Zum Einfluss baulicher Randbedingungen auf das dynamische Verhalten von WIB‐Eisenbahnbrücken

Rauert, Tim

doi:10.1002/stab.201290004

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“…Dabei wurden aus den Ausschwingvorgängen der unbelasteten Bauwerke im Anschluss an Zugüberfahrten die ersten Biegeeigenfrequenzen n 0 sowie Dämpfungswerte ermittelt. In [6] sind die gemessenen Werte den nach [4, 5] berechneten Werten gegenübergestellt worden. Es zeigten sich erhebliche Unterschiede, wie in Bild 1e und Tab.…”

Section: Gegenüberstellung Berechnung Und Messungunclassified

“…(11)) waren vor allem bei kurzen Spannweiten deutlich geringer und in einer Größenordnung, in der sich Resonanz nicht vereinfacht ausschließen ließ. In [6, 7] wurden verschiedene Möglichkeiten diskutiert, die Mitwirkung baulicher Randbedingungen zum dynamischen Verhalten der Brücken rechnerisch zum Ansatz bringen zu können, beispielsweise die Mitwirkung der Randkappen. Eine Berücksichtigung der Schienen im Dammbereich erfolgte damals nicht, es wurde lediglich die Mitwirkung der Schienen auf der Brücke untersucht, welche besonders bei längeren Brücken nur einen geringfügigen Beitrag zur Systemsteifigkeit hat.…”

Section: Gegenüberstellung Berechnung Und Messungunclassified

“…Es zeigt sich ein deutlicher Einfluss der Schieneneinspannwirkung und damit verbessert sich die Vorhersage der ersten Biegeeigenfrequenz deutlich. Geradewohl unterstreicht der z. T. immer noch signifikante Unterschied zu den jeweiligen Messergebnissen die Notwendigkeit der Berücksichtigung der Mitwirkung weiterer baulicher Randbedingungen, [6, 7, 9].…”

Section: Gegenüberstellung Berechnung Und Messungunclassified

“…Es folgt eine Gegenüberstellung mit nach bisherigem Stand der Technik für gelenkige Einfeldträger ermittelten Werten sowie Messwerten, die aus dem Ausschwingvorgang nach einer Zugüberfahrt ermittelt worden sind. Als Datenbasis dienen in diesem Fall im Rahmen einer DB‐Messkampagne [6, 7] untersuchte WiB‐Brücken mit Schotterbett. Die Gleise der untersuchten Brücken bestehen aus UIC 60‐Schienen (neue Bezeichnung: 60 E 1).…”

Section: Introductionunclassified

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Zur Einspannwirkung von Eisenbahngleisen

