Inspection and maintenance of concrete bridges is a major cost factor in transportation infrastructure IntroductionDeterioration processes can reduce the reliability and the safety of engineering structures. Knowledge of the actual condition of the structure is therefore essential in order to comply with element and system target reliabilities (see [1][2][3]). Inspections and structural health monitoring are effective means of acquiring information on the actual condition of an ageing structure and should be utilized to reduce the uncertainty in engineering models and, ultimately, to optimize the management of deteriorating structures. This task is ideally carried out through a Bayesian analysis approach [4][5][6][7][8].As most deterioration processes are spatially distributed in structures and the deterioration progress at different locations in a structure is correlated, such an analysis should be performed considering the structure as a whole (e.g. [9][10][11][12]). However, the integral assessment of spatially distributed deterioration is computationally demanding, and novel computational strategies are required for probabilistic assessment and Bayesian updating of spatial deterioration [13,14]. Ultimately, the modelling approach and the computational methods should lead to software that can be used by engineers who are not experts in reliability analyses. Only in this way can Bayesian methods enhance the integrity management of ageing structures in practice.This paper describes an approach in which the uncertain system deterioration state of an ageing concrete structure is described by a Dynamic Bayesian Network (DBN) model of the underlying stochastic deterioration processes. This approach was motivated by the work of Straub [15] and Qin and Faber [16]. DBN models provide a computational framework that enables the evaluation of the joint distribution function of the system deterioration state based on the prior stochastic model and, in particular, Bayesian updating of the joint distribution function of the system deterioration state with observations of the underlying deterioration process, i.e. inspection and monitoring results.To prove the concept, the approach is implemented in a software prototype employing a DBN model of chloride-induced reinforcement corrosion, which can approximate the spatial correlation of the corrosion process. The prototype is applied to assess and update the deterioration state and structural reliability of a single-cell prestressed concrete box girder. This construction type is typical of long, multi-span highway bridges in Germany. However, the general solution strategy applies to all common concrete bridge structures.Section 2 gives an overview of the underlying system model. The deterioration model and the structural capacity model are described in more detail in sections 3 and 4. The implementation of the prototype is briefly described in section 5. A case study applying the prototype is summarized in section 6. System modelTo model the deterioration state, the box girder i...

Realitätsnahe Verkehrslastansätze für die Nachrechnung der Gänstorbrücke über die Donau Stichworte objektspezifisches Verkehrslastmodell, Bestandsbrücken, Objektbezug, Brückennachrechnung, Verkehrssimulation, Verkehrsmessung, Bauwerksmessung Realistic traffic load models for reassessment of Gänstor Bridge over the Danube The Gänstor Bridge over the Danube erected in 1950 is a historical bridge structure, connecting the two cities of Ulm and Neu-Ulm. Due to increasingly occurring deficiencies and damages on the structure throughout its previous service life, extensive measures regarding structural reassessment and evaluation have been initiated. An object specific evaluation of traffic load models serves as an important element in this concept. For this purpose, realistic modelling of the actual traffic load demands is performed by means of precise object reference regarding traffic and structure. Monitoring of local traffic on the bridge to analyze local traffic characteristics has been performed. The findings serve as input for numerical simulations performed subsequently to model traffic loading on the bridge for different scenarios of traffic routing. Results from these simulations allow for an evaluation of actual traffic loading, and hence a validation of load models considered in bridge reassessment. Additional verification of results is obtained by comparison with simultaneously detected and belatedly provided monitoring data from strain gauges applied to some of the tendons of the structure.

AllgemeinesBei der Nachrechnung bestehender Straßenbrücken auf Grundlage der aktuellen Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie) [1,2] zeigen sich bei vielen Bauwerken teilweise erhebliche rechnerische Defizite für maßgebende Nachweise. Hauptur sachen hierfür sind die Altersstruktur des Brückenbestands, das seit der Errichtung der Bauwerke stetig angestiegene Schwerverkehrsaufkommen sowie die Fortschreibung der technischen Regelwerke. Im Rahmen eines Forschungsprojekts [3] zeigte sich anhand der systematischen Auswertung von insgesamt 146 seit der Einführung der Nachrechnungsrichtlinie durchgeführten Nachrechnungen einer repräsentativen Auswahl des Bestands an Spannbeton-und Stahlbetonbrücken, dass sich lediglich etwa 20 % der Bauwerke in den Stufen 1 und 2 der Nachrechnungsrichtlinie (davon nur 2,7 % in Stufe 1) vollständig nachweisen lassen und bei etwa 2/3 der untersuchten Tragwerke starke oder massive rechnerische Defizite vorliegen. Um diese Defizite aus der Brückennachrechnung zu beheben, werden in vielen Fällen Instandsetzungs-, Verstärkungs-oder sogar Ersatzneubau-maßnahmen erforderlich, die einen hohen Einsatz an Finanzmitteln und Ressourcen nach sich ziehen. Zudem führen solche Maßnahmen, vor allem auf stark befahrenen Streckenabschnitten, zu Beeinträchtigungen des Personen-und Güterverkehrs, verbunden mit entsprechenden zusätzlichen externen Kosten und Emissionen. Um die erforderlichen baulichen Maßnahmen zu reduzieren und den vorhandenen Verkehr möglichst lange und stö rungsfrei auf den bestehenden Bauwerken zu belassen, wird derzeit vor allem in Einzelfällen mit verfeinerten Tragwerksanalysen gemäß Stufen 3 und 4 der Nachrechnungsrichtlinie sowie über Forschungsvorhaben zur wirklichkeitsnahen Beschreibung relevanter Tragmechanismen (insbesondere für Querkraft, vgl. z. B. [4-6]) versucht, den vorhandenen Tragwiderstand der Brückenbauwerke genauer zu bestimmen und so zusätzliche Trag reserven in der Nachrechnung zu berücksichtigen. Zusätzliche Potenziale bestehen jedoch noch auf der Einwirkungsseite durch eine realitätsnahe Abbildung der tatsächlichen Verkehrseinwirkungen (vgl. z. B. [7, 8]). Diese Potenziale fußen in der Tatsache, dass Tragwerksbeanspruchungen infolge Straßenverkehr immer "objektspezifisch" sind, Die Definition und Kalibrierung von Verkehrslastmodellen erfolgt in der Regel auf Beanspruchungsniveau, entsprechend wird der Verkehrslastansatz bestimmt durch die Charakteristik des Verkehrs sowie vom untersuchten Brückenbauwerk selbst. Ausgehend von universellen Lastansätzen, wie sie von Normen und anderen Regelwerken für den allgemeinen Gebrauch in der Ingenieurspraxis angegeben werden und für die Anwendung beim Neubau von Brücken auch sinnvoll sind, lassen sich für die Brückennachrechnung durch einen konkreten Objektbezug bezüglich Tragwerk und Verkehr zusätzliche Potenziale auf der Lasteinwirkungsseite durch eine realitätsnahe Abbildung der Verkehrseinwirkungen aktivieren. Durch eine geschlossene Vorgehensweise können somit objektspezifische Verk...

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