This thesis describes the design of a road bridge in Trutnov through local communication. It is designed prestressed dvoutrámová construction of two fields with twin inclined struts. It developed a detailed static analysis and the bridge is considered to I. and II. limit state according to European standards - Eurocode. It is prepared detailed drawings.

The subject of this master's thesis is design of road bridge over highway D1 by the city Přerov. From the three proposed solutions has been chosen bridge with self-anchored arched structure which is good for deep notch. The concrete bridge was designed and assessed according to current Eurocodes. The thesis includes detailed structural analysis, drawings and visualization of the bridge. The analysis was performed using software Scia Engineer including time dependent analysis (TDA). Assessment of structure was made in Excel or by hand.

In the diploma thesis “ Prestressed bridge No. 207 over the expressway R2 in Slovakia” three variants of solution of bridging are developed. The aim of diploma thesis is evaluation of the proposed options and implementation of detailed design of the supporting structure selected variant. The thesis includes consideration of state of construction. Option chamber bridge with inclined walls on three fields were chosen for detailed static analysis. This post-tensioned structure is assessed in accordance with applicable European standards. The analysis of the construction is performed by Scia Engineer 2013 software system. In addition, the ceiling structure is assessed for pushing through. Drawing and visualization is a part of diploma thesis.

The aim of this thesis is the design of curved footbridge across the river Bečva. Curved footbridge consists of a supporting steel arch, which brings the steel struts to the steel arch under the concrete deck. The steel arch with crosspieces is coupled with concrete deck using the coupling pins. The deck is formed from reinforced concrete. Structural model is carried out in a computer program ANSYS. The structural design is handled in accordance with applicable European standards. The design considers pedestrians load and temperature effects.

The subject of this diploma thesis is design of arch bridge across the highway. Has been elected self-anchored structure with span of arch 60 m and trapezoid bridge deck from prestressed concrete. The load effects is calculated by software Scia Engineer including time dependent analysis. The supporting structure is assessed for the ultimate limit state and serviceability limit state. Static assessment is done by hand calculation according to CSN EN 1992-2. Part of the thesis is drawing and visualization of the bridge.

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Half-cell potential testing has been recommended as a non-destructive method for assessing the corrosion potential of reinforcing steel in concrete bridge decks. The technique is particularly useful because it can be utilized to evaluate the probability of corrosion before damage is evident at the surface of a bridge deck. The specific objective of this research was to quantify the effects of age, chloride concentration, concrete cover thickness, spatial position, temperature, and presence or condition of epoxy coating on half-cell potential measurements of concrete bridge decks typical of those in Utah. The laboratory testing associated with this research followed a full-factorial experimental design. Nine rectangular concrete slab specimens were prepared, each containing three black reinforcing steel bars at three different concrete cover depths and four epoxy-coated bars each having different coating conditions. Three replicate slabs were created at each of three different chloride concentrations. Three repeated measurements were made at each of three locations along each of the seven bars in all nine of the slabs at three ages, with testing performed at three temperatures per age. In addition, compressive strengths of the concrete cylinders were measured at 7 and 28 days. Statistical analyses of the half-cell potentials were performed using analysis of variation and Tukey's method for multiple comparisons. Although American Society for Testing and Materials C 876 only specifies the measuring of half-cell potentials of uncoated reinforcing steel, credible half-cell potentials were also obtained for epoxy-coated rebar in this research. The results of the testing indicated that all of the factors except for cover thickness and spatial position have important impacts on half-cell potentials over the ranges of levels investigated in this research. Half-cell potential measurements became consistently less negative with increasing age and consistently more negative with increasing chloride concentrations and increasing temperature. With regard to the factor of treatment, the uncoated rebar had the most negative half-cell potential, followed by epoxy-coated rebar with rib scrapes, pliers strikes, end cuts, and full epoxy coatings, in that order. While these data indicate that a coating, even damaged, reduces the probability of corrosion when compared to uncoated rebar, the data also suggest that both the amount and distribution of the coating damage over the affected rebar influence corrosion. Given these research findings, bridge engineers and managers should have confidence in using half-cell potential testing for assessing the corrosion probability of reinforcing steel in concrete bridge decks. In decks with properties similar to those investigated in this research, variations in age, chloride concentration, temperature, and presence or condition of epoxy coating cause variation in half-cell potential readings consistent with the effects of these factors on corrosion. Therefore, the half-cell potential technique is recommended for assessing the probability of corrosion of reinforcing steel on bridge decks. Although the use of epoxy-coated reinforcement, even when damaged, reduces the probability of corrosion, care should still be taken to minimize any damage to the coating during shipping and field handling. Owners and contractors alike should establish appropriate inspection protocols and repair methods for epoxy-coated reinforcing steel used on bridge decks to ensure maximum service life.

