DE19925269A1

DE19925269A1 - Belastungsfahrzeug zur Tragsicherheitsbewertung von Bauwerken, insbesondere Brücken oder erdumschlossenen Leitungen

Info

Publication number: DE19925269A1
Application number: DE1999125269
Authority: DE
Inventors: Klaus Steffens
Original assignee: Individual
Current assignee: Eggers-Fahrzeugbau 28816 Stuhr De GmbH
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: DE19925269C2

Abstract

Bei der Tragsicherheitsbewertung von Bauwerken, wie zum Beispiel Brücken, wurden diese bisher mit einem üblichen Mobilkran mit einem Eigengewicht von circa 36 t belastet. Nachteilig ist bei dieser Vorgehensweise, daß mit dem relativ schweren Mobilkran auf die Brücke gefahren werden muß, ohne deren eigentliche Tragfähigkeit zu kennen. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine sichere und einfache Möglichkeit der Tragsicherheitsbewertung von Bauwerken zu schaffen. Diese Möglichkeit wird mit dem erfindungsgemäßen Belastungsfahrzeug angeboten, welches einen teleskopierbaren Fahrzeugrahmen (22) aufweist. Hierdurch kann der Abstand von Abstützpunkten (26, 27) des Belastungsfahrzeuges auf dem Bauwerk variiert werden, so daß diese genau über Brückenpfeilern oder anderen Widerlagern der Brücke zu liegen kommen. Die eigentliche...

Description

Die Erfindung betrifft ein Belastungsfahrzeug zur Tragsicherheitsbewertung von Bauwerken, insbesondere Brücken oder erdumschlossenen Leitungen, durch das Testlasten auf das Bauwerk aufbringbar sind, mit einem Fahrzeugrahmen der sich an Abstützpunkten auf dem Bauwerk abstützt.

Eine derartiges Belastungsfahrzeug wird gegenwärtig von der Anmelderin zur Tragsicherheitsbewertung von Brücken eingesetzt. Beispielsweise wurde es bei einer Brücke in der Nähe Loxstedt, Landkreis Cuxhaven, offenkundig vorbenutzt. Die Tragsicherheitsbewertung diente der Nutzlasterhöhung der Brücke. Als Belastungsfahrzeug wurde ein 36 t schwerer Mobilkran eingesetzt. Abstützpunkte des Mobilkrans auf der Brücke waren seine Räder.

Den Bundesländern, Landkreisen und Gemeinden obliegt in der Bundesrepublik Deutschland die Verkehrssicherungspflicht über die Straßen- und Wegebrücken. Hierzu sind von den genannten Gebietskörperschaften Brückenbücher anzulegen und Einstufungen der betroffenen Brücken in Brückenklassen gemäß DIN 1072 vorzunehmen. Weist eine Brücke mäßige, statisch relevante Schädigungen auf oder soll deren Nutzlast erhöht werden, sind rechnerische Nachweise oft nicht ausreichend. Darüber hinaus liegen, insbesondere bei älteren Brücken, oft nicht die erforderlichen Bauzeichnungen oder sonstige Unterlagen vor, um einen rechnerischen Nachweis durchführen zu können. In diesen Fällen kann ergänzend eine experimentelle Tragsicherheitsbewertung angezeigt sein.

Derartige experimentelle Nachweise können bekanntermaßen für Gebrauchslasten (Nutzlasten) durch Befahren mit ballastierten Fahrzeugen erfolgen. Hierdurch kann jedoch lediglich die Gebrauchsfähigkeit des Bauwerks, allgemein jedoch nicht die Tragsicherheit ermittelt werden, weil dieser experimentelle Nachweis eine stufenlos regelbare, absturzgesicherte durch Sicherheitsfaktoren erhöhte Testlast erfordert. Die stufenlose Regelarbeit der Testlast ist erforderlich zum Anfahren der bis dahin meist unbekannten, gerade noch schädigungsfreien Versuchsgrenzlast. Die Absturzsicherung ist notwendig zur Vorbeugung plötzlichen Versagens des Bauwerks.

Im Falle der Loxstedter Brücke wurde zunächst ein punktgelagerter, absturzgesicherter Trägerrost auf die Brücke bzw. über deren Brückenfelder gelegt. Auf dem Trägerrost wurde eine variable Testlast durch Verfahren einer Masse erzeugt. Als Testlast diente das Belastungsfahrzeug. Die Reaktion der Brücke auf die Testlast, nämlich Verformungen sowie Geräuschemissionen als Versagensanzeige wurden gemessen. Im Falle der Loxstedter Brücke konnte so eine Fortnutzung mit einer erhöhten Brückenklasse gesichert werden.

