Kontext und Zielsetzung
Die Bogenbrücke mit unten liegender Fahrbahn über den Fluss Garigliano befindet sich bei km 156-250 der S.S. 7 „Via Appia“ in Minturno (LT). Ziel war die dynamische Charakterisierung des Bauwerks: Eigenfrequenzen, Dämpfungen und Eigenformen.
Die Versuchskampagne fand am 11. Mai 2020 im Rahmen einer Vereinbarung zwischen Novatest S.r.l. und dem Department DICEA der Università Politecnica delle Marche statt, das die wissenschaftliche Datenauswertung übernahm. Es handelt sich um eine einmalige dynamische Identifikation, nicht um eine dauerhafte kontinuierliche Überwachung.
Das Bauwerk und die Versuchskampagne
Das Bauwerk besteht aus Stahlbeton, mit einem Mittelfeld von etwa 50,85 m und zwei Randfeldern von je etwa 12 m, bei einer Gesamtlänge von etwa 75 m und einer Fahrbahnbreite von etwa 9 m. Zum Zeitpunkt der Kampagne war ein Hänger nach einem Fahrzeuganprall gerissen.
Die Messungen verbanden die Aufzeichnung von Umgebungsschwingungen aus Wind, Mikroseismik und Verkehr auf den umliegenden Straßen mit Impulsversuchen durch die kontrollierte Überfahrt eines schweren Fahrzeugs.
Datenerfassung und Sensoranordnung
Das Messnetz bestand aus seismischen IEPE-Beschleunigungssensoren, die an synchronisierte Mehrkanal-Erfassungseinheiten mit 24-Bit-Wandlung und Anti-Aliasing-Filter angeschlossen waren.
Die Sensoren wurden in drei aufeinanderfolgenden Anordnungen auf Fahrbahn und Bogen platziert; ausgewählte Referenzpunkte blieben unverändert, damit die Konfigurationen vergleichbar waren. Gesonderte Messungen erfassten die einzelnen Hänger.
Auswertung und dynamische Identifikation
Vor der Analyse wurden die Signale gefiltert, von Sequenzen mit auffälligen Spitzen bereinigt und neu abgetastet. Der Frequenzinhalt wurde mittels FFT untersucht.
Die Modalparameter wurden mit Stochastic Subspace Identification (SSI) im Zeitbereich identifiziert. Stabile Moden wurden über das Stabilisierungsdiagramm und das MAC-Kriterium ausgewählt und so von rein numerischen Moden unterschieden.
Ergebnisse: Modalparameter und Eigenformen
Die Analyse ermittelte die maßgebenden Eigenfrequenzen der Brücke, ihre modalen Dämpfungen und die zugehörigen Eigenformen, dargestellt an einem schematischen geometrischen Modell der Messpunkte.
Die Eigenformen beschreiben die relative Bewegung der Messpunkte: Sie bilden eine experimentelle Grundlage für die Kenntnis des Bauwerks, keinen statischen Nachweis der Materialien.
Schwerpunkt Hänger
Eine gesonderte dynamische Identifikation betraf die einzelnen Hänger, mit Analyse der Zeitverläufe und Spektren. Die identifizierten Eigenformen sind Biegemoden senkrecht zur Hängerrichtung; der beschädigte Hänger lieferte keine identifizierbaren Parameter.
Die Ergebnisse der Hänger wurden getrennt von den globalen Brückenparametern behandelt.
Fazit
Die Kampagne ermöglichte die Bewertung der strukturellen Antwort der Brücke und die Bestimmung der Eigenformen zu den maßgebenden Eigenfrequenzen sowie des dynamischen Verhaltens der Hänger.
Empfohlen wurde eine erneute dynamische Identifikation nach der Instandsetzung des beschädigten Hängers, um einen Vergleich auf derselben experimentellen Grundlage zu ermöglichen.