The German highway network is facing new challenges in the near future. The structures have to deal with increasing traffic loads, climate change effects and new requirements regarding sustainability while they are getting older and budget cuts can be expected. To guarantee a reliable highway network, it will be vital to adapt and enhance innovative approaches. Current bridge management relies on the results of conventional bridge inspections and thus has certain limitations when it comes to insufficient load bearing capacity and other systematic weaknesses. Therefore, new approaches for real time condition assessment of critical road infrastructure elements are to be developed.

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.

Brückenbeläge auf orthotropen Fahrbahnplatten unterliegen infolge des Trag- und Temperaturverhaltens der Konstruktionen hohen Beanspruchungen. Zur Erfassung des Einflusses von Verkehrsbelastungen und Temperatureinwirkungen auf das Verhalten orthotroper Fahrbahnplatten einschließlich Brückenbelag und auf die Haftung zwischen Brückenbelag und Stahlblech dient die Dauerschwellbiegeprüfung, die heute einen wesentlichen Bestandteil der Grundprüfung für Brückenbeläge auf Stahl darstellt. Im Rahmen des Forschungsprojektes "Untersuchung am Brückenbelag einer orthotropen Fahrbahnplatte" wurden durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) Messungen an zwei Brückenbauwerken durchgeführt. Weiterhin wurden zwei Probekörper mit in den einzelnen Belagsschichten applizierten Dehnungsmessstreifen hergestellt und einer Prüfung gemäß TP-BEL-ST unterzogen. Um die Ergebnisse dieser Laborversuche direkt mit den Bauwerksmessungen vergleichen zu können, weisen Probekörper und Brückenbauwerke einen identischen Belagsaufbau auf. Zur Klärung des Einflusses von Temperatur und Art der Lasteinleitung auf das Last-Verformungsverhalten des Verbundkörpers wurden zusätzlich numerische Berechnungen nach der Methode der Finiten Elemente (FEM) durchgeführt. Das Ziel dieser Untersuchungen bestand einerseits in der Überprüfung der Vorgaben für die Dauerschwellbiegeprüfung am Bauwerk selbst. Andererseits wurden anhand der Messergebnisse Last- beziehungsweise Verformungskollektive aufgestellt, welche die wirkliche Beanspruchung aus Verkehr so beschreiben, dass hieraus verbesserte Annahmen für die zukünfige Durchführung der Dauerschwellbiegeprüfung abgeleitet werden können. Aus einer Gegenüberstellung der Dehnungen zwischen Dauerschwellbiegeprüfung und Bauwerk lässt sich ableiten, dass die Vorgaben der Dauerschwellbiegeprüfung im Hinblick auf das statische System und die Lasteinleitung modifiziert werden sollten. Weiterhin zeigen die aus den Bauwerksmessungen abgeleiteten Pfeilhöhenkollektive, dass die Dauerschwellbiegeprüfung auch hier den Verhältnissen in situ nicht in allen Punkten gerecht wird.

Derzeit wird durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) ein Bauwerks-Management-System (BMS) entwickelt, welches den Bund in die Lage versetzen soll, neben einem Überblick über den Zustand der Bauwerke auf Netzebene auch Aussagen zum Finanzbedarf zu erlangen und Strategien, Ziele sowie Rahmenbedingungen in der Erhaltungspraxis zu verwirklichen. Darüber hinaus sollen den Straßenbauverwaltungen der Länder Empfehlungen zur Durchführung von Maßnahmen auf Objektebene geliefert werden. Für das zu realisierende BMS stellt der Bauwerkszustand eine der wesentlichen Eingangsgrößen dar. Dieser wird üblicherweise im Rahmen der alle sechs Jahre stattfindenden Hauptprüfung nach DIN 1076 festgestellt. Bei komplexen Schadensbildern müssen zusätzlich zur Bauwerksprüfung detaillierte Informationen zu Art und Umfang von Schäden im Rahmen objektbezogener Schadensanalysen erhoben werden. Der Beitrag befasst sich mit der Rolle der objektbezogenen Schadensanalyse im Rahmen des BMS. Dabei wird vertieft auf aktuelle Forschungsarbeiten der BASt zu den Themengebieten "Zerstörungsfreie Prüfverfahren" und "Rechnerische Analysen" eingegangen.

