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Prüfung, Überwachung und Wartung von Litzenbündelseilen am Beispiel der Elbebrücke Schönebeck

Prüfung, Überwachung und Wartung von Litzenbündelseilen am Beispiel der Elbebrücke Schönebeck

Schrägseile sind auf Grund ihrer exponierten Lage nicht nur ständig wirkenden Lasten, sondern auch erheblichen Ermüdungseinwirkungen ausgesetzt. Daher ist die Prüfung, Überwachung und Wartung von Schrägseilsystemen von entscheidender Bedeutung. Nachfolgend wird ein Prüfungskonzept vorgestellt, das bei den Litzenbündelseilen des Typs DYNA Grip® der Elbebrücke Schönebeck in Deutschland angewandt wurde.

Zur Seilkraftbestimmung kamen Schwingungsmessungen zur Anwendung, die unter besonderer Berücksichtigung der Biegesteifigkeit ausgewertet wurden. Die Schwingungsmessungen wurden auch hinsichtlich des Dämpfungsverhaltens der Seile ausgewertet. Für eine einfache Kraftmessung wurden auch elektromagnetische Kraftmesssensoren eingebaut.

Zur Ermittlung der ersten beiden Eigenfrequenzen und der Dämpfung der Schrägseile sowie zur Ermittlung der Eigenfrequenzen und der Durchbiegung des Brückentragwerkes kamen Beschleunigungssensoren und ein vor kurzem entwickeltes Kamerasystem zum Einsatz. Die Messungen an den Schrägseilen erfolgten in der Nähe der Verankerungen mittels eines kompakten dreidimensionalen Beschleunigungsaufnehmers.

Es wurden sowohl ambiente Messdaten erstellt, um das natürliche Schwingungsverhalten der Schrägseile zu erfassen, als auch Messungen mit manueller Anregung durchgeführt. Anhand dieser Messreihen konnten die Charakteristika Eigenfrequenzen, Eigenschwingungsformen, freie Schwingungslänge der Schrägseile, Dämpfungswerte und Seilkräfte aller 36 Schrägseile ermittelt werden.

An mehreren Schrägseilen wurden Messungen vor und nach dem Aktivieren der elastomeren Lager durchgeführt und so deren Funktion und Wirkungsgrad im Hinblick auf Schwingungsdämpfung ermittelt. Die Funktionalität der eingebauten elastomeren Lager konnte auf diesem Wege nachgewiesen werden.

Bei der Elbebrücke Schönebeck wurden zudem an sechs Seilen DYNA Force®-Sensoren an einzelnen Litzen montiert, um die Seilkräfte zu messen. Zum Vergleich führte man Lift-Off Tests an den Litzen mit Sensor durch und las im Anschluss die DYNA Force®-Sensoren aus. Die Abweichungen hatten einen Mittelwert von +0,5%. DYNA Force®-Sensoren sind eine sehr effiziente und einfache Monitoring-Möglichkeit. Da die Sensoren während der eigentlichen Seilmontage mit eingebaut werden, entfällt der für spätere Lift-Off Tests nötige Zugang zu einzelnen Litzen.

Zur Detektion möglicher Drahtbrüche außerhalb der Verankerungen wurde ein eigens konzipiertes, modulares elektromagnetisches Prüfgerät eingesetzt, das durch um den Seilumfang angeordnete Magnetisierungsspulen eine volle Magnetisierung und damit eine Ortung von Spannstahlbrüchen auch im Seilinnern ermöglicht. Mit dem Prüfgerät wurden die 36 HDPE-ummantelten Seile bis in die Sättigung magnetisiert und damit auf eventuelle Schadstellen wie Drahtbrüche und signifikante Querschnittschwächungen geprüft.

Die visuelle Prüfung ist die Basis aller weiteren Prüfmaßnahmen. Dafür werden automatische Kamerasysteme eingesetzt, die hochauflösende Panoramabilder in Originallänge des zu begutachtenden Bauteiles erzeugen. Diese Bilder können dann ausgewertet und jederzeit miteinander verglichen werden. Die Datenerfassung vor Ort erfordert nur noch einen Bruchteil der bisherigen Prüfdauer und spart somit Zeit, minimiert Verkehrsbeeinträchtigungen und dementsprechend Kosten.

Ultraschallverfahren eignen sich besonders für die Prüfung des Verankerungsbereiches. Eventuell vorhandene Drahtbrüche bzw. Drahtanrisse sowie größere Korrosionsschäden erzeugen dabei Signale, die entsprechend Amplitude und Form ausgewertet werden können.

Als weiteres Verfahren ist die Endoskopie aufzuführen. Über die gesamte freie Länge können mit einem Endoskop große Teile der außen liegenden Litzen um den gesamten Umfang optisch einwandfrei inspiziert werden.

Die freie Seillänge kann durch die werkseitig aufgebrachte PE-Ummantelung der verzinkten und gewachsten Litzen als dauerhaft korrosionsgeschützt und damit als komplett wartungsfrei betrachtet werden.

Eine besondere Aufmerksamkeit gilt der Dichtigkeit der Verankerungen, um den dauerhaften Korrosionsschutz der Litzen im Bereich der Verankerung und der Verankerungskeile zu gewährleisten. Die Dichtigkeit musste bereits im Rahmen der Eignungsprüfung mit einem Dichtigkeitsversuch gemäß fib Bulletin 30 nachgewiesen werden. Sollten sich im Rahmen der Hauptprüfungen dennoch Undichtigkeiten zeigen, so kann bei der speziellen Konstruktion der DYNA Grip®-Verankerungen die Quetschdichtung über das Nachziehen von Gewindestangen erneut aktiviert werden.

Die am Beispiel der Elbebrücke Schönebeck vorgestellten Prüfmethoden sind produktbezogen und zeitgemäß. Der Zustand der Seile kann zuverlässig und zerstörungsfrei erfasst werden.


Diese Brücke wurde mit dem Structural Award 2014 ausgezeichnet.

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