<p>  </p> <p>During the construction of a bridge, more specifically a concrete bridge deck, there are sometimes defects in materials or workmanship, resulting in what is called a construction defect. These defects can have a large impact on the lifecycle performance of the bridge deck, potentially leading to more preventative and reactive maintenance actions over time and thus a larger monetary investment by the bridge owner. Bridge asset managers utilize prediction software to inform their annual budgetary needs, however this prediction software traditionally relies only on historical condition rating data for its predictions. When attempting to understand how deterioration of a bridge deck changes with the influence of construction defects, utilizing the current prediction software is not appropriate as there is not enough historical data available to ensure accuracy of the prediction. There are numerical modeling approaches available that capture the internal physical and chemical deterioration processes, and these models can account for the change in deterioration when construction defects are present. There are also numerical models available that capture the effect of external factors that may be affecting the deterioration patterns of the bridge deck, in parallel to the internal processes. The goal of this study is to combine a mechanistic model capturing the internal physical and chemical processes associated with deterioration of a concrete bridge deck, with a model that is built strictly from historical condition rating data, in order to predict the changes in condition rating prediction of a bridge deck for a standard construction case versus a substandard construction case. Being able to measure the change in prediction of deterioration when construction defects are present then allows for quantifying the additional cost that would be required to maintain the defective bridge deck which is also presented. </p>

