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.

Die Auswertung realer Ereignisse und früherer Studien zeigt, dass Menschen in Extremsituationen oft gemeinschaftlich abgesicherte Fluchtentscheidungen treffen. Die resultierende Gruppendynamik kann sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf die Selbstrettung haben. Da Gruppeneffekte im Zusammenhang mit Ereignissen in Tunneln zuvor kaum untersucht oder quantifiziert wurden, hat die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im April 2023 das Forschungsvorhaben „Analyse des Reaktions- und Fluchtverhaltens in Straßentunneln unter Berücksichtigung von Gruppeneffekten“ an ein interdisziplinäres Konsortium aus Ingenieur- und Sozialwissenschaften vergeben. Das Forschungsvorhaben verfolgte das Ziel, den Einfluss der Gruppendynamik auf die Selbstrettung in Tunnelsystemen hinsichtlich soziologischer als auch ingenieurtechnischer Aspekte systematisch zu untersuchen. Im Rahmen des Projektes wurden über 60 Versuchspersonen in ein sehr realistisches Szenario eines Unfalls mit Brand in einem Straßentunnel gebracht und ihr Verhalten während der Selbstrettungsphase detailliert analysiert. Die Probandenversuche wurden in den Tunnelanlagen der Forschungseinrichtung Zentrum am Berg (ZaB) in Österreich durchgeführt. Im Ergebnis wurde eine Vielzahl unterschiedlicher Verhaltensweisen von Einzelpersonen und in Gruppenstrukturen dokumentiert, die Motivlagen der Probanden über Interviews transparent gemacht und die Folgen reflektiert. Für die Verhaltensweisen wurden typisierende Schemata entworfen und eine Einordnung nach positiv, ambivalent, problematisch, kritisch oder fatal vorgenommen. Bei den Einzelversuchen wurde deutlich, dass immer mit einer Flucht von oder durch die Gefahrenstelle im eigenen Fahrzeug zu rechnen ist und Einschätzungen zur Gefahrenlage auch von Personen mit professionellem Vorwissen schwer zu treffen sind. Bei den Gruppenversuchen zeigt sich, dass im hier dargestellten Szenario eher von einer positiven Wirkung des Kollektivs gesprochen werden kann, insofern Ansätze zu problematischem, kritischen oder gar fatalem Verhalten durch Gruppeneffekte korrigiert werden. Wie weit sich die hier dokumentierten Ansätze auch anders auswirken könnten, lässt sich nur über umfangreichere Versuche klären. Die ingenieurmäßige Auswertung der durchgeführten Probandenversuche, bei denen die Reaktionszeiten und die resultierenden Fluchtgeschwindigkeiten sowohl von Gruppenversuchen als auch von einzelnen Referenzpersonen ermittelt wurden, trägt zur Validierung der Basisparameter zum menschlichen Verhalten von Risikomodellen bei. Eine Notwendigkeit zur Anpassung der Methodik zur Bewertung der Sicherheit von Straßentunneln kann aus den Ergebnissen nicht abgeleitet werden.