Darüber hinaus sind bereits Testverfahren mit Hilfsrahmen bekannt, bei denen Testrahmen über Rückanker an der Brücke befestigt wird. Die eigentliche Testlast wird sodann gegen diese Testrahmen über hydraulische Stempel auf das zu testende Bauwerk eingeleitet. Auch dabei müssen die Rückanker im eigentlichen Bauwerk verankert werden, so daß Bohrungen in dem Bauwerk erforderlich sind. Ferner ist die geometrische Anpassung schwierig und der Aufbau des Testrahmens äußerst langwierig, verbunden mit langen Sperrzeiten des Bauwerks.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Belastungsfahrzeug zur Tragsicherheitsbewertung von Bauwerken, insbesondere Brücken und erdumschlossenen Leitungen, zu schaffen, das einfach aufgebaut werden kann und eine Tragsicherheitsbewertung des Bauwerks ohne die Gefahr einer Beschädigung oder gar Zerstörung des Bauwerks gewährleistet.

Zur Lösung dieses Problem ist das erfindungsgemäße Belastungsfahrzeug dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugrahmen zum Variieren des Abstands der Achsen bzw. der Abstützpunkte teleskopierbar ist und, insbesondere hydraulisch betätigte, Stempel zum Einleiten der Testlast in das Bauwerk aufweist.

Durch die Teleskopierbarkeit des Fahrzeugrahmens und damit des Belastungsfahrzeugs kann dessen Länge auf einfache Weise auf die Spannweite der Brücke bzw. einzelner Brückenfelder angepaßt werden. Der Abstand zwischen den Abstützpunkten wird dabei so eingestellt, daß die Abstützpunkte sich immer genau über Brückenpfeilern oder Widerlagern befinden. Die eigentliche Testlast wird sodann, wie bereits mit dem Stand der Technik erläutert, durch insbesondere hydraulisch betätigbare Stempel in die Brücke eingeleitet. Darüber hinaus läßt sich durch die Teleskopierbarkeit des Testfahrzeuges dieses auf eine Länge reduzieren, wie sie der Straßenverkehrszulassungsordnung entspricht. Das Fahrzeug kann somit als normales Kraftfahrzeug im Straßenverkehr bewegt werden, ohne daß Sondergenehmigungen erforderlich sind.

Besonders vorteilhaft ist, daß das Belastungsfahrzeug mit Testgewichten beladen werden kann, die in Längsrichtung des Belastungsfahrzeugs verfahrbar sind. Hierdurch können die Testgewichte beim Befahren der zu testenden Brücken sämtlich in den Bereich über die Hinterachse des Belastungsfahrzeugs gefahren werden. Die Achsenlast der Vorderachse wird hierdurch deutlich reduziert, so daß die Brücke völlig gefahrlos mit der Vorderachse überfahren werden kann. Nachdem die Achsen des Testfahrzeugs bzw. die Abstützpunkte, wie oben beschrieben, über Brückenpfeilern bzw. Widerlagern der Brücke plaziert sind, werden die Testgewichte auf dem Belastungsfahrzeug in die Testposition verfahren und das Testgewicht kann mittels der hydraulischen Stempel in die Brücke bzw. einem Brückenfeld eingeleitet werden. Nach erfolgtem Belastungstest der Brücke können die Belastungsgewichte sämtlich in den Bereich über die Vorderachse verfahren werden, wodurch das Gewicht über der Hinterachse deutlich reduziert ist. Das Belastungsfahrzeug kann nun gefahrlos nach vorne von der Brücke weggefahren werden.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn wenigstens die Hinterachse bzw. eine Hinterachsengruppe des Belastungsfahrzeugs lenkbar ist. Hierdurch ist neben der bei Fahrzeugen für den Straßenverkehr üblichen Lenkbarkeit der Vorderachse eine größere Manövrierfähigkeit des Belastungsfahrzeugs gegeben, um dieses exakt auf der zu testenden Brücke plazieren zu können.

Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf konstruktive Einzelheiten der Vorrichtung bzw. des Belastungsfahrzeugs.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Belastungsfahrzeug mit den Erfindungsmerkmalen in Seitenansicht in vollständig eingefahrenem Zustand,

Fig. 2 das Belastungsfahrzeug gemäß Fig. 1 in Rückansicht,

Fig. 3 das Belastungsfahrzeug gemäß Fig. 1 in Seitenansicht in vollständig ausgefahrenem Zustand,

Fig. 4 das Belastungsfahrzeug gemäß Fig. 1 mit einem Versteifungsrahmen für den Belastungstest.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Belastungsfahrzeug 10 ist als Sattelzug ausgebildet. Das Belastungsfahrzeug 10 besteht somit aus einem Sattelschlepper 11 und einem Auflieger 12. Der Auflieger 12 ist in der üblichen Weise über eine Sattelkupplung 13 an den Sattelschlepper 11 angekuppelt. Ferner verfügt der Auflieger 12 über drei Hinterachsen 14, 15 und 16, von denen die Achsen 14 und 15 anhebbar sind und die Achse 16 lenkbar ist.

Der Sattelschlepper 11 ist weitestgehend wie ein herkömmlicher Sattelschlepper ausgebildet, nämlich mit einer Fahrerkabine 17, einer lenkbaren Vorderachse 18 und zwei Hinterachsen 19 und 20. Die Achse 20 ist anhebbar. Darüber hinaus weist der Sattelschlepper 11 noch einen Fahrzeugkran 21 aus, dessen Funktion weiter unten noch genauer beschrieben wird. Ferner sind dem Sattelschlepper 11 noch ein Generator zur eigenständigen Stromversorgung und eine Hydraulikpumpe zugeordnet.

Ein Fahrgestell 22 des Aufliegers 12 ist in besonderer Weise ausgebildet. Der Fahrzeugrahmen ist nämlich in einem Bereich zwischen der Sattelkupplung 13 und den Hinterachsen 14 . . . 16 teleskopierbar ausgebildet. Die Länge des Aufliegers 12 kann hierdurch verändert werden. Fig. 3 und 4 zeigen den Auflieger 12 in vollständig ausgefahrener Position, während Fig. 1 den Auflieger 12 in vollständig eingefahrener Position zeigt. In der vollständig eingefahrenen Position gemäß Fig. 1 überschreitet die Gesamtlänge (Länge über alles) des Belastungsfahrzeugs 10 die nach der Straßenverkehrszulassungsordnung maximal zulässige Gesamtlänge eines Fahrzeuges von 18 m nicht. Darüber hinaus ist das Belastungsfahrzeug, insbesondere durch den Einsatz an sich bekannter Komponenten, insbesondere für den Sattelschlepper 11, nicht breiter als 2,5 m, so daß das Fahrzeug in der eingefahrenen Position gemäß Fig. 1 die nach der Straßenverkehrszulassungsordnung zulässigen maximalen Abmessungen nicht überschreitet. Das Belastungsfahrzeug 10 kann somit ohne Sondergenehmigung im Straßenverkehr bewegt werden.

Der Auflieger 12 trägt mehrere, im vorliegenden Fall sechs Testgewichte 23. Die Testgewichte 23 sind in Längsrichtung des Aufliegers 12 auf diesem verfahrbar gelagert. Die einzelnen Testgewichte 23 bestehen aus einem Rollwagen, auf denen Gewichte einer vorgegeben Stückelung gestapelt werden können. Im vorliegenden Fall werden auf einen Rollwagen drei Gewichte á 2 t eingelegt, so daß das Gesamtgewicht eines Testgewichts 23 etwa 6 t entspricht. Zur Erzielung höherer Testgewichte können weitere Gewichte gestapelt werden. Hierzu dient der Fahrzeugkran 21 am Sattelschlepper 11.

Schließlich trägt der Auflieger 12 noch einen Versteifungsrahmen 24, der in Fig. 4 in ausgeklappter Position gezeigt ist. In der Transportstellung gemäß Fig. 1 kann der Versteifungsrahmen 24 eingeklappt werden und ist daher nicht sichtbar. Durch die Einklappbarkeit des Versteifungsrahmens 24 ist wiederum sichergestellt, daß das Fahrzeug die nach der Straßenverkehrszulassungsordnung maximalen Lichtraumprofile nicht überschreitet. Bei entsprechend niedrigem Versteifungsrahmen 24 ist es auch ausreichend, wenn dieser seinerseits teleskopierbar ist.

