Zur analytischen Herleitung von Verkehrslastmodellen für die Tragfähigkeit und Ermüdung von Straßenbrücken

Abstract

Die Bestimmung realistischer Verkehrslastmodelle für Straßenbrücken hat aus volkswirtschaftlicher Sicht eine enorme Bedeutung, da sich viele Bauwerke im Grenzbereich ihrer rechnerischen Tragfähigkeit befinden. Zur einfachen Herleitung objektspezifischer Lastmodelle werden in dieser Arbeit zwei aufeinander aufbauende analytische Verfahren entwickelt. Diese ermöglichen eine Ermittlung von Extremwerten der Verkehrsbeanspruchung hinsichtlich der Tragfähigkeit von Brücken sowie von Mehrstufenkollektiven bezüglich Ermüdung. Die Grundlage hierfür ist eine probabilistische Analyse extremer und ermüdungsrelevanter Laststellungen. Für beide Verfahren erfolgt jeweils eine Verifizierung anhand von Langzeit-Monte-Carlo-Simulationen mit dem ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Verkehrs¬last¬simulations¬programm PATLoB. Die Verfahren werden jeweils abschließend in ein vereinfachtes Handrechenverfahren überführt und an generischen Beispielen veranschaulicht. Die Methodik erlaubt eine Anwendung auf beliebige Verkehre, eine Vielzahl statischer Systeme sowie sämtliche Situationen mehrspurigen Verkehrs. Zusätzlich stellen die im Ergebnis ermittelbaren Lastmodelle einen anschaulichen Bezug zu realem Verkehr beziehungsweise einer realen Anordnung der Lkw her. Dies ermöglicht unter anderem eine Plausibilitätskontrolle der Ergebnisse bisheriger Verfahren.

The identification of realistic traffic load models for road bridges is of enormous importance from an economic perspective, since many structures are at the limit of their calculated load-bearing capacity. In order to easily derive object-specific load models, two analytical methods, which build on each other, are developed in this work. These allow the determination of extreme values of traffic load effects regarding the load-bearing capacity and of the effect spectrum concerning fatigue. The basis for this is the probabilistic analysis of extreme and fatigue-relevant load positions. Both methods are verified using long-term Monte Carlo simulations with the traffic load simulation program PATLoB, which was also developed in the context of this work. The procedures are finally simplified for manual calculations and are illustrated with generic examples. The methodology allows application to any traffic, a variety of structural systems and all situations of multi-lane traffic. In addition, the load models that can be determined in the result provide a clear reference to real traffic, i.e. a real arrangement of trucks. This enables a plausibility check of the results of previous methods.