Fazit
Die Untersuchung führt zu dem Ergebnis, dass die angewandte Messmethodik durchaus eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung von Dämpfungsparametern erreichen kann. Dabei legt die Genauigkeitsanalyse nahe, dass mit einer Messdauer von 30 Minuten bis zwei Stunden ein guter Kompromiss aus Wirtschaftlichkeit und Genauigkeit erzielt werden kann.
Auch zeigt sich, dass bei zu eng beieinanderliegende Schwingungsfrequenzen eine Berechnung der Dämpfungsparameter einzelner Schwingungen kaum möglich ist. Abhilfe schafft hier nur eine längere Messdauer, da so das zur Berechnung genutzte Frequenzband schmaler gewählt werden kann. Als Beispiel kann die vertikale Schwingung bei 1,5 Hertz der Dawtaschen-Brücke genannt werden. Diese ist erst unter Verwendung des sechsstündigen Messintervalls eindeutig zu bestimmen. Dies resultiert leider in sehr langen Rechenzeiten.
Da sich teilweise große Differenzen an unterschiedlichen Messzeitpunkten ergeben, sollte eine Abweichung jedoch erst dann als Signifikant im Sinne von „Könnte auf Schäden hinweisen“ eingestuft werden, wenn der Dämpfungswert stark abweicht. Einen entsprechenden Rahmen festzulegen wäre nach Rücksprache mit einem Fachmann für Baustatik empfehlenswert, da dieser über das nötige Fachwissen verfügt, um die aufgezeichneten Differenzen hinsichtlich ihrer Signifikanz einzuordnen. Als mögliche Ursache der Differenzen kommen äußere Umstände, wie beispielsweise Temperaturschwankungen innerhalb des Bauwerkes in Frage, die zu Spannungen und folglich einer Änderung des Schwingungs- und damit auch des Dämpfungsverhaltens führen. Besonders der Einfluss von einseitiger Sonneneinstrahlung sollte in Betracht gezogen werden. Das gleichzeitige Aufzeichnen der Temperaturen an den jeweiligen Bauabschnitten während eines langen Messintervalls bietet sich zur Untersuchung dieses Zusammenhanges an.
Wie die Analyse der Eigenformen zeigt, war die Verteilung der Schwingungssensoren nicht optimal gewählt. Betrachtet man den untersuchten Brückenabschnitt, dann wird deutlich, dass die beiden äußeren Sensoren genau auf Höhe der Träger platziert wurden, während der mittlere Sensor mittig dazwischen positioniert war. Die beiden verbliebenen Sensoren lagen jeweils zwischen äußerem und mittlerem Sensor. Zusammengefasst sind die Aufstellungen bei 0%, 25%, 50%, 75% und 100% der Tragweite. Die beiden typischen Eigenformen 1 und 2 sind so jedoch kaum erfassbar, da sie an den Stellen 0% und 100% keine Auslenkung verzeichnen. Bei Eigenform 2 gilt dies ebenso für die Stelle 50%. Besser wäre es die Sensoren bei 12,5%, 37,5%, 62,5% und 87,5% zu positionieren, sodass sämtliche Sensoren möglichst relevante Daten erfassen können.
Letztlich fielen während der Nutzung der bereitgestellten RDT-Software einige Probleme auf, die in einer neueren Version möglicherweise gelöst werden können. So erwiesen sich die berechneten Dämpfungswerte oft als inkonsistent. Die kleinste Änderung eines Eingangsparameters, beispielweise die Änderung der Standardabweichung um 0,1, führt oftmals zu einem gänzlich anderen Ergebnis. Dadurch ist es zwingend erforderlich möglichst viele Kombinationen durchzutesten, da nur so vermeintlich zufällige Ausreißer gefunden werden können.
Dies führt allerdings unweigerlich zum nächsten Problem: Der teils sehr langen Berechnungsdauer. Abhängig von der Menge der in die Berechnung einfließenden Werte, kann die Rechendauer bis zu mehreren Minuten dauern. Bedenkt man hierbei, dass die optimal passenden Parameter nur durch Ausprobieren ermittelt werden können, so ergeben sich teils stundenlange Wartezeiten, wobei jede Änderung der Eingangsparameter manuell erfolgt. Es muss folglich über den ganzen Zeitraum hinweg, beispielsweise eine Stunde, alle paar Minuten eine Zahl abgeändert und die Berechnung neu angestoßen werden.
Ausblick
Da die Auswertung zwar eine hohe Präzision bei der Bestimmung von Dämpfungsparametern innerhalb eines Messzeitraumes ergab, jedoch ebenso eine relativ große Streuung zwischen unterschiedlichen Messzeiträumen, kann nicht mit Sicherheit festgestellt werden, ob die ermittelten Differenzen als signifikant zu bewerten sind. Optimal wäre es, die Untersuchung an einer abrissreifen Brücke durchzuführen, welche erst mehrmals in intaktem Zustand untersucht wird. Anschließend werden der Brücke Schäden zugefügt und die Messungen wiederholt. Dies würde es ermöglichen, den Einfluss der fehlerhaften Bausubstanz zu ermitteln. Um dies zu simulieren, würde sich der Bau eines Brückenmodells eignen, welches wieder im intakten Zustand und nach dem Zufügen eines Schadens untersucht wird.
Dadurch, dass die RDT-Software nur einen Prozessorkern zur Berechnung verwendet, ließen sich die zuvor angesprochenen Probleme durch eine Optimierung des Programmes auf mehrere Prozessorkerne minimieren. Der für diese Abschlussarbeit verwendete Prozessor könnte so mit bis zu zehnfacher Leistung arbeiten, da die Rechenleistung bei Nutzung aller 16 logischen Kerne etwa um diesen Faktor steigt. Die Berechnungsdauer fiele entsprechend um das zehnfache geringer aus.
Außerdem wäre eine Funktion vorstellbar, die mehrere zuvor festgelegte Berechnungen auf einmal anstößt. So wäre es möglich, beispielsweise die Standardabweichungen 1,5 bis 2,5 in Schritten von 0,1 zu berechnen, ohne nach jedem Berechnungsschritt eine manuelle Eingabe zu erfordern. Dies wäre in gleichem Maße für den gewählten Zeitausschnitt denkbar. Anschließend können die errechneten Dämpfungsparameter direkt verglichen werden, ohne dass jeder Zwischenschritt, wie bisher, manuell abgespeichert werden muss. Auf diese Weise würde sich zwar die eigentliche Berechnungsdauer nicht reduzieren, es könnte jedoch während der Berechnung bereits anderen Aufgaben erledigt werden.