Seit ca. 2016 verfolgt das Bundesministerium für Verkehr und Infrastruktur (ab 12/2021 Bundesministerium für Digitales und Verkehr) das Konzept, bedingt begehbare Hohlkästen im Bedarfsfall zu öffnen und handnah insbesondere auf Schweißnahtrisse zu prüfen [3]. Um solche Prüfungen zu erleichtern, sind solche Hohlkästen im Inneren seit der Neuausgabe der ZTV-ING 4-3 [4] und TL KOR-Stahlbauten [5] mit einer Beschichtung nach TL-Blatt 50 zu versehen. Im Rahmen des Ersatzneubaus der Brücke über den Petersdorfer See im Zuge der BAB A 19 zwischen der Anschlussstelle Waren (Müritz) und Malchow begleitete die BASt ein Pilotprojekt, in dem erstmalig die Innenbeschichtung von Hohlkästen nach TL-Blatt 50 ausgeführt wurde. Die Grundlage für die Ausführung waren die ZTV-ING 4-3 und die TL KOR-Stahlbauten jeweils in der Entwurfsfassung, Stand 2017 sowie die Zustimmung im Einzelfall. Während der Ausführung der Pilotmaßnahme und vor Veröffentlichung der ZTV-ING 4-3 [4] und der TL/TP-ING [5] wurde das TL-Blatt 50 auf Grundlage bereits gesammelter Erfahrungen modifiziert, um den Aufwand für künftige Projekte mit dem TL-Blatt 50 zu reduzieren und den Umgang an Oberflächen aus dem Werk und auf der Baustelle im Inneren einander anzugleichen. Die Erprobung des TL-Blattes 50 im vorliegenden Fall erfolgte in Hohlkästen, die deutlich größere Abmessungen besitzen als im aktuellen Regelwerk zur Anwendung von TL-Blatt 50 vorgesehen. Gesammelte Erfahrungen im Rahmen der Pilotmaßnahme sind nur eingeschränkt auf bedingt begehbare Hohlkästen zu übertragen. Es wird empfohlen, das TL-Blatt 50 an bedingt begehbaren Bauwerken zu erproben sowie entstandene Kosten der Beschichtung nach TL-Blatt 50 in eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der späteren Notbegehung einzubeziehen. Ferner wird empfohlen, die Notwendigkeit, Baustellenmontagestöße im Inneren von luftdicht verschlossenen Hohlkästen zu beschichten, auf Grundlage der Auslagerungsergebnisse der geschweißten Proben (erwartet in 2026) zu prüfen.

Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Querkraft- und Torsionstragfähigkeit von Betonbrücken im Bestand" hatte zum Ziel, auf der Grundlage experimenteller und theoretischer Untersuchungen Möglichkeiten für eine zutreffendere Abschätzung der Querkraft- und Torsionstragfähigkeit von Spannbetonbrücken im Bestand mit geringen Querkraftbewehrungsgraden zu entwickeln. Dabei erfolgte einerseits die Weiterentwicklung der bestehenden Bemessungsverfahren auf Stufe 2 der BEM-ING Teil 2. Andererseits wurden Handlungsempfehlungen für vertiefte Berechnungsmodelle, die in Stufe 4 der BEM-ING Teil 2 Anwendung finden können, erarbeitet, um eine Entscheidungs- und Anwendungshilfe zur Bewertung der Standsicherheit für Querkraft und Torsion der betreffenden Brücken-bauwerke bereitzustellen. Um die realen Systemeigenschaften der Brückenüberbauten hinsichtlich der Biege- und Schubschlankheit sowie der Belastungsart möglichst repräsentativ abzubilden, wurden großformatige nachträglich vorgespannte Versuchskörper an drei verschiedenen Forschungseinrichtungen getestet. Während an der RWTH Aachen University an 16,5 m langen Durchlaufträgern und an der TU München an 4,5 m langen Substrukturen Querkraftversuche mit den Einflussparametern Querschnittsform, Querkraftbewehrungsgrad, Vorspanngrad, Durchlaufwirkung, Belastungsart und Verbundbedingung der Längsbewehrung durchgeführt wurden, sind an der TU Dortmund Querkraftversuche mit zusätzlicher Torsion an 12 m langen Durchlaufträgern unter Variation der Querschnittsform, der