Brücken- und Infrastrukturbau
Bild 1: Querkraftverstärkung zur Restnutzungsdauerverlängerung (Foto: BASt)
Die Verlängerung der Restnutzungsdauer von Brückenbauwerken ist im Kontext des Erhaltungsstaus eine zentrale Herausforderung und gleichzeitig eine entscheidende Chance für die Entwicklung einer zukunftsfähigen Verkehrsinfrastruktur. Mit rund 40.000 Brücken im Bundesfernstraßennetz, von denen ein erheblicher Teil zwischen 1965 und 1985 errichtet wurde, steht Deutschland vor der Aufgabe, diese Infrastruktur im Alter von 40 bis 60 Jahren sicher und leistungsfähig zu erhalten. Gestiegene Fahrzeuggewichte, höheres Verkehrsaufkommen und erkannte konstruktive Schwachstellen bringen viele ältere Brücken an ihre Leistungsgrenzen. Innovative Konzepte zur Verlängerung der Restnutzungsdauer können Brückensperrungen sowie daraus resultierende Verkehrsbehinderungen und wirtschaftliche Einbußen verhindern.
Die Verlängerung der Restnutzungsdauer trägt auf mehrfache Weise zur Zukunftsfähigkeit bei. Zum einen werden durch die längere Nutzung bestehender Brücken wertvolle Ressourcen (natürliche, finanzielle und personelle) geschont. Zum anderen ermöglicht sie längere Planungszeiträume für Ersatzmaßnahmen, was eine effizientere und vorausschauendere Infrastrukturplanung erlaubt. Schließlich trägt die Vermeidung von verkehrsbeeinträchtigenden Maßnahmen maßgeblich zur Leichtigkeit des Verkehrs bei, was für den Wirtschaftsstandort Deutschland von entscheidender Bedeutung ist.
Workshop „Restnutzungsdauerverlängerung von Brücken“
Um die Komplexität dieser Herausforderungen zu bewältigen, ist ein interdisziplinärer Austausch unerlässlich. Die Zusammenführung von Expertinnen und Experten aus Infrastrukturbetreibern, Forschungseinrichtungen, Verbänden, Ingenieurbüros und der Industrie ermöglicht die Bündelung von Fachwissen und die Entwicklung praxisnaher Lösungen. Dieser Austausch fördert nicht nur das Sammeln bereits bestehender Lösungsansätze, sondern auch die Entwicklung neuer Ideen durch die Kombination unterschiedlicher Perspektiven.
Um diesen Austausch zu unterstützen, hat die Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt) am 16. Mai 2024 den Workshop „Restnutzungsdauerverlängerung von Brücken“, durchgeführt. Die Veranstaltung brachte rund 60 Teilnehmer aus verschiedenen Bereichen zusammen, um den neuesten Stand der Forschung und Praxis zu erfassen und vorhandene Lösungen zu bündeln. Die Diskussionen konzentrierten sich auf drei zentrale Themenblöcke: die Ermittlung von Widerständen und Bauwerksreaktionen, die Ermittlung von Verkehrseinwirkungen sowie Maßnahmen zur Verlängerung der Restnutzungsdauer.
Im Bereich der Ermittlung von Widerständen und Bauwerksreaktionen wurden sowohl rechnerische Verfahren als auch Monitoringverfahren diskutiert. Herausforderungen wie fehlende Forschung und Fachkenntnis sowie die Abwägung von Nutzen und Schaden am Bauwerk wurden thematisiert. Bspw. stellt bei Fahrbahnübergängen die Erfassung von Zustandsänderungen über akustische Messungen eine offene Forschungsfrage dar, ebenso wie die realitätsnahe Erfassung der Querkrafttragfähigkeit von Massivbrücken.
Die Ermittlung von Verkehrseinwirkungen erfordert eine verbesserte Datenlage und eine stärkere Vernetzung der Behörden. Lösungsvorschläge umfassen die Nutzung vorhandener Datenquellen wie Handydaten und Google-Maps sowie den Ausbau des WIM-Netzes (Weigh-In-Motion) auf örtlicher Ebene. Dabei ist zu beachten, dass Nutzungseinschränkungen hinsichtlich des Gewichts, der Geschwindigkeit oder des Abstands nur wirksam sind, wenn sie überwacht und durchgesetzt werden.
Zu den Maßnahmen zur Verlängerung der Restnutzungsdauer zählen Verstärkungen, genauere Berechnungen, Kompensationsmaßnahmen und Monitoring. Als häufig verwendete Maßnahmen haben sich die Verstärkung mit externer Vorspannung und die Überwachung der tatsächlichen Beanspruchungen etabliert. Dennoch bestehen Herausforderungen in den Bereichen Kosten, Personal, Lebenszyklusstrategien sowie fehlende Vorgaben und Datengrundlagen.
Innovationsprogramm „Straße“
Die Ergebnisse des Workshops flossen direkt in den 2. Förderaufruf „Restnutzungsdauerverlängerung von Brückenbauwerken“ im Rahmen des Innovationsprogramms „Straße“ der BASt ein, das mit dem Schwerpunkt einen wichtigen Impuls für die Forschung und Entwicklung setzt. Mit dem zweiten Förderaufruf zur Förderrichtlinie im Innovationsprogramm werden innovative Projekte gefördert, die die Ergebnisse des Workshops aufgreifen und weiterentwickeln.
