Forschung an Bauteilen der alten Rheinbrücke Leverkusen: I) Detektion (insbesondere Schweißnahtprüfung)

Die Rheinbrücke Leverkusen überführt die A 1 nördlich von Köln über den Rhein. Die Brücke von 1965 musste aufgrund der gestiegenen Verkehrsbeanspruchung durch einen Neubau ersetzt werden. Das erste Teilbauwerk der neuen Brücke wurde am 4. Februar 2024 dem Verkehr übergeben. Daraufhin konnte der Rückbau der alten Brücke erfolgen. Das ehemalige Bauwerk wurde 1965 zunächst mit zwei Fahrstreifen zzgl. Seitenstreifen je Fahrtrichtung eröffnet. Bereits 1968 erfolgte der Ausbau zur dreistreifigen Verkehrsführung je Fahrtrichtung. Bei der Rheinbrücke Leverkusen handelte es sich um eine Schrägseil-Brücke in Mittelträgerbauweise aus Stahl. Die Längssteifen der orthotropen Fahrbahnplatte wurden in Form von Sektkelchprofilen ausgebildet. Gemäß den normativen Regelungen in den einschlägigen Regelwerken war zum Planungszeitpunkt kein rechnerischer Ermüdungsnachweis vorgeschrieben. Bereits in den 1970er Jahren traten ersten Schäden im Bereich der orthotropen Fahrbahnplatte auf. Nachdem nach Instandsetzung der Schäden weitere Risse entstanden wurden im Jahr 1990 konstruktive Änderungen durch Freischnitt vorgenommen, welche die Schadensentwicklung eindämmten. Festgestellte Schäden im Zuge der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 wurden laufend instandgesetzt. 2007 wurden bei einer solchen Prüfung erste Schäden am Querträgersystem festgestellt, wodurch seitdem regelmäßig Sonderprüfungen durchgeführt wurden. Die Schäden nahmen stetig zu und 2011 wurde die Schadensbildung an Quer- und Hauptträgersystem festgestellt. Von der Feststellung des ersten Schadens bis zum Rückbau der alten Brücke wurde die Rheinbrücke Leverkusen stetig instandgesetzt und ertüchtigt. Seit 2004 wird seitens BASt im Bereich Verstärkung von Stahlbrücken geforscht und zahlreiche Projekte zur Nachrechnung, Prüfung und Verstärkung von Stahlbrücken folgten. So wurden beispielsweise auch die Schadenskategorien 1 bis 4 entwickelt. Die Schäden welche im Laufe der Jahre aufgetreten sind, konnten auf verschiedene Schadensursachen zurückgeführt werden: Das Material, welches im Bau der Rheinbrücke Leverkusen zum Einsatz kam, weist innere Materialfehler auf. Es ist bekannt, dass solch fehlerhaftes Material auch bei anderen Brücken zum Einsatz kam. Zudem ist die Konstruktion auf Grundlage der damaligen Regelungen nicht ausreichend ermüdungssicher. Hier spielt die stetige Erhöhung des Verkehrsaufkommens, insbesondere die Zunahme des Schwerverkehrs, eine entscheidende Rolle. Mit dem Erlass zum Neubau 2016 entstand die Idee, Bauteile der alten Rheinbrücke für Forschungszwecke zu sichern, um weitere Erkenntnisse zu gewinnen, da sich die bei der Leverkusener Rheinbrücke aufgetreten Probleme bei ähnlichen Brücken dieser Zeit wiederholen werden. Im BASt-Projekt FE 15.0634 „Nutzung von Bauteilen der Rheinbrücke Leverkusen für Forschungszwecke“ wurden maßgebliche Voraussetzung für die Planung, Vergabe und Durchführung zielgerichteter Untersuchungen erarbeitet. Hierbei wurden die entsprechenden Bauteile identifiziert und drei Hauptthemen adressiert: I) Detektion, II) Reparatur, III) Verstärkung. Das im vorliegenden Text beschriebene Vorhaben widmet sich dem ersten Projektteil I) Detektion. Im Zuge des Rückbaus der alten Brücke wurden die untenstehenden Bauteilgruppen sichergestellt. Je nach Bauteilgruppe liegen beschichtete bzw. bereits freigestrahlte Bauteile vor. Die nachfolgenden Bauteilgruppen eignen sich hierbei für Untersuchungen im Bereich Schadensdetektion, insgesamt werden für diesen Projektteil 16 Bauteile zur Verfügung gestellt. Im Bereich der Bundesfernstraßen gibt es einige Brücken, bei denen sich ebenfalls die aufgezeigten Probleme andeuten. Mit den Ergebnissen aus der Projektreihe erhalten die beteiligten Personen wertvolle Arbeitshilfen, um effiziente Lösungen für diese Bauwerke zu entwickeln.