Einfluss des bituminösen Fahrbahnaufbaus auf das Steifigkeitsverhalten einer neuartigen Fahrbahnübergangskonstruktion aus Beton für integrale Brücken

Abstract

An der Technischen Universität Wien am Institut für Tragkonstruktionen - Forschungsbereich für Stahlbeton- und Massivbau wurde eine neue Fahrbahnübergangskonstruktion für integrale Brücken entwickelt. Die Konstruktion besteht aus aneinandergereihten Betonelementen, die mittels Zugglie-dern miteinander verbunden sind und auf denen sich ein bituminöser Fahrbahnaufbau befindet. Die Konstruktion dient zum Ausgleich der Verformungen des Brückentragwerks. Um die Fahrbahnübergangskonstruktion auf ihre Tauglichkeit zu prüfen und Erkenntnisse über das genaue Verhalten zu gewinnen, wurde in Gars am Kamp ein Prototyp hergestellt, an dem diverse Ver-suche durchgeführt wurden. Der Einfluss des speziell am Institut für Verkehrswissenschaften - For-schungsbereich für Straßenwesen entwickelten Fahrbahnaufbaus auf die Gesamtsteifigkeit des Sys-tems, konnte vorab nur überschlägig abgeschätzt werden. Erst die Zugversuche am fertiggestellten Prototyp, die Thema dieser Arbeit sind, lieferten genaue Erkenntnisse über das Gesamtverhalten der Konstruktion. In dieser Arbeit werden zuerst die asphalttechnologischen Grundlagen bezüglich der Konstruktion angeführt, die aus einer Literaturrecherche gewonnen wurden. Diese beziehen sich vorwiegend auf das viskoelastische Materialverhalten des Baustoffs Asphalt. Außerdem wurden die Ergebnisse der Versu-che, die im Labor des Forschungsbereichs für Straßenwesen an Asphalten durchgeführt wurden und zur Entwicklung des bituminösen Fahrbahnaufbaus beigetragen haben, zusammengefasst. Anschlie-ßend wurden die Zugversuche am Prototyp dokumentiert und detailliert ausgewertet. Es konnte nach-gewiesen werden, dass der bituminöse Fahrbahnaufbau die ihm zugedachte Funktion erfüllt und die Fahrbahnübergangskonstruktion auch unter den kritischen winterlichen Bedingungen plangemäß funk-tioniert. Des Weiteren konnte eine annähernde Beziehung zwischen der Gesamtsteifigkeit des System und der Temperatur im Aufbau gefunden werden. Aus einer nummerischen Berechnung konnten wei-tere Erkenntnisse über das Verhalten der Fahrbahnübergangskonstruktion gewonnen werden.

A new bridge expansion joint for integral abutment bridges has been developed at the Institute of Structural Engineering - Department for Structural Concrete (TU Wien). The bridge expansion joint consists of precast concrete elements, which are connected by corrosion resistant tension members. On top of these concrete elements, there is a bituminous pavement structure. The expansion joint´s aim is to absorb the expansion and contraction of the bridge. A prototype was built in Gars am Kamp to test the new bridge expansion joint and learn from its be-haviour. The actual influence of the asphalt pavement structure, which has been developed at the Insti-tute of Transportation - Research Center of Road Engineering, on the whole construction was not known until tension tests were carried out on the prototype. Based on a literature study, the theoretical background of the asphalt technology concerning viscoelas-tic behaviour of bituminous materials was established. Furthermore, the results of the tests on asphalt mixtures, which were carried out in the laboratory of the Research Center of Road Engineering to de-velop the pavement structure were summarized. The main focus of this thesis is on the description of the tension tests on the prototype and the analysis of the results. The functionality of the new bridge expansion joint even under extreme conditions (low temperature) could be proven and an approximate relation between the stiffness of the construction and the temperature in the pavement structure could be found. A numerical analysis verified the results of the tension tests.