Interaktion von Momenten-, Querkraft- und Torsionsbeanspruchung, der Druckstrebenneigung und der Bügelformen untersucht worden. Im Schlussbericht wurden die Ergebnisse der experimentellen und theoretischen Untersuchungen dar-gestellt. Dazu wurde zunächst eine Zusammenfassung der Bemessung von Spannbetonbauteilen für Querkraft sowie Querkraft mit zusätzlicher Torsion nach aktueller Norm sowie der verfeinerten Bemessungsansätze auf Stufe 2 der BEM-ING Teil 2 gegeben und das Sicherheitskonzept der Bemessung im Bauwesen erläutert. Im darauffolgenden Abschnitt wurden die experimentellen Untersuchungspro-gramme der drei teilnehmenden Universitäten in Aachen, München und Dortmund dargestellt. Um die analytischen und numerischen Verfahren auf Stufe 2 und Stufe 4 der BEM-ING Teil 2 anzuwenden und zu vergleichen, wurden anschließend weitere experimentelle Untersuchungen aus der Literatur und ausgewählten Bauwerke dokumentiert, die anschließend zur Nachrechnung mit verschiedenen Modellen herangezogen wurden. Auf Grundlage der umfangreichen experimentellen Untersuchungen sowie einer Datenbankauswertung mit knapp 1300 Querkraftversuchen an Stahl- und Spannbetonträgern mit und ohne Querkraftbewehrung erfolgte eine Erweiterung der Querkraft- und Torsionsmodelle der Stufe 2 der BEM-ING Teil 2. Dadurch konnte eine realistischere Erfassung der günstigen Einflüsse gegliederter Querschnittsformen (bV,eff), einer Beanspruchung infolge verteilten Lasten (ΔVEd) und einer Vorspannung samt Spannungszuwachs (P+ΔP) ermöglicht werden. Anhand der durchgeführten Versuche mit Querkraft und zusätzlicher Torsion konnte gezeigt werden, dass durch Umlagerungen der inne-ren Kräfte eine Rotation der Druckstrebe im Bereich 1,75 ≤ cotθ ≤ 2,5 möglich und die freie Wahl der Druckstrebenneigung cotθ daher gerechtfertigt ist. Weiterhin dürfen unterschiedliche θ für die Nach-weise für Querkraft sowie Querkraft und Torsion angesetzt werden. Allerdings wird empfohlen, den Beiwert der Betondruckfestigkeit ν abhängig vom Überbauquerschnitt abzumindern. Der Nachweis gegen Betondruckversagen bei kombinierter Beanspruchung erfolgt dann auf Basis einer linearen Interaktion aus Querkraft und Torsion (V + T). Die Anwendung der vorgeschlagenen Weiterentwicklung der Querkraft- und Torsionsbemessung auf vier bestehende Brücken verdeutlicht den in der Praxis dringend benötigten Mehrwert des verfeinerten Bemessungsansatzes auf Stufe 2 der BEM-ING Teil 2. Neben der Vorstellung in Stufe 4 der BEM-ING Teil 2 gängiger Verfahren zur Brückennachrechnung wurden jeweils die wesentlichen Schritte der Berechnung bzw. Modellierung erläutert. Auf Basis einer anschließenden Bewertung der wissenschaftlichen Verfahren wurden Empfehlungen für eine breitere und trotzdem ausreichend sichere Anwendung für die Praxis gegeben. Hierbei wurden u.a. die Art der Modellierung, der Ansatz der Materialkennwerte, ein angepasstes Sicherheitskonzept für nichtlineare Verfahren einschließlich der Modellunsicherheit, der Umgang mit nicht normkonformer Bügel- und Längsbewehrung sowie die Vergleichbarkeit mit den anderen Stufe 4-Verfahren berücksichtigt. Für eine Auswahl der betrachteten Verfahren wurden durch vertiefte Untersuchungen Handlungsempfehlungen erarbeitet, die im Format und Wording an die BEM-ING Teil 2 angepasst wurden. In einem abschließenden Benchmark-Test wurde eine Auswahl an Versuchen und deren Nachrechnung dokumentiert, sodass in Zukunft die Eignung weiterer wissenschaftlicher Verfahren zur Nachrechnung von Betonbrücken bewertet werden kann.

