Das Bundesministerium für Verkehr hat die Bundesanstalt für Straßenwesen beauftragt, die Beanspruchung und das Verhalten von Fahrbahnübergängen aus Asphalt bei kurzzeitig schnell auftretenden Horizontallasten (Bremslasten) zu untersuchen. Die Messungen sollten an Brückenüberbauten ohne definierten Festpunkt (schwimmende Lagerung) durchgeführt werden. Die Ergebnisse der Bauwerksmessungen finden Eingang in die Formulierung von technischen Spezifikationen für Fahrbahnübergänge aus Asphalt (Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von Fahrbahnübergängen aus Asphalt in Belägen auf Brücken und anderen Ingenieurbauwerken aus Beton, ZTV-BEL-FÜ; Technische Prüfvorschriften für Fahrbahnübergänge aus Asphalt, TP-BEL-FÜ). In dem vorliegenden Bericht sind die Messungen an einem Bauwerk in der Nähe der Ortschaft Kirchhain sowie an einem Bauwerk im Zuge der B 55n beschrieben. Die Messergebnisse machen deutlich, dass Fahrbahnübergänge aus Asphalt neben den durch Bremslasten verursachten Horizontalverschiebungen auch durch die infolge der Vertikallasten aus Fahrzeugüberfahrten resultierenden Verdrehungen der Endquerschnitte beansprucht werden. Für das Bauwerk Kirchhain wurden Messungen mittels eines Belastungsfahrzeuges für die beiden Lastfälle Überfahrt ohne Bremsen und Überfahrt mit Bremsen durchgeführt. Zur Überprüfung der Ergebnisse dieser Messungen wurden parallel numerische Berechnungen durchgeführt. Neben den Messungen mit dem Belastungsfahrzeug erfolgten für beide Bauwerke auch Messungen unter Verkehr. Hieraus ergaben sich erste Hinweise im Hinblick auf die Aufstellung von Belastungskollektiven für Fahrbahnübergänge aus Asphalt. Weiterhin konnten die für die Beanspruchung von Asphaltübergängen maßgebenden Frequenzen ermittelt werden.

Im Sinne der hier vorgesehenen Anwendung kann der Begriff Kletterroboter als eine Vorrichtung definiert werden, welche sich selbständig auf einer beliebig geneigten Bauwerksoberfläche aus unterschiedlichen Materialien fortbewegen und dort verschiedene Arbeiten ausführen kann, wobei für die Fortbewegung keine externen Hilfsmittel wie Hubbühnen oder Schienen erforderlich sind. Kletterroboter werden zur Prüfung und zur Durchführung von Instandsetzungsarbeiten kerntechnischer Anlagen bereits seit längerer Zeit eingesetzt. Mit der Weiterentwicklung dieser hochspezialisierten und komplexen Roboter in Richtung auf universell einsetzbare und einfach zu bedienende Trägersysteme für verschiedenste Aufgabenstellungen ist künftig auch ein wirtschaftlicher Einsatz von Kletterrobotern im Rahmen der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 denkbar. Die Entwicklung von Robotersystemen mit der Zielrichtung der Prüfung und Instandsetzung von Bauwerken, Schiffen und Speichertanks wird derzeit durch die Europäische Union in verschiedenen Forschungsprojekten gefördert. Parallel zu diesen Forschungsaktivitäten wurde im Rahmen dieses Projektes der aktuelle Entwicklungsstand derartiger Systeme für den Einsatz bei der Bauwerksprüfung durch eine Testanwendung an einer Betonbrücke festgestellt. Die in Zusammenarbeit zwischen der Bundesanstalt für Straßenwesen, dem Landschaftsverband Westfalen-Lippe und der Bundesanstalt für Materialforschung und - prüfung durchgeführte Testanwendung eines Kletterroboters hat deutlich werden lassen, daß Roboter bei der Prüfung von Betonbauwerken grundsätzlich eingesetzt werden können. Vor einer praktischen Anwendbarkeit derartiger Systeme bei der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 ist jedoch noch eine Optimierung der Roboter im Hinblick auf die hier vorliegenden speziellen Anforderungen erforderlich. Unter der Voraussetzung einer zielgerichteten Weiterentwicklung dieser Zugangstechnik, wobei insbesondere die für die Bauwerksprüfung erforderliche Prüftechnik zu berücksichtigen ist, erscheint der künftige Einsatz von Kletterrobotern zur Prüfung schwer zugänglicher Bauteile durchaus möglich.

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.