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Zusammenfassung

Die Erhaltung der Bundesfernstraßen ist ein vordringliches Ziel, um dem Wirtschaftsstandort Deutschland langfristig die notwendige Mobilität zu sichern. Die Brücken sind hierbei die neuralgischen Punkte. Sie sind die zentralen Bindeglieder unserer Verkehrswege, machen Mobilitätsströme schneller, sicherer und effizienter – aber sie sind auch die sensibelsten Punkte unserer Infrastruktur. Viele Bauwerke leisten heute oft ein Mehrfaches dessen, was bei Planung und Bau seinerzeit vorstellbar war. Sie müssen daher nicht nur baulich erhalten, sondern vielfach verstärkt oder erneuert werden. Eingriffe in den Verkehr sind daher meist nicht zu vermeiden. Deshalb muss es bei den vielen zukünftigen Baumaßnahmen auch das Ziel sein, anstehende Beeinträchtigungen zu minimieren. Bauweisen mit einem hohen Vorfertigungsgrad und kurzen Bauzeiten können hierbei helfen. Im Rahmen eines Ideenwettbewerbs der nordrhein-westfälischen Straßenbauverwaltung wurden für einen Brückenersatzneubau innovative Fertigteil-Lösungen gesucht, worüber berichtet wird.

Abstract

The maintenance of the German federal highways is a top-priority for ensuring the necessary mobility for Germany as a competitive business location in the long term. In this context, bridges are the critical components. They are the essential links within our transport infrastructure, they accelerate traffic flow and make them safer and more efficient; they are, however, also the most sensitive components of our infrastructure. Currently, many of these structures have to carry loads that are several times higher than anticipated when they were designed and built. Therefore, they do not only have to be maintained but in many cases also strengthened or renewed. Thus, obstruction of traffic cannot be avoided in most cases. Accordingly, the aim must be to minimize the obstructions that will occur in the course of the many future construction measures. Construction methods with a high degree of prefabrication and short construction periods can help achieve this. Within the framework of a competition for ideas held by the highway authorities of North Rhine-Westphalia, innovative precast element solutions were sought for the construction of a new replacement bridge, which is what is discussed in this report.

Zusammenfassung

Die Verbindungsachse Schiphol-Amsterdam-Almere entlang der Autobahnen A 9-A 1-A 6 stellt eine der meist befahrenen Verkehrsadern in den Niederlanden dar. Ende 2012 erhielt ein Konsortium unter Beteiligung von Hochtief den Auftrag, ein rund 23 km langes Teilstück dieser Autobahn zunächst auf bis zu zwölf Fahrspuren auszubauen, darauffolgend über 25 Jahre zu betreiben sowie über die Gesamtprojektlaufzeit zu finanzieren. Auftraggeber ist die niederländische Straßen- und Wasserwegverwaltung Rijkswaterstaat. Zum Projektumfang gehört unter anderem die Errichtung mehrerer Großbauwerke. Zu diesen zählen die im Zuge der Umgestaltung des Autobahnkreuzes Diemen errichteten Brücken über den Amsterdam-Rhein-Kanal. Nach einer Übersicht über das Gesamtprojekt werden im Beitrag die Besonderheiten und technischen Herausforderungen bei Planung und Ausführung dieser im Freivorbau errichteten Brücken vorgestellt.

Abstract

The link Schiphol-Amsterdam-Almere along the highways A 9-A 1-A 6 is one of the busiest highway stretches in the Netherlands. At the end of 2012 a contract was awarded to the SAAone JV with participation of Hochtief to extend the capacity of an about 23 km long section of these highways up to 12 lanes, operate it over 25 years and finance the project over the overall period. Client is the Dutch road and waterway authority Rijkswaterstaat. The project scope includes the construction of several large-scale structures. Among those and as consequence of the conversion of the highway junction Diemen three bridges crossing the Amsterdam-Rhine-channel have been constructed. The paper gives a project overview and describes the characteristics and technical challenges with respect to the design and construction of these bridges, erected with the free-cantilever construction method.