Stahlschutzplanken sind gemäß den Technischen Lieferbedingungen für Stahlschutzplanken (TL-SP 99) durch Stückverzinken vor Korrosion zu schützen. Für anders hergestellte Korrosionsschutzschichten beziehungsweise -systeme ist für die Anwendung an den Bundesfernstraßen der Nachweis ihrer Gleichwertigkeit mit Stückverzinkung bezüglich des Korrosionsschutzes erforderlich. Dieser Nachweis ist in zwei Schritten zu führen: durch Laboruntersuchungen und durch einen Freibewitterungsversuch. Drei verschiedene Bandverzinkungen und zwei verschiedene Pulverbeschichtungen wurden daraufhin untersucht und bestanden erfolgreich die Laborversuche. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden zwei Freibewitterungsversuche mit bandverzinkten und/oder pulverbeschichteten Schutzplankenholmen durchgeführt. An die untersuchten Schutzplankenholme wurden folgende Anforderungen hinsichtlich der Kriterien Sicherheit, Dauerhaftigkeit und Ästhetik für den Zeitraum von 5 Jahren gestellt: - keine Lochaufweitung durch Korrosion, - keine Abwitterung der Korrosionsschutzschicht um mehr als 30 Prozent der Sollschichtdicke, - keine Rotrostfahnen. Die bandverzinkten Schutzplankenholme mit Bandverzinkung (ohne Pulverbeschichtung) erfüllen nach 5-jähriger Freibewitterung alle Anforderungen. Die pulverbeschichtete Schutzplankenholme erfüllen die Anforderungen betreffend Ästhetik und teilweise betreffend Dauerhaftigkeit nicht. Die untersuchten bandverzinkten Schutzplankenholme mit Zink- beziehungsweise Zinkaluminiumüberzügen zeigten sich gegenüber den stückverzinkten gleichwertig. Gegen ihre Verwendung an Bundesfernstraßen bestehen keine Bedenken. Für pulverbeschichtete Schutzplankenholme kann auf der Grundlage der hier erzielten Ergebnisse keine Empfehlung ausgesprochen werden. Die Ergebnisse der Beobachtungen der bandverzinkten Schutzplankenholmen nach 18 Jahren bestätigen die im Bericht B59 dargestellten Erkenntnisse und sind der Ergänzung zu Bericht B59 zu entnehmen.

Im Rahmen von durchgeführten Bauwerksprüfungen an Brücken mit vollverschlossenen Seilen wurden auch an diesen Bauteilen Schäden identifiziert. Bei diesen Schäden handelt es sich im wesentlichem um Korrosionsschäden und ganz vereinzelt aber auch um Drahtbrüche. Teilweise werden diese Schäden erst dann sichtbar, wenn der Korrosionsschutz entfernt oder aber bei Kabeln, wenn die einzelnen Seile gespreizt werden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird die Bewertung solcher Schäden hinsichtlich der Ermüdungssicherheit und Restlebensdauer durchgeführt. Im Anschluss an eine Erläuterung der Bauweise der vollverschlossenen Seile werden aktuelle Schäden dieser Seilart bei Schrägseilbrücken und Hängebrücken vorgestellt. Es wurden insgesamt fünf Bauteilversuche mit vollverschlossenen Seilen durchgeführt, wobei die Probestücke aus den ausgebauten Seilen der Rheinbrücke Flehe entnommen wurden. Die Rheinbrücke Flehe wurde 1979 unter Verkehr genommen, Korrosionsschäden und hier insbesondere Drahtbrüche führten 2006 dazu, dass Seile ausgetauscht werden mussten. Die Versuche wurden an 5m-Seilabschnitten durchgeführt, die hierfür mit neu vergossenen Seilköpfen an den Enden versehen wurden. Diese Bauteilversuche bestehen aus zwei Komponenten, d. h. es wurde zunächst ein Ermüdungsversuch zur Prüfung der Betriebsfestigkeit durchgeführt. Anschließend wurde die verbleibende Bruchlast in einem Zerreißversuch ermittelt. Die sehr unterschiedlichen Versuchsergebnisse werden dargestellt und bewertet. Weitergehende Untersuchungen zum Korrosionsverhalten von verzinkten Seilen, chemischer Zusammensetzung und Alterungsverhalten einzelner Drähte werden durchgeführt. Zusätzlich wurden Seilabschnitte lagenweise entfernt und der Zustand der inneren Drahtlagen untersucht. Eine Bewertung der Korrosionsschäden zur möglichen Verringerung der Restlebensdauer wird vorgenommen. Es werden Vorschläge für die Bewertung von festgestellten Schäden für SIB-BW (Straßeninformationsbank Bauwerke) gegeben. Die Hintergründe der deutschen Festlegung einer Kerbfalleinstufung für vollverschlossenen Spiralseile werden in einem Anhang erläutert. Hiernach liegt die Kerbfalleinstufung 112 auf der sicheren Seite. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Korrosionsschäden durch die Querschnittsminderung zu einer Erhöhung der Beanspruchung im Restquerschnitt führen, jedoch nicht zwangsläufig Drahtbrüche verursachen. Dies konnte sowohl in den Versuchen als auch bei der Auswertung der gefundenen Schäden an den Bauwerken bestätigt werden. In Anbetracht der bisher durchgeführten Bemessung und den tatsächlich auftretenden Ermüdungsbeanspruchungen eines einzelnen Seiles kann, selbst bei erheblichen Korrosionsschäden, von einer schadenstoleranten Konstruktion ausgegangen werden.