Der Zustand von Brücken und anderen Ingenieurbauwerken im Zuge von Wegen und Straßen wird im Rahmen der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 erfasst. Hauptprüfungen erfolgen alle 6 Jahre und werden durch speziell ausgebildete Bauwerksprüfingenieure vorwiegend visuell durchgeführt. Die hierbei festgestellten Schäden werden hinsichtlich der Merkmale Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit bewertet. Auf der Grundlage dieser Schadensbewertungen wird die Zustandsnote für das Bauwerk automatisch ermittelt. Der Bauwerkszustand stellt eine der wesentlichen Eingangsgrößen für das derzeit im Aufbau befindliche Bauwerks-Management-System dar. Bei außergewöhnlichen Schäden, dies sind Schäden, deren Art, Ursache und Umfang bei der Prüfung nach DIN 1076 nicht eindeutig festgestellt werden können, werden vertiefte Schadensanalysen veranlasst. Bei diesen Analysen kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, wobei aus Sicht des Bauwerkseigentümers der Einsatz zerstörungsfreier bzw. zerstörungsarmer Prüfverfahren (ZfP) anzustreben ist. Auch die Ergebnisse dieser vertieften Untersuchungen finden Eingang in das Bauwerks-Management-System. Aufbauend auf den Ergebnissen bereits abgeschlossener Forschungsprojekte wurde in Zusammenarbeit zwischen dem Hessischen Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen (HLSV) und der BASt ein Forschungsvorhaben konzipiert, das die Erprobung und Bewertung verschiedener Verfahren der ZfP hinsichtlich der Zustandsuntersuchung von Spanngliedern mit nachträglichem Verbund zum Ziel hatte. Die BASt wurde durch das HLSV mit der Durchführung zerstörungsfreier Untersuchungen an der zum Rückbau und Ersatz anstehenden Talbrücke Haiger beauftragt. Mit einem Teil der Untersuchungen wurde die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) beauftragt. Für die Durchführung der Untersuchungen wurden ein Teilstück aus der Fahrbahnplatte im Bereich einer Koppelstelle herausgeschnitten und entnommen. Weiterhin wurde ein ca. 30 m langes Teilstück eines Längsträgers für die Untersuchungen bereitgestellt. Äußerlich sichtbare Schädigungen waren bei keinem dieser beiden Bauteile zu erkennen. Beide Bauteile wurden auf einem vorbereiteten Gelände abgesetzt und gesichert. Die Durchführung der Untersuchungen erfolgte im Zeitraum von November 1999 bis Dezember 2000. Der hier vorgelegte Bericht behandelt die durch die Gesellschaft für Geophysikalische Untersuchungen (GGU) durchgeführten Radarmessungen und die durch die BASt und die BAM durchgeführten Untersuchungen mittels Impakt-Echo. Außerdem wurden Messungen mit den Ultraschallecho-Verfahren der BAM und der Materialforschungs- und -prüfanstalt der Bauhausuniversität Weimar (MFPA Weimar) durchgeführt. Auf diese Weise kamen aktuelle Verfahrensentwicklungen zum Einsatz, die ihre Leistungsfähigkeit bereits bei vergleichbaren Untersuchungen nachgewiesen hatten, und die hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Praxis verglichen und bewertet werden sollten. Die Prüfaufgaben bezogen sich auf die Lokalisierung der Spannkanäle, der Betondeckung und Zustandsuntersuchung und die Lokalisierung von Anomalitäten (insbesondere Verdichtungsmängeln) im Beton. Die Ergebnisse der hier durchgeführten Untersuchungen mittels Georadar, Impakt-Echo und Ultraschallecho verdeutlichen, dass diese zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Zustandsuntersuchung von Betonbauteilen praktisch eingesetzt werden können. Aus den Messergebnissen lassen sich entsprechend der Schadensbewertung nach der "Richtlinie zur einheitlichen Erfassung, Bewertung, Aufzeichnung und Auswertung von Ergebnissen der Bauwerksprüfungen nach DIN 1076" (RI-EBW-PRÜF) ableiten. Somit ist eine weitere Verwendung im Rahmen des Erhaltungs-Managements möglich.

