Kompensation von vertikalen Temperaturgradienten an Brücken durch Temperaturinduktion

Abstrakt Klimatische Einflüsse führen zu instationären Temperaturfeldern in Brücken. Der linear veränderliche, vertikale Temperaturanteil erzeugt in statisch unbestimmt gelagerten Tragwerken Zwangsschnittgrößen in Form von Biegemomenten. Im Sommer bspw. können diese so groß wie die Belastungen aus Verkehr werden. Eine lokale Temperaturinduktion kann dies reduzieren. Dazu wird die Bodenplatte geheizt und die Fahrbahnplatte gekühlt – bzw. umgekehrt. Dies induziert einen invertierten Gradienten und kompensiert äußere Temperaturbeanspruchungen. Eine Methode zur Temperierung von Querschnitten wurde zunächst an einem Demonstrator einer Spannbetonbrücke mit Hohlkastenquerschnitt im Maßstab von 1:2 entwickelt und dann am realen Bauwerk umgesetzt. Mittels Heizmatten und Wasserkühlung wurde die Temperaturinduktion im Inneren des Hohlkastens realisiert. Intern verbaute Thermoelemente messen die Temperaturausbreitung und validieren die Ergebnisse einer numerischen Vergleichsrechnung des instationären Temperaturfelds. Die Ergebnisse zeigen, dass der Temperaturgradient durch Kühlen mit ca. –30 W/m ² und Heizen mit ca. 90 W/m ² um –8,4 K verändert werden kann. Die Übertragung des Systems auf eine Spannbetonbrücke belegt die Wirksamkeit unter ambienten thermischen Randbedingungen. An dieser wurde allein durch Heizen der Bodenplatte mit 37 W/m ² der Gradient um ca. –2,0 K über einen Zeitraum von 38 h verändert.