Zusammenfassung

Die im Jahr 1970 erstellte Spannbetonhohlkastenbrücke über den Neckar und den Neckarkanal in Heidelberg-Wieblingen wurde – in Abstimmung mit dem Bauherrn – unter Zugrundelegung unterschiedlicher, zum jeweiligen Zeitpunkt der Untersuchung aktuell gültiger Regelwerke nachgerechnet. In einer Machbarkeitsstudie und im anschließenden Entwurf wurden für die festgestellten, tragsicherheitsrelevanten Defizite Ertüchtigungs- und Verstärkungsmaßnahmen detailliert ausgearbeitet. Die Ausführung der vergleichsweise kostengünstigen Maßnahmen konnte schonend, mit größter Präzision und unter Einhaltung der vorgegebenen Zeitschiene bei minimaler Beeinträchtigung des Verkehrs erfolgen, sodass das ertüchtigte Bauwerk nach aktueller Regelwerkslage für eine uneingeschränkte verkehrliche Nutzung bis zum Ende seiner rechnerischen Restlebensdauer zur Verfügung steht.

Abstract

The highway bridge over the Neckar River and the Neckar Channel in Heidelberg-Wieblingen was built in 1970 and is a prestressed box-girder. A recalculation of this bridge applying different codes – in concordance with the authorities – has been carried out. In a feasibility study followed by a design, moderate retrofitting concepts for the severe deficits of the bridge were worked out. The relatively low-cost construction works have been carried out very successfully, with great care and high precision and without any extension of the estimated time schedule. There was no interruption of the running traffic during the construction works. The enforced and retrofitted structure will thus be able to serve traffic for the rest of its remaining service.

Zusammenfassung

Die ÖBB-Infrastruktur AG (Österreichische Bundesbahn) verfügt über eine große Zahl verschiedenster Brückenprovisorien für den Einsatz im Zuge von Baustellen. Aufgrund des mittlerweile fortgeschrittenen Alters eines Großteils dieser Konstruktionen werden diese derzeit durch neue und leistungsfähigere Hilfsbrücken (HHB – Hochleistungshilfsbrücken) ergänzt.

In der Planung hat man sich vor allem der Anforderung an eine hohe Überfahrtgeschwindigkeit gewidmet. Denn die gewünschten Eigenschaften der Hilfsbrücken – schlank und leicht – bedeuten auch, dass sie in besonderem Maße schwingungsanfällig sind und bei Zugüberfahrt zu starken Resonanzen neigen können.

Inzwischen wurde der erste Typ (eine 26,5 m lange Hilfsbrücke mit Stützweite 26,0 m) – bezeichnet als HHB 265 – hergestellt und zahlreichen Tests unter Prüfstandbedingungen und im realen Einsatz unterworfen.

Der folgende Beitrag beschreibt das Lösungskonzept zur Vermeidung unverträglich hoher Resonanzen infolge Zugüberfahrt und stellt die dazu entwickelten Maßnahmen in Form von Schwingungstilger vor.

Abstract

ÖBB-Infrastruktur AG (Austrian Federal Railways) has a large quantity of different temporary bridges at its disposal. Due to the advanced age of many of these structures, they are currently undergoing replacement with new, higher performance temporary bridges.

During planning, engineers have focused in particular on the requirement for higher bridge crossing speeds. This is because the characteristics of slender and lightweight temporary bridges also mean that they are especially susceptible to oscillation with severe resonances tending to develop when a train crosses.

The first bridge of this type (26.5-metre-long temporary bridge with a span length of 26.0 metres) – designated HHB 265 („Hochleistungs-Hilfsbrücke“ or High Speed Temporary Bridge) – has been built and subjected to numerous tests.

The following article describes the solution concept for avoiding unacceptably high resonances as a result of a train crossing the bridge and presents the vibration absorption system that has been developed to make this possible.