Ziel des Forschungsprojektes ist es, die handnahe Bauwerksprüfung gemäß DIN 1076 durch innovative, bildgebende Verfahren zu ergänzen und zu optimieren. Unbemannte Fluggeräte bzw. UAS (Unmanned Aerial System) bieten vielfältige Möglichkeiten zur Bilderfassung und können als unterstützendes, technisches Hilfsmittel in der Brückenprüfung zum Einsatz kommen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden drei Brücken mithilfe von UAS beflogen. Es handelte sich dabei um die folgenden Bauwerke: das Schildescher Viadukt in Bielefeld, die Talbrücke Nuttlar sowie die Europabrücke in Koblenz. Diese drei Brücken weisen unterschiedliche Charakteristika bezüglich Bauart, Oberfläche und Baujahr auf. Durch den Einsatz von UAS konnten Schäden an den genannten Brücken identifiziert werden. In diesem Zusammenhang konnten die von einem Brückenprüfer zuvor getroffenen Vorabeinschätzungen bezüglich der zu identifizierenden Schäden bestätigt bzw. übertroffen werden. Insbesondere die Möglichkeit zur Befliegung schwer zugänglicher Stellen durch den Einsatz von UAS sowie Zeitersparnis während einer Prüfung, macht diese Technologie für die Brückenprüfung interessant. Durch die gezielte Anwendung der UAS Technologie wird eine Reduzierung der Nutzungseinschränkung des Bauwerks verbunden mit einer Qualitätssteigerung der Ergebnisse erreicht. Dies gilt nicht nur für die klassische Brückenprüfung gemäß DIN 1076 sondern auch für Sonderprüfungen aufgrund von außergewöhnlichen Ereignissen wie z.B. Hochwasser oder Unfall.

Neben Ermüdungsschäden an orthotropen Fahrbahnplatten sind bei Stahlbrücken auch Schäden an nicht direkt befahrenen Konstruktionsteilen der Quersysteme (Kategorie-3-Schäden) festgestellt worden. Das stetig steigende Verkehrsaufkommen führt zu einer Verschärfung des Problems, so dass die Dauerhaftigkeit betroffener Brückenkonstruktionen auch durch diese Schäden gefährdet wird. Anhand ausgewählter Beispiele aus der Literatur und Praxis der Straßenbauverwaltungen werden Kategorie-3-Schäden systematisch untersucht. Die Erfahrungen werden zusammengestellt, ausgewertet und typisiert. Die wesentlichen Ursachen sind Überbeanspruchungen, ermüdungsanfällige Konstruktionsweisen, mangelnde Ausführungsqualität und Modellierungsfehler bei den Berechnungen. Eine Verknüpfung typischer Schadensbilder mit allgemeinen Ursachen ist in gewissem Umfang möglich, so dass der Bericht eine erste Hilfestellung bei der Behandlung von Kategorie-3-Schäden sein kann. Weiterhin werden ausgeführte und weitere Instandsetzungs- und Ertüchtigungsvarianten an stählernen Balkenbrücken mit Hohlkasten- und offenem Querschnitt in allgemeiner Form mit numerischen FE Berechnungen untersucht, um Vor- und Nachteil herauszustellen. Es zeigt sich, dass eine möglichst gleichmäßige Steifigkeitsverteilung im Aussteifungssystem anzustreben ist. Aber auch mit verkehrsleitenden Maßnahmen wie eine Verlegung der Fahrstreifen ohne Eingriff in das Tragwerk lassen sich die kritischen Beanspruchungen u.U. deutlich reduzieren. Ein besonderes Augenmerk wird in diesem Bericht auf die Bauwerkserhaltungsmaßnahme, vollständig auf aussteifende Verbände zu verzichten, gelegt. Der Formerhalt des Brückenquerschnitts wird dabei ausschließlich über die Rahmenwirkung der Quersysteme realisiert. Umfangreiche numerische Untersuchungen beleuchten die Spannungsänderungen der kritischen Details, aber auch mögliche Umlagerungen im gesamten Tragwerk durch die Änderung des Aussteifungssystems. Weiterhin werden auch experimentelle Untersuchungen angestellt, um die Wirksamkeit und Effizienz dieser Variante zu bewerten. Schließlich werden die untersuchten Ertüchtigungs- und Instandsetzungsvarianten bewertet und es werden allgemeine Empfehlungen zur Behandlung von Kategorie-3-Schäden gegeben.