Die eigentlichen Testlasten werden von dem Belastungsfahrzeug 10 über hydraulische Stempel in das zu testende Bauwerk eingeleitet, die ebenfalls am Fahrzeugrahmen 22 des Aufliegers 12 in dessen Längsrichtung verteilt angebracht sind. Die einzelnen Stempel sind in Fig. 3 durch Kraftpfeile 25 angedeutet. Die Stempel 25 sind dabei weggesteuert auf das Bauwerk absenkbar. Ferner ist der Fahrzeugrahmen 22 so steif ausgebildet, daß er sich infolge der Einleitung der Testlast in das Bauwerk durch die Stempel 25 nur unwesentlich durchbiegt. Hierdurch kann die Testlast bei drohendem Versagen des Bauwerks plötzlich vom Bauwerk genommen und so dessen Versagen vermieden werden. Wären die Stempel 25 kraftgesteuert und der Fahrzeugrahmen biegsam, so daß er als Feder wirkt, könnte die Testlast nur allmählich abgebaut werden.

Der eigentliche Testvorgang eines zu testenden Bauwerks, insbesondere einer Brücke, läuft wie folgt ab:
Das Belastungsfahrzeug 10 wird in der eingefahrenen Position des Aufliegers 12 gemäß Fig. 1 an die zu testende Brücke herangefahren. Sodann wird die Länge des Aufliegers 12 auf die zu testende Brücke bzw. ein Feld der zu testenden Brücke, daß entspricht der Länge zwischen zwei Auflagerpunkten (beispielsweise Brückenpfeilern oder Widerlagern) der zu testenden Brücke, eingestellt. Dabei wird die Länge des Aufliegers 12 so eingestellt, daß die Abstützpunkte 26 und 27 des Belastungsfahrzeugs 10 genau über zwei Auflagerpunkten der Brücke zu liegen kommen. Der vordere Abstützpunkt 26 des Belastungsfahrzeugs 10 liegt dabei genau unterhalb der Sattelkupplung 13, während der hintere Abstützpunkt 27 des Belastungsfahrzeugs 10 knapp hinter der letzten Hinterachse 16 des Aufliegers 12 liegt.

Sodann werden alle Testgewichte 23 soweit wie möglich nach hinten auf dem Auflieger 12 verfahren. Hierdurch werden die Achsenlasten der Sattelschleppervorderachse 18 sowie der Sattelschlepperhinterachsen 19 und 20 auf ein Minimum reduziert, so daß die zu testende Brücke gefahrlos mit dem Sattelschlepper 11 überfahren werden kann. Das Belastungsfahrzeug 10 wird dabei soweit vorgefahren, daß der vordere Abstützpunkt 26 genau über einem Auflagerpunkt der zu testenden Brücke zu liegen kommt, während der hintere Belastungspunkt 27 ebenfalls genau über einem Auflagerpunkt der zu testenden Brücke ist. Um hier das Rangieren des Belastungsfahrzeuges 10 weiter zu erleichtern, ist die Aufliegerhinterachse 16 lenkbar ausgebildet und kann beispielsweise hydraulisch über eine gesonderte Lenkung im Führerhaus 17 gelenkt werden. Hindurch wird eine schnelle, exakte und einfache Positionierung des Belastungsfahrzeugs 10 erleichtert.

Nachdem das Belastungsfahrzeug 10 exakt positioniert ist, werden die Testgewichte 23 in der in Fig. 3 dargestellten Position auf die Mitte des Aufliegers 12 verfahren.

Schließlich wird ggf. noch der Versteifungsrahmen 24 ausgeklappt, um die Biegeverformung im Fahrzeugrahmen infolge der Testlast zu vermindern. Schließlich wird noch in der an sich bekannten Weise die erforderliche Meßelektronik installiert. Der gesamte Testvorgang kann von einem im hinteren Bereich des Fahrerhauses 17 eingerichteten Meßstand gesteuert und überwacht werden. Das Fahrerhaus 17 ist zu diesem Zweck als sogenannte Doppelkabine ausgebildet, wie sie ebenfalls an sich bekannt ist. Im Fahrerhaus 17 sind in der an sich bekannten Weise ein Fahrersitz sowie Sitze für einen oder zwei Beifahrer angeordnet. Von hier kann in den hinteren Bereich des Fahrerhauses 17 durchgeschritten werden, wo, wie bereits beschrieben, ein Prüfstand eingerichtet ist.

Ist das Gewicht des Testfahrzeuges einschließlich der Testgewichte in Sonderfällen nicht ausreichend, kann das Fahrzeug an den Abstützpunkten 26 und 27 zusätzlich gemäß dem Stand der Technik gegen das zu testende Bauwerk auf Zug rückverankert werden.