Zur zerstörungsfreien beziehungsweise zerstörungsarmen Untersuchung von Betonbrücken sind derzeit eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren verfügbar. Neue, zum Teil vielversprechende Verfahren befinden sich im Stadium der Entwicklung. Im Rahmen dieses Berichtes werden die derzeit verfügbaren Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) im Hinblick auf eine Anwendbarkeit im Massivbrückenbau vorgestellt. Im Vordergrund stehen dabei Verfahren, die zur Auffindung von unter der Oberfläche verborgenen Fehlstellen geeignet sind. Grundsätzlich kann festgestellt werden, dass die Anwendung zerstörungsfreier Prüfverfahren durch die inhomogene Zusammensetzung von Beton erschwert wird. Auch durch die Notwendigkeit der Untersuchungen am Bauwerk wird die Anwendung von Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung im Massivbrückenbau erschwert. Weiterhin ergeben sich Randbedingungen, wie zum Beispiel die Vermeidung von Eingriffen in den Verkehr und minimale Eingriffe in das Bauwerk durch die Untersuchung. Eine Analyse der derzeitig verfügbaren Verfahren hat gezeigt, dass zur Lösung von Fragestellungen des Massivbrückenbaus die Anwendung der Verfahren Impuls-Echo, Ultraschall, Durchstrahlung, IR-Thermographie sowie Radar erfolgversprechend erscheint. Werden mehrere Verfahren in Kombination eingesetzt, können umfassende Informationen über den Umfang von Schäden gewonnen werden. Hierdurch lässt sich in vielen Fällen ein umfassendes Bild über den Zustand des Bauwerkes gewinnen. Die in diesem Bericht beschriebenen Verfahren und deren konsequente Anwendung werden zukünftig eine effektivere Identifikation von Problempunkten im Betonbrückenbau ermöglichen.

Um die Sicherheit der Straßentunnel zu gewährleisten, werden mehr als 400 m lange Tunnel ständig durch eine Tunnelleitzentrale überwacht. Die dort eingehende Flut von Einzelinformationen, wie Kamerabilder und zahlreiche Sensordaten, muss permanent durch das Personal erfasst und beurteilt werden. Das Projekt ESIMAS (Echtzeit-Sicherheits-Management-System für Straßentunnel) wird neue Wege aufzeigen, um die Leitstellenmitarbeiter zu unterstützen. Auf Grundlage der Datenanalyse und -bewertung von ESIMAS können zukünftig sicherheitsrelevante Ereignisse, wie ein Brand im Tunnel, zuverlässig und rechtzeitig erkannt werden. Im Ernstfall soll ESIMAS dem Leitzentralenpersonal sowie den Einsatz- und Rettungsdiensten Handlungsempfehlungen zur Ereignisbewältigung zur Verfügung stellen. Auf Basis dieser Handlungsempfehlungen können Maßnahmen schnellstmöglich und gezielt durchgeführt werden. Der innovative Ansatz von ESIMAS besteht in der ganzheitlichen Betrachtung aller Einzelinformationen und ihrer automatischen Auswertung und Bewertung. Hierdurch ist eine schnellere Reaktion der Leitstelle zum Schutz der Verkehrsteilnehmer möglich.

The field of safety in road tunnels has always been an important issue for operators, owners and the responsible authorities. After the tunnel accidents in 1999 the subject gained however in importance. On European level the Directive 2004/54 EC on "Minimum safety requirements for tunnels in the Trans European Road network" has been published. This guideline has to be implemented into national law by all Member States. According to the guideline all Member States of the European Community shall develop a methodology for risk analyses to be applied in certain cases. For Germany, a standardized methodology for a probabilistic quantitative risk assessment has been worked out.

The Federal Ministry of Transport, Building and Housing is aiming for a comprehensive Management System taking into account state-specific and federal requirements as well as existing regulations in the frame of maintenance planning. The system is subdivided into three processes, each comprising special tools for valuation, analysing and planning. Some of the sub-modules have already been realised, eg the database at state level, the inspection procedure in combination with the procedures of damage and condition assessment and the estimation of future maintenance costs at federal level. Other sub-modules are currently being prepared, eg tools for evaluation and selection of measures. However, a large portion of the essential issues are still in the planning phase, eg program creation by taking restrictions into account. The realisation of the complete Management System will be finished by the year 2005.