtungen und Tausalzen ist seit der Wiedervereinigung überproportional angestiegen. Obwohl der Untersuchungszeitraum für die sichtbare Reaktion eines Baumes auf Standortverschlechterungen noch relativ kurz ist, ist es vertretbar, das Projekt abzuschließen. Die Deutlichkeit der schon im Jahre 2000 sichtbaren Tendenzen und Trends hat sich weiter gesteigert und die im Zwischenbericht noch mit allem gebotenen Vorbehalt beschriebenen und interpretierten Ergebnisse haben sich weitgehend bestätigt. Für die Zukunft wird eine Weiterbeobachtung der Bäume empfohlen. Im Abstand von fünf Jahren sollten noch mindestens zwei Vitalitätseinschätzungen nach dem Kronenbild durchgeführt werden um den weiteren Vitalitätsverlauf zu dokumentieren. Diese Verfahren ist kostengünstig und wenig aufwändig.
Die Untersuchung zur Sicherheitswirkung von Fahrradkellen enthält neben den Ergebnissen durchgeführter Verkehrsmessungen die Erfahrungsberichte von 850 befragten Schülern und Studenten. Die Untersuchung brachte unter anderem folgende Ergebnisse: Für den überwiegenden Teil der befragten Radfahrer hat sich das Sicherheitsgefühl bei Fahrten mit der Fahrradkelle erhöht. Fahrradkellen werden nur von einem Teil der Radfahrer als nutzbringend empfunden. Kellen vermitteln den Eindruck des unsportlichen und lächerlichen bei einem Teil der Befragten. Bemängelt wurde von einem großen Teil der Befragten Radfahrer die Funktionsuntüchtigkeit der Fahrradkellen. Bei den zur Objektivierung der Befragungen durchgeführten Verkehrsmessungen zeigte sich, dass die abstandsbeeinflussende Wirkung der Kellen nur sehr gering war. Einen Einfluss der Fahrradkellen auf das Geschwindigkeitsverhalten der Kraftfahrzeuge war in keinem der untersuchten Fallbeispiele gegeben. Insgesamt machen die durchgeführten Untersuchungen also deutlich, dass der Einfluss von Fahrradkellen auf das Fahrverhalten der Kraftfahrzeugfahrer äußerst gering ist. Aus den Ergebnissen kann daher kaum die Empfehlung abgeleitet werden, den Einsatz von Fahrradkellen verstärkt zu fördern.
Auf Straßen und im Windkanal wurde an Autobahnen das NO2- und Pb - Ausbreitungsverhalten bei Anordnung von Lärmschutzwänden, Gehölzpflanzungen oder Wald in Fahrbahnnähe gemessen und der freien Schadstoffausbreitung gegenübergestellt. Es wurde ermittelt, dass eine 500 m lange und mindestens 4 m hohe Lärmschutzwand die NO2- und Pb-Belastung um 30 bis 50% reduziert. Sie führt aber vor der Wand im Straßenraum zu einer Konzentrationserhöhung bis zu 25%. Ein beidseitiger mit Unterholz durchsetzter Mischwaldstreifen von 50 m Tiefe bewirkt ebenfalls eine Minderung hinter dem Waldstreifen. Heckenartige Gehölzpflanzungen führen zu keiner Verringerung der Belastung. Vergleichsmessungen im Windkanal zeigen für gasförmige Schadstoffe eine stärkere Schutzwirkung einer 4 m hohen Lärmschutzwand gegenüber einem gleich hohen Randbewuchs.
Die Überwachung und Prüfung von Brücken im Zuge von Bundesfernstraßen erfolgt in Deutschland nach der DIN 1076 in festgelegten Zeitintervallen. Im Zuge der "Objektbezogenen Schadensanalyse" (OSA) hat sich der Einsatz kombinierter zerstörungsfreier Prüfverfahren wie Ultraschallecho, Impakt-Echo und Radar an mehreren Spannbetonbrücken als geeignet erwiesen, Umfang und Ursache ungeklärter Schäden zuverlässig zu ermitteln. Diese Verfahrenskombination wurde auch für die Untersuchungen an der Spannbetonbrücke im Zuge der Autobahn A1 bei Hagen verwendet. Dazu wurden von der BAM scannende Messwerterfassungssysteme entwickelt, mit denen die Prüfverfahren automatisiert für großflächige Untersuchungen angewendet werden können. Erstmals wurde ein Saugscanner verwendet, der zerstörungsfrei am Bauwerk befestigt werden kann. Der Bericht zeigt, wie die großflächigen Ergebnisse der Untersuchung bildgebend dargestellt werden können. Dem Ingenieur ist es damit möglich, einen Bezug zu Bestandsplanunterlagen herzustellen. Sofern keine Bestandsplanunterlagen existieren, können diese unter bestimmten Randbedingungen aus den Messergebnissen rekonstruiert werden. Bei der Längsspannung der Brücke handelt es sich um das System Baur-Leonhardt, das aus steifen Blechkästen besteht, in die Litzen eingelegt und zementös verpresst wurden. Über diese Konstruktion lagen noch keine Erfahrungen mit zerstörungsfreien Prüfverfahren vor. Deshalb wurden Modellrechnungen für verschiedene Verpresszustände durchgeführt, um die zu erwartenden Ergebnisse vorab zu ermitteln. Die Messergebnisse machen deutlich, dass mit den verwendeten Verfahren der Verlauf der Spannglieder sehr präzise dargestellt werden kann und dass die Lage der Umlenkstellen, die dickeres Blech in zwei Lagen aufweisen, zuverlässig bestimmt werden kann. An der Brücke wurde erstmals großflächig die Phasenauswertung von Ultraschallsignalen zur Ortung von Verpressfehlern durchgeführt. Die Messungen ergaben keine Hinweise auf Verpressfehler. Die Richtigkeit dieser Aussage wurde durch das Öffnen der Spannglieder im Zuge des Abrisses bestätigt.
Die Standsicherheit und Dauerhaftigkeit von Spannbetonbrücken werden wesentlich durch den Ist-Zustand der Bewehrung und der Spannglieder bestimmt. Bei komplexeren Schadensbildern oder dem Verdacht visuell nicht erkennbarer Schäden sind zur Zustandsbeurteilung detaillierte Informationen über deren Art und Umfang durch Objektbezogene Schadensanalysen zu erheben. Die Anzahl der dazu zu öffnenden Untersuchungsstellen kann durch den Einsatz zerstörungsfreier Prüfverfahren (ZfPBau-Verfahren) deutlich reduziert werden. Die Leistungsfähigkeit der automatisierten ZfPBau-Verfahren - Radar, Ultraschallecho und Impact-Echo - für die Ortung von Bewehrung, internen Spanngliedern und gegebenenfalls vorhandenen Verpressfehlern wird anhand von Messungen an der Fuldatalbrücke bei Eichenzell gezeigt. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden bildgebend dargestellt.