Im Jahr 2021 befanden sich knapp 40.000 Brückenbauwerke im Netz der Bundesfernstraßen. Mit 86 % der Gesamtbauwerksfläche wurden Stahlbeton- beziehungsweise Spannbetonbrücken am häufigsten aus-geführt. Ein hoher Prozentsatz dieser Bauwerke entstand im Zeitraum von 1960 bis 1980. Die avisierte Nutzungsdauer dieser Brücken von 100 Jahren wird oftmals nicht erreicht, sodass die tragenden Struktu-ren im Schnitt nach 75 Jahren ersetzt werden müssen. Erste größere Reparaturen sind bereits nach 40 Jahren notwendig. Diese Faktoren führen dazu, dass die Baulastträger kurz- und mittelfristig eine Viel-zahl an Ersatzneubauten zu bewältigen haben. Jede Baumaßnahme im Zuge der Verkehrsinfrastruktur, insbesondere an essenziellen Strukturen wie Bücken, bedeutet einen Eingriff in den Verkehr und ist oft gleichbedeutend mit langen Stauzeiten. Mit dem Ziel, die Bauzeit zu verkürzen, gewinnt die Fertigteilbauweise an Bedeutung. Dabei kann ihr volles Potenzial entfaltet werden, wenn gänzlich auf Ortbeton verzichtet und der Vorfertigungsgrad auf annähernd 100 % maximiert wird. Das bietet neben der Bauzeitreduzierung auch die Vorteile einer hohen Fertigungsqualität, einem geringeren Material- und Personalaufwand auf der Baustelle sowie flexibleren Tragstrukturen. Eine Möglichkeit, um Bauteile kraftschlüssig und dennoch reversibel zu fügen, ist das trockene Verspannen mittels verbundlosen Spanngliedern. Die Drucknormalkraft aktiviert die Oberflä-chenreibung in den Kontaktfugen und verhindert das Auseinandergleiten der Module. Aufgrund der ho-hen Skalierbarkeit in der Fertigung durch immer wiederkehrende Bauteilgeometrien sind neben Brücken auch Windenergieanlagen ein relevanter Markt. Beide Bauwerksgruppen unterliegen vorwiegend nichtruhenden Belastungen, welche ermüdungsrele-vante Beanspruchungen im Kontaktbereich zwischen einzelnen Betonfertigteilen hervorrufen. Es ist not-wendig, die Beanspruchungscharakteristika sowie deren Auswirkungen auf die Kontaktoberflächen und die Betonmatrix im Fugennahbereich zu erforschen. Nur so können dauerhafte, ermüdungsresistente und sichere Bauwerke errichtet werden. Eine Betrachtung der Kontaktflächen ausschließlich auf der Bauteil-ebene ist unzureichend. Vielmehr spielen alle Gestaltabweichungen von der Bauteil- bis zur Mikroebene eine Rolle. Im Rahmen der Dissertation werden zunächst die kontaktmechanischen Grundlagen eruiert und auf den Beton übertragen. Gleichzeitig werden existierende Werkstoffmodelle recherchiert, um die nichtlinearen Eigenschaften des Kompositwerkstoffes zu beschreiben, die eigenen Versuche numerisch zu begleiten sowie deren Aussagekraft zu erweitern. Neben den phänomenologischen Daten steht die hochauflösende Kontaktflächendigitalisierung im Mittelpunkt der Untersuchungen. Durch vergleichende Betrachtungen vor und nach den Ermüdungsversuchen können Aussagen zur Oberflächen- und Materialdegradation ge-troffen werden. Weiterhin werden die digitalen Zwillinge einer randomisierten Finite-Elemente-Analyse zugeführt. Die eigenen Untersuchungen zeigen, dass zyklische Belastungen sowohl einen Einfluss auf den Coulombschen Haftreibungsbeiwert als auch die Kontaktsteifigkeit haben. Beide Parameter nehmen mit steigender Lastwechselzahl zu. Darüber hinaus weisen selbst sehr glatte Betonoberflächen eine relevante Welligkeit auf, die einen vollflächigen Kontakt verhindert. Daraus ergibt sich eine ungleichmäßige Kraft-übertragung, die in der Bemessung zu berücksichtigen ist.:1. Einleitung 1.1 Motivation und Zielstellung 1.2 Vorgehensweise 2. Vom Fertigteilbau zum modularen Bauen 2.1 Vorteile und Anwendungsgebiete 2.2 Artverwandte Brückenbauweisen 2.2.1 Querorientierte Bauteilfugen – Segmentbauweisen 2.2.2 Längsorientierte Bauteilfugen – Balkenreihen 2.3 Grundlagen der Mechanik von zyklisch beanspruchten Trockenfugen 3. Stand des Wissens zum Beton – Statische