Structural Faults + Repair-2022 und European Bridge Conference-2022

Royal Society of Edinburgh, George Street, Edinburgh, Schottland

20.-23. Juni 2022

Unser Artikel:

COMPOSITE DFOS SENSORS AS A NERVOUS SYSTEM OF SMART BRIDGES – EXAMPLES OF LOAD TESTS

Brücken sind sicherheitskritische Bauwerke mit extrem hohen Versagensfolgen. Trotz des Verlusts von Menschengesundheit und -leben beinhalten diese Folgen enorme strukturelle Kosten und Auswirkungen auf Gesellschaft, Verkehr und Umwelt. Brückeninfrastruktur ist normalerweise für einen Betrieb von über 100 Jahren ausgelegt, aber diese Zeit wird natürlich in der Regel viel länger sein. Aus diesem Grund wird ständig nach neuen Lösungen gesucht, um die Zuverlässigkeit und hochwertige Leistung von Brücken zu verbessern. Diese Verbesserungen betreffen Designverfahren, numerische Simulationen, Tests und Einführung neuer Materialien oder struktureller Lösungen und schließlich neue Messtechnologien für eine angemessene Steuerung, Überwachung und Wartung. Der letzte Aspekt ist wesentlich, da er langfristig neue Erkenntnisse über die Strukturleistung unter tatsächlichen Betriebsbedingungen liefert und ein besseres Verständnis der Struktur ermöglicht. Dank dieses Ansatzes können Entwurfsverfahren und Wartungsstrategien verbessert werden. Der entscheidende Aspekt ist jedoch der Einsatz hochwertiger Messtechnologien, die zuverlässige und wertvolle Daten liefern.

In den letzten Jahren wurde das Konzept intelligenter Brücken mit Systemen, die auf verteilten faseroptischen Sensoren (VFOS) basieren, stark entwickelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Punktlehren ermöglichen uns diese Sensoren, Messungen ausgewählter physikalischer Größen kontinuierlich über die Länge durchzuführen. Dies ist ein echter Durchbruch in der Qualität der Strukturanalyse, da endlich eine direkte Schadenserkennung möglich ist. Solche VFOS-basierten Systeme können mit dem Nervensystem des menschlichen Körpers verglichen werden, das an jeder Stelle des Objekts über Bedrohungen und Störungen informieren kann. Zu den in der Praxis am häufigsten gemessenen Größen gehören (Spann)Dehnungen, Risse, Verschiebungen, Temperaturen oder Vibrationen.

Um ein zuverlässiges und genaues VFOS-basiertes System zu schaffen, muss der Einsatz eines geeigneten optischen Datenloggers zusammen mit monolithischen Sensoren, die speziell für Anwendungen im Bauwesen und in der Geotechnik entwickelt wurden, sichergestellt werden. Der Artikel beschreibt in Form von kurzen Fallstudien die Beispiele von Brücken in Polen, die erfolgreich mit verteilten faseroptischen Sensoren ausgestattet wurden. In allen Projekten lieferten Sensoren Daten während des Langzeitbetriebs und der kurzfristigen Belastungstests. Beispielhafte Messergebnisse, die den Vorteilen des Ansatzes der verteilten Sensorik in Bezug auf die Bewertung des Brückenzustands zugrunde liegen, werden im Folgenden ebenfalls vorgestellt und erörtert.