Zusammenfassung

Die 2. S-Bahn-Stammstrecke München ist ein Projekt mit besonderen geotechnischen Herausforderungen. Die Grenzen bisheriger Erfahrungen in München werden mit den geplanten Baumaßnahmen – insbesondere den über 40 m tiefen Baugruben oder den circa 340 m² großen Spritzbetonvortrieben an den Haltepunkten Hauptbahnhof und Marienhof – überschritten. Derartige Baumaßnahmen führen zu außergewöhnlichen Fragestellungen, zu deren Klärung für die 2. S-Bahn-Stammstrecke München verschiedene geotechnische Sonderuntersuchungen ausgeführt wurden. Im Rahmen der Veröffentlichung werden zum einen Sonderuntersuchungen zum geplanten Hydroschildvortrieb vorgestellt. Es wird auf den Zerfall feinkörniger Böden und den damit verbunden Aufwand bei der Separierung sowie auf die Beurteilung der Abrasivität im Lockergestein eingegangen. Zum anderen wird die Vorgehensweise zur Ermittlung tunnelbauinduzierter Setzungen sowie die Ausführung von Hebungsinjektionen zur Anhebung einer bestehenden U-Bahntunnelröhre erläutert.

Abstract

The new urban railway tunnel, Munich’s second core S-Bahn route, is a project with challenging geotechnical issues. Particularly the construction of the Hauptbahnhof and Marienhof stations with their 40 m deep excavation pits and platform tunnels with a cross section of 340 m² will exceed the limits of previous experiences in Munich. Building measurements like this lead to extraordinary issues. For Munich’s second core S-Bahn route special investigations were carried out to clarify these upcoming questions. This paper describes the special investigations associated with the planned slurry shield tunnelling. Investigations to evaluate the abrasiveness of loose soils, the slaking of fine-grained soils and the emerging effort for separation are presented. In addition, the course of action to determine the settlements due to tunnelling will be explained as well as the procedure of lifting the tunnel tubes of an existing underground line by the means of compensation grouting.

Zusammenfassung

Die vorliegende Publikation befasst sich mit dynamischen Einwirkungen auf Wasserbauwerke, mit Schwerpunkt auf Schiffsschleusen. Lastansätze des dynamischen Erd- und Wasserdrucks werden unter Berücksichtigung der Boden-Wasser-Bauwerk-Wechselwirkung erläutert. Ziel der Untersuchung ist es, vorhandene analytische Lösungen mittels numerischen Analysen zu verifizieren und zu erweitern. Eingesetzt wird das kommerzielle FE-Programm ABAQUS. Der Einfluss einer flexiblen Wand mit elastischer Lagerung auf die dynamischen Erd- und Wasserdrücke wird gezeigt. Weitere Parameter der Untersuchung sind die Kontaktmodellierung zwischen dem Boden und der Wand, mechanische Eigenschaften des Materials der Hinterfüllung, wie der Schubmodul und die Querdehnzahl für die dynamischen Erddrücke und das Vorhandensein einer benachbarten Wand. Als Berechnungsmethoden werden stationäre Analysen im Frequenzbereich und Direktintegrationsanalysen im Zeitbereich angewendet und miteinander verglichen.

Abstract

This publication deals with the dynamic loading of hydraulic structures, with Emphasis on navigation Locks. Loading approaches of the dynamic soil and water pressures under consideration of the soil-water-structure-interaction are discussed. Aim of this study is to verify and to enrich existing analytic solutions found in the literature using numerical analyses. The commercial FE program ABAQUS is used for this purpose. The influence of a flexible wall based on elastic foundation on the dynamic soil and water pressures is shown. Further parameters of this study are the contact modelling between the wall and the soil, the mechanical characteristics of the retained soil material, as the shear modulus and the Poisson’s ratio and the existence of a neighboring wall. As computational methods both steady state analyses in frequency domain and direct integration analyses in time domain are used and compared.