Eigenschaften, Ermüdung und Materialmodelle 3.1 Aufbau des Betons und einaxiale Materialeigenschaften 3.2 Ermüdung von Beton unter Druckschwellbeanspruchung 3.3 Beschreibung von Plastizität und Schädigung mit Hilfe der FEM 3.3.1 Grundlagen der Kontinuumsmechanik und Kinematik 3.3.2 Plastizität und Schädigung 3.3.3 Microplane-Theorie – Kopplung von Schädigung und Plastizität 3.4 Energetisches Modell zur Schädigungsevolution nach Pfanner 3.4.1 Definition der Arbeitslinie nach Pölling 3.4.2 Grundannahmen und Energiebilanz 3.4.3 Ermüdungsschädigung 4. Stand des Wissens zur Kontaktmechanik von Betonoberflächen 4.1 Allgemeines 4.2 Kontaktmodelle 4.2.1 Elastischer Kontakt 4.2.2 Plastischer Kontakt 4.2.3 Beton-Beton-Kontakt 4.3 Rauheit der Oberfläche 4.3.1 Mathematische Modelle zur Oberflächengenerierung 4.3.2 Messung und Digitalisierung realer Oberflächen 4.3.3 Oberflächenparameter 4.3.4 Erkenntnisse zu Oberflächenparametern von Beton 4.4 Kontaktfläche und Reibbeiwerte 4.4.1 Coulombsches Gesetz und relevante Einflussparameter 4.4.2 Haftreibungsbeiwerte von Beton – eine Literaturrecherche 4.4.3 Erkenntnisse zum Einfluss zyklischer Beanspruchung auf den Haftreibungsbeiwert 5. Normative Regelungen für vorgespannte Trockenfugen 5.1 Aktueller Stand 5.1.1 Normenüberblick und Fokus der vorliegenden Arbeit 5.1.2 Schertragfähigkeit der Fuge 5.1.3 Zusammenstellung der Nachweise im GZT und GZG 5.2 Fertigungstoleranzen und deren Relevanz bei Trockenfugen 5.3 Ableitung untersuchungsrelevanter Parameter 6. Eigene Untersuchungen 6.1 Experimentelles Untersuchungsprogramm 6.2 Numerische Simulation zur Bestimmung der Beanspruchungsgrößen 6.3 Experimentelle Untersuchungen – Versuchsregime 1 6.3.1 Gleiten vorgespannter Fugen unter zyklischer Belastung 6.3.2 Ermüdungsbedingte Stauchung in der Druckzone 6.3.3 Entwicklung des Haftreibungsbeiwertes bei zwischenzeitlicher Demontage 6.4 Experimentelle Untersuchungen – Versuchsregime 2 6.5 Auswertung der Streifenlichtscans 6.5.1 Vorbereitung der Rohdaten 6.5.2 Beurteilung der Rauheitsprofile anhand der Paramter Rp, Rv, Rz und W 6.5.3 Power-Spectral-Density-Analyse der Primärprofile 6.5.4 z-Ordinatenverteilung der Primärflächen vor und nach der zyklischen Last 6.6 Mikroskopie an Proben aus der Kontaktzone 6.7 Einordnung der experimentellen Untersuchungen 6.7.1 Zusammenfassung der experimentellen Ergebnisse aus Versuchsregime 1 6.7.2 Zusammenfassung der experimentellen Ergebnisse aus Versuchsregime 2 6.8 Betrachtungen zur statischen und zyklischen Festigkeit hinter Trockenfugen 6.8.1 Verknüpfung von Experiment, Numerik und Probabilistik 6.8.2 Ermittlung der Spannungserhöhungsfaktoren 6.8.3 Semiprobabilistische Untersuchung 6.8.4 Verifikation anhand statischer Zylinderdruckversuche mit und ohne Fuge 6.9 Untersuchung zur Querverteilung in modularen Überbauten 6.9.1 Allgemeines, Konzept und FE-Modell 6.9.2 Ergebnisse zur Querverteilung 7. Ergebnisdiskussion und Ingenieurmodelle 7.1 Vorschlag eines ganzheitlichen Ordnungssystems der Gestaltabweichungen 7.2 Verständnis der Kontaktmechanik in zyklisch beanspruchten Trockenfugen 7.3 Anpassungsvorschläge für bestehende Bemessungsansätze 7.3.1 Scherfestigkeit statisch und zyklisch beanspruchter Trockenfugen 7.3.2 Spannungsbasierte Nachweise im GZT und GZG 7.3.3 Spannkraftverluste infolge Setzungen im Kontaktbereich 7.3.4 Grenzwertempfehlungen für das Fugenklaffen im GZG und GZT 7.4 Anwendungsbeispiel I – Pilotbrücke Malschwitz 7.5 Anwendungsbeispiel II – Modulares Straßenbrückensystem 8. Zusammenfassung und Ausblick Literatur Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Anhang 1 – Messergebnisse Anhang 2 – Ergebnisse der Oberflächenscans Anhang 3 – Zwischenergebnisse der probabilistischen Untersuchung Anhang 4 – Fugenstatik des modularen Straßenbrückensystems

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