Nachdem die Messung in der vorbeschriebenen Weise vorbereitet worden ist, kann die eigentliche Brückenmessung durch Absenken der hydraulischen Stempel 25 durchgeführt werden. Die hydraulischen Stempel weisen zu diesem Zweck Kraftmessdosen auf, durch die die in die Brücke eingeleiteten Prüfkräfte aufgezeichnet werden können. Die Testlast wird dabei kontinuierlich so weit angehoben, bis die zu testende Brücke die erforderliche Versuchsziellast oder die bauwerksbedingte Versuchsgrenzlast (Schädigungsgrenze) erreicht. Dieser Testvorgang ist aber an sich bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Nachdem die Brücke getestet worden ist, wird das Belastungsfahrzeug 10 in umgekehrter Reihenfolge wieder abgerüstet und sodann alle Testgewichte 23 so weit wie möglich wieder auf dem Auflieger 12 nach vorne verfahren, so daß die Aufliegerhinterachsen 14 . . . 16 eine minimale Achsenlast aufweisen. Das Belastungsfahrzeug 10 kann nun gefahrlos nach vorne von der Brücke heruntergefahren werden.

Beim Testen einer Brücke mit mehren Feldern wird analog vorgegangen. Hier wird das Belastungsfahrzeug 10 zunächst über dem ersten Feld in der oben beschriebenen Weise aufgerüstet und sodann der Test durchgeführt. Allerdings werden jetzt die Testgewichte 23 nicht nach vorne verfahren, da die Tragkraft eines zweiten Feldes, das nun mit dem Sattelschlepper 11 zu überfahren wäre, noch nicht bekannt ist. Hat der Test ergeben, daß das erste Feld gefahrlos mit vollständig nach hinten verfahrenen Testgewichten 23 überfahren werden kann, können diese wieder vollständig nach hinten verfahren werden.

Andernfalls können die Testgewichte 23 auch mit dem Fahrzeugrahmen 22 abgehoben und zunächst neben dem Testfahrzeug abgestellt werden. Nach Überfahren des nächsten zu testenden Brückenfeldes mit dem Sattelschlepper 11 können die Testgewichte sodann mit dem Fahrzeugkran 21 wieder auf den Auflieger 12 gehoben werden.

Der Sattelauflieger ist im vorderen Bereich auf Teleskoppratzen gesondert abstellbar, so daß der Sattelschlepper als mobiles Kranfahrzeug eingesetzt werden kann.

Bezugszeichenliste

10

Belastungsfahrzeug

11

Sattelschlepper

12

Auflieger

13

Sattelkupplung

14

Hinterachse

15

Hinterachse

16

Hinterachse

17

Fahrerkabine

18

Vorderachse

19

Hinterachse

20

Hinterachse

21

Fahrzeugkran

22

Fahrzeugrahmen

23

Testgewicht

24

Versteifungsrahmen

25

Kraftpfeil (Stempel)

26

Abstützpunkt

27

Abstützpunkt

Claims

1. Belastungsfahrzeug zur Tragsicherheitsbewertung von Bauwerken, insbesondere Brücken oder erdumschlossenen Leitungen, durch das Testlasten auf das Bauwerk aufbringbar sind, mit einem Fahrzeugrahmen (22), der sich an Abstützpunkten (26, 27) auf dem Bauwerk abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugrahmen (22) zum Variieren des Abstandes der Abstützpunkte (26, 27) teleskopierbar ist und, insbesondere hydraulisch betätigte, Stempel (25) zum Einleiten der Testlast in das Bauwerk aufweist.

2. Belastungsfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugrahmen (22) Testgewichte (23) aufweist, die in Längsrichtung des Fahrzeugrahmens (22) verfahrbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Hinterachse bzw. eine Hinterachsengruppe (14, 15, 16) lenkbar ist.

4. Belastungsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versteifungsrahmen (24) mitführbar ist, welcher Verformungen des Fahrzeugrahmens beim Test minimiert.

5. Belastungsfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsrahmen (24) zusammenklappbar und/oder teleskopierbar ist.

6. Belastungsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugrahmen (22) eine Steifigkeit aufweist, derart, daß der Fahrzeugrahmen (22) beim Aufbringen einer Testlast auf das Bauwerk nicht verformt wird.

7. Belastungsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Fahrzeugkran (21).

8. Belastungsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Sattelzug mit einem Sattelschlepper (11) und einem Auflieger (12).

9. Belastungsfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugkran (21) dem Sattelschlepper (11) zugeordnet ist.

10. Belastungsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßstand zur Durchführung der Tragsicherheitsbewertung in einem Führerhaus (17) untergebracht ist.