Dieser Übersichtsbeitrag markiert den Auftakt einer Artikelserie, die sich den zehn laufenden Forschungsprojekten des Innovationsprogramms widmet, die von der BASt im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr (BMV) gefördert werden. Die Projekte zielen darauf ab, innovative Lösungen für die Verlängerung der Restnutzungsdauer von Brückenbauwerken zu entwickeln und decken dabei ein breites Spektrum an technischen Herausforderungen ab (siehe Infokasten „Projektübersicht“).
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Das Projekt VLASDA (Verlängerung der Lebensdauer durch autonome Schädigungsüberwachung und datenbasierte Analysemodelle) der RWTH Aachen konzipiert ein modulares Sensorpflaster, das eine hochaufgelöste, autonome Überwachung des Schädigungszustands ermöglicht und die Grundlage für intelligente Brücken bildet. Das Projekt AirBSound (KI-basiertes Luftschallmonitoring von Brücken) der MKP GmbH und des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie (IDMT) untersucht die Anwendbarkeit von Luftschallsensoren in Kombination mit KI-basierten Auswertemethoden zur Zustandsüberwachung am Beispiel der Fahrbahnübergangskonstruktionen. Das Projekt BEST (Brücken-Nutzungsdauerverlängerung durch Verstärkung mit TRC (Textile-Reinforced Concrete)) der TU Dresden und CARBOCON GmbH verallgemeinert das Verfahren der Verstärkung von Bestandsbrücken mit Carbonbeton, um mittelfristig eine „Zustimmung im Regelfall“ zu erreichen. Das Projekt BrückenCT (Lebensdauerverlängerung von Brücken durch zerstörungsfreie Prüfung mit Röntgen-Computertomographie) der TH Deggendorf, Bauray GmbH, Visiconsult und TU München entwickelt eine mobile, roboterbasierte CT-Anlage zur zerstörungsfreien Prüfung von Brücken mit höherer Auflösung als konventionelle Methoden wie Ultraschall und Radar. |
Das Projekt NSM CFK – SMART Strengthening (Querkraftertüchtigung von Massivbrücken durch hocheffiziente, in Schlitze geklebte CFK-Lamellen) der TU München erschließt die innovative Verstärkungsmethode mit eingeschlitzten CFK-Lamellen (Carbonfaserverstärkter Kunststoff) für den Massivbrückenbau. Das Projekt ReNuS (Innovative, nachhaltige Aufbetonsysteme für eine sichere und zuverlässige Verlängerung der Restnutzungsdauer von Stahlbrückenbauwerken) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickelt ein performancebasiertes Aufbetonsystem zur Ertüchtigung von Stahlbrücken und erarbeitet einen Leitfaden mit Bemessungshilfe. Das Projekt LEPC DFOS (Restnutzungsdauerverlängerung von Spannbetonbrücken mit rechnerischen oder konstruktiven Defiziten durch den Einsatz von faseroptischer Sensorik) der TU München entwickelt ein allgemeingültiges methodisches Konzept für die sensorische Überwachung mittels Faseroptik zur wirklichkeitsnahen Bestimmung der Tragwiderstände von Spannbetonbrücken. Schließlich adressiert das Projekt PROSIT (Restnutzungsdauerverlängerung von Brückenbauwerken durch informierte Verkehrslastansätze) der TU München die Ableitung und Anwendung realitätsnaher, objektspezifischer Lastmodelle für die Bewertung und Nachrechnung von Brücken. |
Bild 2: Querkraftverstärkung an der Metternicher Talbrücke (Foto: BMVI, René Legrand)
Plattform für Erfahrungsaustausch und Wissensbündelung
Die Zusammenarbeit und der Wissensaustausch zwischen allen Akteuren sind entscheidend, um die Herausforderungen bei der Verlängerung der Restnutzungsdauer von Brücken zu meistern. Die BASt wird auch zukünftig als Plattform für den Erfahrungsaustausch fungieren und Wissen bündeln, um die Verkehrsinfrastruktur nachhaltig zu optimieren. Deshalb bereitet die BASt derzeit einen Austauschtermin mit Straßenbauverwaltungen am 2.7.2026 vor. Die Ergebnisse des Innovationsprogramms werden in die Erstellung und Überarbeitung von Richtlinien, neue Forschungsprojekte und verschiedene Gremien und Arbeitsgruppen einfließen.
Durch die gezielte Verlängerung der Restnutzungsdauer von Brückenbauwerken leistet die BASt einen wesentlichen Beitrag zur Sicherheit, Nachhaltigkeit, Zukunftsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit unserer Verkehrsinfrastruktur. Die kontinuierliche Forschung, Entwicklung und der Austausch von Erfahrungen sollen sicherstellen, dass unsere Brücken auch in Zukunft den Anforderungen des Verkehrs und der Umwelt gerecht werden und als tragfähige Elemente der Mobilität erhalten bleiben.
Verfasser
Carl Richter
richterc@bast.de
Matthias Müller
muellerm@bast.de
Lydia Puttkamer
puttkamer@bast.de
Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt)
D-51427 Bergisch Gladbach
www.bast.de
TRDir Prof. Dr.-Ing. Gero Marzahn
Bundesministerium für Verkehr (BMV)
D-10115 Berlin
www.bmv.de