Zusammenfassung

Durch den zunehmenden Wandel in der innerstädtischen Straßenraumgestaltung hin zu fußgänger- und radfahrerfreundlichen Bereichen sind neue Entwurfskonzepte für die Straßenraumgestaltung entstanden. Beim Shared-Space-Gedanken werden die Grenzen der nach Verkehrsarten getrennten Verkehrsflächen mit dem Ziel aufgelöst, die Aufenthaltsqualität und die Erschließung der angrenzenden Bebauung zu verbessern. Dies führt dazu, dass eine Interaktion zwischen unterschiedlichen Verkehrsarten auf einem Großteil der Fläche möglich ist. Dadurch soll eine aufmerksame Fahrweise, besonders des Kraftfahrzeugverkehrs, gefördert und somit die Verkehrssicherheit verbessert werden. Zur Beurteilung der Verkehrssicherheit und der Leistungsfähigkeit solcher Verkehrsflächen existieren bisher keine Standards, sodass die Auswirkungen eines geplanten Vorhabens nur mittels Verkehrssimulationen abgeschätzt werden können. In diesem Beitrag wird ein neues Simulationsmodell für die realistische Abbildung der Bewegungsabläufe auf Verkehrsflächen nach dem Shared-Space-Gestaltungsprinzip vorgestellt. Dabei wird auf Basis des Soziale-Kräfte-Modells ein mehrstufiger Ansatz eingeführt, welcher die drei Bewegungsmuster freie Bewegung, antizipierte Konfliktlösung und ad hoc-Reaktion abbildet. Anschließend wird eine simulationsbasierte Methode zur Bewertung der Leistungsfähigkeit eingeführt und diese an einer realen Verkehrsfläche verifiziert.

Abstract

Over the past years, many cities across Europe have been carrying out policies to promote pedestrian and cyclist movement in the city centers by redesigning the urban road environment. One of these solutions are Shared Space streets, which entail integrating different traffic modes on a single shared surface with no level difference between the vehicular area and the pedestrian one. This type of design is particularly suitable when social and economic activities are present at the edge of the road. This acts like an attractor for pedestrians, who can enjoy the public space, and as a psychological incentive for motorists to drive slowly and prudently because of the presence of vulnerable users within the road. Currently, the design of Shared Space streets in Germany is supported by specific guidelines, but there are no available instruments to evaluate traffic quality and safety in the design phase. In this work, a new microscopic simulation model capable of simulating the movement of road users in Shared Space streets is presented. The proposed approach is based on the Social Force Model and consists of three levels of interactions, namely free flow, long range- and short range collision avoidance. Further, a methodology to evaluate the traffic performance is provided and tested in a real Shared Space street in Hamburg.

Zusammenfassung

Die Restlebensdauer bestehender Straßenbrücken hängt neben Korrosionseinflüssen hauptsächlich von den vorangegangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Verkehrsbeanspruchungen ab. Verkehrsprognosen belegen einen Anstieg von Anzahl und Gewicht der Verkehrslasten und damit eine zunehmende Beanspruchung vieler bestehender Brücken. Daher ist eine Last- und Schädigungsüberwachung bestehender Brücken nicht nur sinnvoll, sondern unter Umständen auch sicherheitsrelevant. In diesem Beitrag wird ein Monitoring-Verfahren beschrieben, mit dem die Gesamtgewichte der querenden Schwerlastfahrzeuge ohne Eingriff in den fließenden Verkehr ermittelt werden können. Das Messkonzept basiert auf Dehnungsmessungen am Überbau des Bauwerks sowie Verformungsmessungen an dessen Fahrbahnübergangskonstruktion. Aus den Messwerten werden die Fahrzeugtypen und Gesamtgewichte durch individuell abgestimmte Filter- und Auswertemethoden bestimmt, wodurch sich mit relativ einfachem messtechnischem Aufwand der gegenwärtige Schwerverkehr ausreichend genau erfassen lässt. Auf dieser Grundlage sind abgesicherte Prognosen sowie Untersuchungen der Ermüdungsbeanspruchung möglich und die Restnutzungsdauer kann durch Extrapolation der gesammelten Bauwerksbeanspruchung abgeschätzt werden.

Abstract

Alongside corrosion effects the service life of existing bridges mainly depends on the previous, present and predicted traffic loads. In view of increasing traffic loads, many existing bridges are not designed for the resulting fatigue stresses. For that reason, monitoring of existing, aged bridge structures becomes an economic as well as safety relevant task in civil engineering. This paper describes a monitoring program on a box girder bridge. The measurements are carried out by a structural monitoring program consisting of strain measurements at the superstructure and displacement measurements at the expansion joint. The measured data are used to explore the appearance of passing heavy goods vehicles and to determine their total vehicle weights. These results can be used to determine the fatigue stresses caused by the current traffic loads and to determine the remaining service life of the structure.