Bei Fahrbahnoberflächen von Brücken und insbesondere von Stahlbrücken besteht gegenüber dem Straßenverlauf vor und hinter der Brücke die Gefahr einer vorzeitigen Glättebildung, da die relativ dünnen Fahrbahntafeln schnell auskühlen, während der dickere Belagsaufbau und der Untergrund auf der freien Strecke wie ein Wärmespeicher wirken. Insbesondere bei Brücken an ungünstigen Standorten, wie in der Nähe von Gewässern oder in Einschnitten, besteht vor allem im Spätherbst und am Beginn des Frühjahrs eine besondere Gefahr für die Verkehrsteilnehmer. Dieser besonderen Gefährdung des Verkehrs wird derzeit entweder durch Frühwarnsysteme mit vorsorglichem Streudienst oder durch Taumittelsprühanlagen begegnet. Eine weitere Möglichkeit die besondere Gefährdung aus dem Vereisungsverhalten der Brückenfahrbahn zu beseitigen, ist die, den Fahrbahnbelag der gefährdeten Brücken in den kritischen Zeiträumen zu beheizen. Dadurch wird die Salzbelastung für die Umwelt und auch für das Bauwerk reduziert. Im BASt"Bericht B87 "Vermeidung von Glättebildung auf Brücken durch die Nutzung von Geothermie" [2] wird diese umweltfreundliche Alternative ausführlich erläutert. Im Rahmen des hier beschriebenen Projekts wurden ergänzende Untersuchungen durchgeführt, um weiterführende Erkenntnisse über das Verbundverhalten und die Dauerhaftigkeit von Gussasphalt mit integrierten Rohrregistern zu gewinnen und daraus Empfehlungen für die Praxis abzuleiten. Zum einen handelt es sich um Abreissversuche an zwei D-Brückenmodulen mit Fahrbahntemperierung, zum anderen um Langzeitmessungen auf einer Straßenbrücke, bei der im Rahmen einer Erneuerung des Fahrbahnbelags probeweise Rohrregister eingebaut wurden. Es wurden verschiedene Systeme untersucht, die eine sichere Befestigung der Rohrregister auf der Unterlage gewährleisten und gleichzeitig den Einbau der Deckschicht möglichst wenig behindern. Desweiteren wurde die Ausrichtung der Rohre untersucht und die Dauerhaftigkeit überprüft. Großflächige Befestigungsgitter haben sich zur Fixierung von Rohrregistern für die in Deutschland üblichen Fahrbahnbeläge als ungeeignet erwiesen, da sie einen ausreichenden Schichtenverbund behindern. Für die Befestigung der Rohrregister sind daher wenig störende Befestigungsmittel wie z.B. halbseitige Rohrschellen zu empfehlen. Für quer zur Fahrtrichtung ausgeführte Rohrregistern konnte die grundsätzliche Praxistauglichkeit hinsichtlich des Einbaus und der Dauerhaftigkeit unter Verkehrsbelastung nachgewiesen werden. Als entsprechender Nachweis für längs zur Fahrtrichtung ausgeführte Rohrregister dient die erfolgreiche Pilotanwendung bei der Kanalbrücke Berkenthin. Im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit konnten im Untersuchungszeitraum von 5 Jahren keine Einschränkungen festgestellt werden. Es wurden weder Risse noch Verformungen im Fahrbahnbelag indiziert. Für eine weitere Beurteilung des Langzeitverhaltens sollten auch zukünftig regelmäßige Begehungen und Messungen erfolgen.

