Längskraftabtragung auf Eisenbahnbrücken

Abstract

Beim Entwurf von Eisenbahnbrücken spielt die Wechselwirkung zwischen Gleis und Bauwerk eine maßgebende Rolle. Durch die lückenlose Verlegung der Schiene über längere Tragwerke führen Bewegungen des Überbaus infolge Temperatur, Langzeitverhalten des Betons sowie vertikaler und horizontaler Verkehrslasten zu einer zusätzlichen Beanspruchung der ohnehin schon stark belasteten Schiene. Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit müssen daher die in der Schiene auftretenden Kräfte begrenzt werden. Das zu verwendende Rechenmodell sowie die zu führenden Nachweise und die dazugehörigen Grenzwerte sind europaweit im Eurocode EN 1991‐2, Kapitel 6.5.4 geregelt. In Deutschland gilt zusätzlich die DB‐Richtlinie 804.3401. In der praktischen Anwendung kommt es jedoch immer wieder zu Fragen hinsichtlich des Hintergrunds der Modellannahmen sowie der Herkunft der Grenzwerte und der fallbezogenen Anpassung derselben. Die aktuellen Regelungen sind geprägt durch eine lange historische Entwicklung, die vorrangig auf Untersuchungen in Deutschland basiert. Im folgenden Teil 1 des Beitrags sollen die Geschichte des lückenlosen Gleises und die Entwicklung der Betrachtung des Zusammenwirkens zwischen Schiene und Brücke vorgestellt werden. Zusätzlich werden das Modell und die Annahmen, auf denen es beruht, präsentiert. Im Teil 2 werden dann die Hintergründe des Nachweises und der zugehörigen, im Regelwerk verankerten Grenzwerte erläutert. Track‐bridge‐interaction – Part 1: historical development and model In order to guarantee improved driving dynamics and comfort for railway passengers, it is common today to weld rails to a continuously track. However, viaducts constitute singularities in the railway substructure. Under thermal variations, creep, shrinkage, train passage and braking, the bridge structure deforms and leads to additional solicitation of the rail. The track‐bridge interaction becomes a decisive criterion in railway bridge design. The forces in the rail must be limited in order to guarantee the safety of the traffic. The calculation model as well as the verification schema is regulated in the Eurocode EN 1991‐2, chapter 6.5.4 and in Germany additionally in the Richtlinie 804. However, the backgrounds of the model assumptions and of the stress limits, which are necessary for the understanding of the calculations, are very poor documented. In the part 1 of this article, the history of the continuous welded rail and the development of the investigation of track‐bridge interaction effects will be presented. Additionally, the model as well as the assumptions for the calculation will be presented. In the part 2, the backgrounds of the verification procedure and of its limits will be explained.

Zwiększenie poziomej sztywności w celu wyeliminowania konieczności montażu przyrządów wyrównawczych

“…Podkreślono, że możliwe jest zrezygnowanie z budowy przyrządów wyrównawczych jeżeli naprężenia w szynach nie przekroczą wartości granicznych. Ta tematyka jest od wielu lat przedmiotem licznych prac badawczych [2,3] i zawarta została w przepisach UIC [6], które były podstawą do zapisów zawartych w PN-EN 1991-2 [5]. Poniżej zostanie przedstawiony przykład modelowania oraz obliczeń współpracy toru i konstrukcji zbudowanego mostu, dla którego początkowo zaprojektowano przyrządy wyrównawcze.…”

Zulässige Schienendruckkräfte für den Nachweis der Gleis‐Tragwerks‐Interaktion bei Fester Fahrbahn

“…Am Anfang des 20. Jahrhunderts war die Charakterisierung des Stabilitätsversagens des Gleises unter Druckkräften durch Versuche und theoretische Untersuchungen schon der Schlüssel zur Etablierung des lückenlosen Gleises als Regelbauart [1]. In den 1980er‐Jahren wurde die Theorie durch weitere Untersuchungen für den modernen Schotteroberbau kalibriert, woraus eine zulässige zusätzliche zentrische Längsdruckspannung für die Interaktionseffekte infolge des Längskraftabtrags auf Brücken (Gleis‐Tragwerks‐Interaktion) von 72 MPa abgeleitet wurde [2], wobei dieser Wert empirisch erfasste Sicherheitszuschläge enthält [3].…”

“…Im Vergleich zur Verlegung auf dem Damm erfährt die Schiene deshalb auf Brücken eine größere Beanspruchung. Der Betrag der zusätzlichen Schienenspannungen muss zur Sicherung der Integrität des Fahrwegs und zur Gewährleistung einer sicheren Betriebsführung beschränkt werden [1,2].…”

Nonlinear Finite Element Analysis of Continuous Welded Rail–bridge Interaction: Monitoring-Based Calibration

“…In Ruge et al (2009aRuge et al ( , 2009b, the focus is placed on stresses additional to those arising from seasonal temperature changes due to the sudden change in the coupling stiffness between track and bridge during the traversing of trains. The history of CWR and the development of the investigation of track-bridge interaction effects as well as the background to the procedure for evaluating additional rail stresses are also presented in Wenner et al (2016aWenner et al ( , 2016b. A detailed study of wheel-rail interaction was performed by Cazzani et al (2016).…”