et al. 2016

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1 Einleitung Im Rahmen des FOSTA Forschungsprojekts P941 [1] ist das dynamische Verhalten von kurzen und mittelweit gespannten Einfeldträgerbrücken in Stahl-bzw. Stahlverbundbauweise untersucht worden. Dabei wurden messtechnische Untersuchungen an zwei Walzträger-in-Beton-(WiB-)Brücken, einer Preflexbrücke, einer VFT-WiB-Brücke [2] und einer Stahlbrücke in Trogbauweise [3] durchgeführt. Es wurden komplexe und vereinfachte numerische Modelle der untersuchten Brücken erstellt und anhand der Messergebnisse kalibriert. Es hat sich dabei herausgestellt, dass sich das Biegeschwingverhalten der untersuchten WiB-Brücken und der Preflexbrücke sehr gut mit ebenen Balkensystemen mit zusätzlichen Drehfedern an den Auflagern (z. B. Bild 1c) abbilden lässt. Es konnten sehr gute Übereinstimmungen der jeweiligen ersten drei Biegeeigenfrequenzen der kalibrierten Modelle mit den zugehörigen Messergebnissen erzielt werden. Dazu wurden die Biegesteifigkeiten EI und die Drehfedersteifigkeiten c ϕ so lange variiert, bis eine minimale Tragfähigkeits-und Gebrauchstauglichkeitsnachweise von Eisenbahnbrücken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr erfordern in der Regel einen Vergleich zwischen relevanten Eigenfrequenzen des Überbaus und Frequenzen aus der periodischen Belastung durch überfahrende Radsätze. Werden die Eigenfrequenzen des Bauwerks rechnerisch bestimmt, hängt die Qualität der Ergebnisse von den in der Modellierung getroffenen Annahmen ab, z. T. entstehen so starke Diskrepanzen zwischen berechneten und realen Eigenfrequenzen. Obwohl der Beitrag der über die Brückenenden hinausgehenden Gleise zur Systemsteifigkeit bekannt ist und sich im Modell über nichtlineare Längsfedern zwischen Gleis und Oberkante Tragwerk bzw. zwischen Gleis und Dammbereich abbilden lässt, wird in der Praxis oft das Modell eines gelenkigen Einfeldträgers gewählt. In diesem Beitrag werden zunächst horizontale Ersatzfedersteifigkeiten zur Abbildung des Dammbereichs mit Schotterbett hergeleitet, aus denen sich entsprechende Drehfedersteifigkeiten am Auflager ergeben. Bei der Modellierung von Einfeldsystemen mit Balken-oder Plattenelementen ist eine Berücksichtigung der Einspannwirkung über Drehfedern an den Auflagern möglich. Weiterhin wird eine Methode zur Ermittlung der ersten Biegeeigenfrequenz n 0 einer Brücke unter Berücksichtigung von Drehfedern an den Auflagern für den vereinfachten Resonanznachweis vorgestellt. Die Anwendung des Verfahrens wird an realen WiB-Brückenbauwerken mit Schotteroberbau gezeigt. Dabei werden berechnete und gemessene n 0 -Werte den jeweiligen Grenzfrequenzen für den vereinfachten Resonanznachweis für Einfeldbrücken mit örtlichen Höchstgeschwindigkeiten bis 200 km/h gegenübergestellt. Restraining effects of railway tracks on fundamental frequencies of single-span bridgesCapacity and serviceability design of high-speed railway bridges often requires comparison of relevant eigenfrequencies of the superstructure to frequencies resulting from periodic excitation by crossing axles. If the eigenfrequencies are calculated, quality of re...

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Section: Gegenüberstellung Berechnung Und Messungunclassified

Section: Introductionunclassified

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Zur Einspannwirkung von Eisenbahngleisen

et al. 2016

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“…gemäß Bemessungsvorgabe angesetzten dynamischen Eigenschaften signifikant von den tatsächlichen gemessenen Werten abweichen. Die erste Eigenfrequenz wird rechnerisch um mindestens 25 % unterschätzt, die Systemdämpfung ist in Wirklichkeit höher, als nach Norm anzusetzen, siehe hierzu [46]. Weitere Beispiele dafür, dass rechnerisch ermittelte Eigenfrequenzen von kurzen und mittelweit spannenden Brücken häufig deutlich niedriger sind als die tatsächlich vorhandenen Werte sind z.B.…”

Section: Problemstellungunclassified

Zum Einfluss baulicher Randbedingungen auf das dynamische Verhalten von WIB‐Eisenbahnbrücken

et al. 2010

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On the influence of constructional elements on the dynamic behaviour of filler beam railway bridges -Part 1: Introduction and measurements on filler beam bridges. Enhancements of the European railway system are amongst other things mainly characterized by increased usage of high speed trains and significantly raised operating speeds. To predict effects of train loading on railway bridges for a dynamic design adequately, knowledge of the system's significant dynamic characteristics is required. Only this ensures that resonance effects, which generally cannot be screened out for high speeds, can be covered analytically by reliable values. Measurements especially carried out on filler beam bridges have shown though that a realistic estimation of eigenfrequencies of bridges is difficult. Actual values and measured ones differ significantly in many cases. In particular non-consideration of structural constraints is seen as reason for this, given that they have an immense effect on a bridge's stiffness and damping characteristics. This first part of the contribution gives a brief survey on the dynamics of high-speed railway bridges. Furthermore results from measurements on filler beam railway decks are presented. In the forthcoming second part of the contribution the influence of particular constructional elements on the dynamic behaviour of filler beam bridges is investigated, supported by numerical studies. Finally the main outcomes are discussed and proposals for an improved dynamic bridge design are made. Einführung 1.WIB-Eisenbahnbrücken

