Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik
Hochschule Mainz - University of Applied Sciences

Ad-hoc Bewertung von Br├╝cken mit optischer Kameratachymetrie

Die Bundesanstalt f├╝r Stra├čenwesen hat 51.608 der 140.000 innerdeutschen Br├╝cken bewertet und in 2.360 F├Ąllen die Zustandsnote nicht ausreichend oder schlechter vergeben (Stand 2018). Br├╝ckenbauwerke m├╝ssen in regelm├Ą├čigen Abst├Ąnden auf ihren Gesundheitszustand untersucht werden. Die ├ťberwachung erfolgt dabei haupts├Ąchlich durch Beschleunigungssensoren.
Motivation: 

Im Rahmen des Projekts wird ein innovatives optisches Verfahren untersucht. Das modulare, kameragest├╝tzte Pr├Ązisionstachymeter MoDiTa erm├Âglicht die ber├╝hrungslose und hochfrequente Messung nat├╝rlicher Ziele am Bauwerk. Auch l├Ąngere Bildserien k├Ânnen mit mehreren hundert Hertz erfolgen. Auf diese Weise werden Br├╝ckendeformationen hochfrequent erfasst.

Die St├Ąrken des optischen Systems sehen wir darin, dass das Messsystem ad hoc an einem Bauwerk eingesetzt werden kann. Statische oder dynamische Ver├Ąnderungen k├Ânnen reproduzierbar erfasst werden. W├Ąhrend typische Systeme des Structural Health Monitoring SHM bereits in der Bauphase vorzusehen sind, ben├Âtigt der Einsatz von MoDiTa nicht einmal bauliche Nachr├╝stungen.

Activities: 

Generell dienen Eigenfrequenzen und D├Ąmpfungskonstanten der aktuellen Zustandsbewertung eines Br├╝ckenbauwerks. Zur Erhebung der daf├╝r notwendigen Ausgangsdaten wird das System m├Âglichst br├╝ckennah positioniert, Abb. 2. Das Vorgehen f├╝hrt zu einer Steigerung der Messgenauigkeit durch das Reduzieren meteorologischer Einfl├╝sse. Die Ergebnisse aus dem Monitoring werden bereinigt, mathematisch modelliert und statistisch aufbereitet. Eine lokale Sch├Ądigung des Br├╝ckenbauwerks zeigt sich dabei in signifikanten ├änderungen der Eigenfrequenzen und D├Ąmpfungskonstanten. Beide Parameter leiten sich aus dem ambienten Fenster ab, welches sich von der Belastung des Zugs bis hin zum ├ťbergang in den Ruhezustand aufspannt, Abb. 3. Die ungleichm├Ą├čigen Verformungen w├Ąhrend der Zug├╝berfahrt resultieren aus der punktuellen Belastung durch die Zugachsen. In diesem Kontext wurde der Gesundheitszustand der S├╝dbr├╝cke in Mainz-Weisenau (Fachwerkbr├╝cke) und der Bahnbr├╝cke in Lahnstein (Stabbogenbr├╝cke) untersucht.

Results: 

Die Analyse der Parameter f├╝hrt in Lahnstein an zwei Tagen mit unterschiedlichen Stand- und Zielpunkten zu ├╝bereinstimmenden Ergebnissen. Gleichbleibende Parameter zeigen an, dass an den diskret beobachteten Br├╝ckenbereichen keine Hinweise auf Sch├Ądigungen vorliegen. An der S├╝dbr├╝cke in Mainz werden bei Zug├╝berfahrten zwar moderate Verformungen, aber kein signifikantes Ausschwingen nach der Zug├╝berfahrt beobachtet. Offenbar ist diese Br├╝cke sehr steif, die Methoden des SHM liefern keine Aussage zum Zustand der Br├╝cke. Generell erfolgt die abschlie├čende und fachkundige Interpretation der abgeleiteten Parameter im interdisziplin├Ąren Austausch.

Das optische System bietet sich als wirtschaftliche Alternative zur ├ťberwachung gealterter Br├╝ckenbauwerke an. Bislang wurde die Einsetzbarkeit nur f├╝r Stahlbr├╝cken nachgewiesen.

Basic Information

Period:     01.09.2018 - 28.02.2019
  • ÔÇô Tamer Altinbas, Hochschule Mainz
  • ÔÇô Daniel Karla, Hochschule Mainz
  • ÔÇô Bastian Pla├č, Hochschule Mainz
  • ÔÇô Linda Rau, Hochschule Mainz
Titelbild:
  • MoDiTa im Einsatz in Lahnstein (Foto: i3mainz)
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