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.

Reaktionsharzgebundene Dünnbeläge (RHD-Beläge) gemäß dem "Merkblatt für reaktionsharzgebundene Dünnbeläge auf Stahl (Februar 1984)" werden als Beläge bis zu einer Dicke von 15 mm auf stählernen Fahrbahnplatten und Dienststeg-, Geh- und Radwegflächen angewendet. Ihre bevorzugten Anwendungsbereiche sind Fahrbahnen auf beweglichen Brücken, Festbrückengeräten und Fußgängerbrücken sowie Nebenbereiche von stationären Brücken. Die Anforderungen, die an die RHD-Beläge gestellt werden, sind bisher im "Merkblatt für reaktionsharzgebundene Dünnbeläge auf Stahl" und der "Technischen Prüfvorschrift für die Durchführung der Grundprüfung mit Anforderungen und Toleranzen" von 1984 geregelt, die zur Zeit durch den Arbeitskreis 7.10.2 "Beläge auf Stahlbrücken" überarbeitet und in "Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von reaktionsharzgebundenen Dünnbelägen auf Stahl" (ZTV-RHD-ST) umgewandelt werden. Hierbei wird die im Merkblatt vorgeschriebene einjährige Praxiserprobung durch Auslagerung auf unter Verkehr liegenden Stahlflachstraßen-Tafeln durch eine Dauerschwellbiegeprüfung in Anlehnung an die Dauerschwellbiegeprüfung nach den "Technischen Prüfvorschriften für die Prüfung der Dichtungsschichten und Abdichtungs-Systeme für Brückenbeläge auf Stahl" (TP-BEL-ST) ersetzt, wozu im Rahmen dieses Projektes Untersuchungen durchgeführt wurden. Es konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass eine praxisgerechte direkte Lasteinleitung von oben auf den Belag des Probekörpers bei der Dauerschwellbiegeprüfung für RHD-Beläge möglich ist, was in den Entwurf der Dauerschwellbiegeprüfung eingearbeitet wurde. Die festgelegten Prüfbedingungen für die Dauerschwellbiegeprüfung wurden mit allen zur Zeit verwendeten Bindemittelarten überprüft und abgesichert. Die Möglichkeit der Überbeschichtung auch länger liegender Lagen der Deckschicht eines RHD-Belages nach sorgfältiger Vorbereitung der Unterlage konnte nachgewiesen werden. Ebenfalls wurde die Frage geklärt, ob RHD-Beläge auch in größeren Schichtdicken, zum Beispiel wegen des Ausgleiches von Unebenheiten der Fahrbahntafel oder eines Gradientenausgleiches, eingebaut werden können.

Auslaugungserscheinungen im Spritzbeton können im bergmännischen Tunnelbau zu Versinterungen der Dränageleitungen sowie zu einer Erhöhung des pH-Wertes des abfließenden Bergwassers führen. Die Folge sind hohe Betriebskosten, verursacht durch den Spülungsaufwand zum Entfernen der Versinterungen beziehungsweise aufgrund der erforderlichen Neutralisation zur Reduzierung des pH-Wertes. Das Ausmaß der Versinterungen kann sehr unterschiedlich sein und wird durch eine Reihe verschiedener objektspezifischer Faktoren beeinflusst. Die nationalen und internationalen Regelwerke gehen sehr unterschiedlich auf diese Problematik ein. Die Spritzbetonrichtlinie des Österreichischen Betonvereins fordert als Hauptmaßnahme die Verwendung alkalifreier Erstarrungsbeschleuniger durch Einhaltung eines Na2O-Äquivalents kleiner als 1,0 Masse-Prozent und einem pH-Wert von 3,0 bis 8,0. Auch das Regelwerk der Deutschen Bahn AG, die DS 853, sieht eine konsequente Anwendung alkalifreier Beschleuniger vor, wobei zusätzlich auf eine Minimierung der Beschleunigermenge geachtet werden soll. Auf europäischer Ebene sind bislang keine Bestrebungen im Gange, der angesprochenen