Projektanlass und Hintergrund
Im Auftrag der Niedersächsischen Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr (NLStBV), Geschäftsbereich Goslar, wurden Anfang des Jahres durch die ALLSAT zwei Brücken mit kontinuierlich messenden, automatisierten Monitoringsystemen in Form von Präzisions-Schlauchwaagen geplant und installiert.
Eigenschaften der Brückenbauwerke
Bei den Bauwerken handelt es sich um dreifeldrige Spannbetonbrücken aus Stahlbeton mit Spanngliedern im Hohlkasten, welche 1964 errichtet wurden. Bei der Herstellung der Bauwerke wurde seinerzeit ein Spannstahl verwendet, der nach heutigem Kenntnisstand als korrosionsgefährdet gilt. Dadurch wird er in diesem Fall als nicht mehr zukunftssicher angesehen, da bei einem Schaden an den Spanngliedern möglicherweise die Tragfähigkeit nicht mehr gewährleistet wäre. Es ist vorgesehen, die Bauwerke zurückzubauen und an gleicher Stelle neu zu errichten. Hierfür erfolgen zurzeit die erforderlichen Planfeststellungsverfahren. Bis zum Abbruch sollen die alten Bauwerke mittels eines Monitoringsystems überwacht und kontrolliert werden.
Installation des Monitoringsystems
Für die Überwachung wurden an den Bauwerken elektronische Präzisions-Schlauchwaagen-Systeme mit automatischer Datenerfassung und Online-Bereitstellung über ein Web-Interface installiert. Die Systeme an den Brückenbauwerken bestehen aus acht bzw. neun Messsensoren.
Messprinzip und Sensorik
Die Positionen der einzelnen Sensoren an den Bauwerken sind in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Zum Einsatz kommen hydrostatische Sensoren der Firma Position-Control, welche an den Positionen S1–S8 bzw. S1–S9 installiert sind. Die Sensoren S1 sind jeweils am Widerlager der Brücken angebracht und dienen als Referenz. Die Sensoren S2–S8 sind jeweils in Feldmitte an der Innenseite der Hohlträger und die Sensoren S2–S9 an der Außenseite des Hohlträgers montiert, sodass dort die vertikale Durchbiegung in Feldmitte gemessen werden kann.
Des Weiteren werden an den Messstellen T1 und T2 jeweils die Temperaturen der Bauwerke gemessen. Zu diesem Zweck wurden Messfühler etwa 6 cm tief in den Beton eingebracht. Auf diese Weise kann eine Korrelation zwischen den geotechnischen Messwerten und den Bauwerkstemperaturen errechnet und diese bei Bedarf korrigiert werden.
Die notwendige Technik für den Betrieb der Schlauchwaagen und des Datenaustauschs ist zum Schutz vor äußeren Einflüssen in Kästen am Widerlager untergebracht.
Da beide Bauwerke einen Höhenunterschied aufweisen, wurden die Systeme in mehrere Kreise unterteilt, die mathematisch über Koppelsensoren miteinander verknüpft sind.
Die Stromversorgung wird an beiden Bauwerken über jeweils drei Solarpaneele und zwei Akkus zur Speicherung realisiert.
Erste Messergebnisse und Bewertung
Die kontinuierliche Erfassung der vertikalen Verschiebungen an den Sensoren an den Bauwerken läuft seit März 2025. Gemessen wird mit einem Intervall von 10 Sekunden, wobei ältere Daten über eine Stunde gemittelt im Datenlogger vorgehalten werden. Die nachfolgende Abbildung illustriert exemplarisch den Zusammenhang zwischen Bauwerkstemperatur und vertikaler Verschiebung.
Wenn die vertikalen Verschiebungen und die Temperaturdaten übereinandergelegt werden, zeigt sich eine deutliche Korrelation zwischen Temperaturverlauf und vertikaler Verschiebung. Diese Bewegung ergibt sich aus der Temperaturabhängigkeit des Messsystems sowie den temperaturbedingten Dehnungen und Kontraktionen des Bauwerks. Das genaue Verhältnis lässt sich jedoch nur schwer quantifizieren. Die auftretenden Bewegungen liegen aktuell deutlich unter den Grenzwerten für das Bauwerk, sodass kein Anlass zur Besorgnis besteht.
Maßnahmen im Störungsfall
Für den Fall einer Störung am Messsystem oder der wiederholten Grenzwertüberschreitung gibt es einen von ALLSAT ausgearbeiteten Maßnahmenplan, der die Zuständigkeit der Mitarbeitenden und die entsprechenden Handlungen klar definiert. Damit ist der kontinuierliche Betrieb des Systems sowie die Sicherheit des Bauwerks gewährleistet.
Zusammenarbeit und Ausblick
Die ALLSAT bedankt sich für die unkomplizierte Zusammenarbeit mit den Kollegen der NLStBV aus dem Geschäftsbereich Goslar, der Straßenmeisterei Seesen sowie den zentralen Geschäftsbereichen in Hannover und freut sich auf weitere gemeinsame Monitoringprojekte.