Problematik entgegenzuwirken. Obschon in den maßgebenden Regelwerken keine Verfahren zur Prüfung des Auslaugverhaltens gefordert werden, existieren dennoch verschiedene Messverfahren, mit denen der Einfluss der unterschiedlichen betontechnologischen Parameter auf die Auslaugbarkeit quantifiziert werden kann. Sie lassen sich nach Schüttel-, Säulen- und Standverfahren sowie speziellen auf den Tunnelbau abgestimmten Verfahren unterscheiden. Die Analyse der Verfahren zeigt, dass die Schüttelverfahren trotz ihrer einfachen und schnellen Durchführbarkeit zur Beurteilung des Langzeitauslaugungsverhaltens einer Spritzbetonschale eher ungeeignet sind und vielmehr zur Bestimmung der chemischen Charaktereigenschaften eines Stoffes herangezogen werden können. Bei dem FIZ-Durchflussverfahren sowie dem ISE-Verfahren, die zu den Säulenverfahren zu zählen sind und speziell für zementverfestigtes Prüfgut entwickelt wurden, ist durch die festgelegte Größe der Probekörper eine gute Reproduzierbarkeit der Versuche gegeben. Die aufwendige Versuchsdurchführung beim FIZ-Verfahren sowie die hohe Wasserdurchlässigkeit der Proben beim ISE-Verfahren machen allerdings ihren Einsatz zur Untersuchung des Auslaugverhaltens von Spritzbeton unzweckmäßig. Die Standverfahren, zu denen auch das Trogverfahren nach ÖNorm S 2072 zählt, welches die Spritzbeton-Richtlinie des Österreichischen Betonvereins vorgibt, zählen zu den praxisnahen Auslaugtests. Allerdings wird ihr Einsatz durch eine vergleichsweise kurze Versuchsdauer zur Beurteilung des Langzeitauslaugungsverhaltens eingeschränkt. Zu den speziell auf den Tunnelbau abgestimmten Verfahren zählen die Umströmungsplatte (System Philipp Holzmann), die Durchströmungszelle (TU München) sowie die Umströmungsanlage (Ruhr-Universität Bochum). Durch ihre realistische Simulation der natürlichen Gegebenheiten liefern sie aussagekräftige Ergebnisse, die zudem gut reproduzierbar sind. Aufgrund der unterschiedlichen Versuchsprinzipien sind die Ergebnisse der Verfahren quantitativ nicht miteinander vergleichbar. Zudem fehlen Grenzwerte, die eine direkte Beurteilung des Auslaugverhaltens zulassen. Als Hauptverursacher der Auslaugungserscheinungen des Spritzbetons werden die besonders leicht wasserlöslichen Alkalien im Zementstein gesehen, die vor allem über die alkalihaltigen Beschleuniger in den Spritzbeton gelangen. Untersuchungen der Ruhr-Universität Bochum belegen, dass sowohl mit alkalifreien als auch mit alkaliarmen Beschleunigern, ergänzt mit SiO2-Zusatzstoffen, eine erhebliche Reduzierung der Calciumauslaugung gegenüber den alkaliarmen Beschleunigern erreicht werden kann. Dies ist um so bedeutender, da durch die Calciumauslaugung die Versinterungen der Dränageleitungen maßgeblich hervorgerufen werden. Sowohl aus materialtechnologischer als auch aus arbeitshygienischer Sicht empfiehlt es sich daher, zukünftig als Regelfall alkalifreie Beschleuniger einzusetzen. Zudem sollten Zuschlagstoffe mit einem niedrig wirksamen Alkaligehalt zum Einsatz kommen. SiO2-Zusatzstoffe können wesentlich zu einer Reduzierung der Auslaugungserscheinungen beitragen. Ihr Einsatz ist daher zu empfehlen. Auf die Prüfung des Auslaugverhaltens sollte trotz fehlender Grenzwerte nicht verzichtet werden. Durch die Festlegung von Mindestanforderungen an das Prüfverfahren lassen sich aussagekräftige und reproduzierbare Ergebnisse erzielen.