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Dynamische Verformungsmessungen an Eisenbahnbrücken mittels Mikrowelleninterferometrie

et al. 2016

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Die Neubewertung bestehender Brückenbauwerke hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit stellt oft ein Problem für Bauingenieure dar. Im Eisenbahnwesen ist aktuell eine Tendenz zu immer schnelleren und schwereren Fahrzeugen mit innovativen Achsanordnungen zu verzeichnen, welche sich von den zur Zeit der Bemessung der Brücken anzunehmenden Fahrzeugtypen wesentlich unterscheiden können. Dies führt zu Abweichungen von dem bei der Bemessung angesetzten Anre-gungsfrequenzspektrum und somit zur Notwendigkeit einer erneuten numerischen Resonanzuntersuchung der zu befahrenden Brückenstrukturen. Darüber hinaus erfordern beispielsweise die in den letzten Jahren bei der Deutschen Bahn AG (DB) ergriffenen Maßnahmen zum Ausbau des Hochgeschwindigkeitsstreckennetzes ebenfalls eine neue Beurteilung des dynamischen Strukturverhaltens von Brückenbauwerken, denn die Netzerweiterung setzt größtenteils Ertüchtigungen vorhandener Strecken mit dem Ziel der Anhebung zugelassener Betriebsgeschwindigkeiten und somit Änderungen der Anregungsfrequenzen voraus. Hierbei ergibt sich die große Herausforderung für den Bauingenieur, ein möglichst realitätsnahes Berechnungsmodell zu erstellen, das vor allem in der Lage sein muss, die wesentlichen dynamischen Systemeigenschaften realistisch abzuschätzen. Die terrestrische Mikrowelleninterferometrie ist ein im Bauwe sen noch wenig bekanntes Messverfahren, das die berüh rungslose Erfassung von Verformungen einer Struktur mit einer Genauigkeit bis in den Submillimeterbereich und einer Abtast rate von bis zu 4 kHz ermöglicht. Darüber hinaus bietet die Mikrowelleninterferometrie die Möglichkeit, das Bewegungs verhalten mehrerer Punkte entlang eines Profils zeitsynchron zu beobachten. Aufgrund der hohen Messrate kann auch die dynamische Strukturantwort aufgezeichnet werden, die unmit telbar zur Ableitung modaler Strukturkennwerte (Eigenfrequen zen, Dämpfungsmaße) genutzt werden kann, während die Entfernungsauflösung die direkte Ermittlung von Eigenformen ermöglicht. Dieser Beitrag gibt eine kurze Einführung in die Funktionsweise des Messverfahrens und erläutert Randbe dingungen und Grenzen der Messmethode hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit bei dynamischen Messungen an Eisenbahn brücken. Die Erkenntnisse wurden anhand umfangreicher und systematischer experimenteller Untersuchungen in Zusammen arbeit mit der Deutschen Bahn AG gewonnen. Hieraus wurde eine Bewertungsmatrix erstellt, die die Eignung der Mikrowel leninterferometrie für unterschiedliche bahnspezifische Mess aufgaben an Baustrukturen veranschaulicht. In Teil 2 werden ausgewählte Messergebnisse im Vergleich mit konventionellen Messverfahren und dynamischen Strukturberechnungen gezeigt, die an Eisenbahnbrücken ermittelt und zur Validierung des Messverfahrens genutzt wurden. Dynamic measurements of railway bridge displacements through microwave interferometry -Part 1: measurement methodThe microwave interferometry is a rather new measuring tech nique, yet littleknown in civil engineering applications. It allows the noncontact acquisi...

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Zum Einfluss baulicher Randbedingungen auf das dynamische Verhalten von WIB‐Eisenbahnbrücken

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Zur Einspannwirkung von Eisenbahngleisen

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Dynamische Verformungsmessungen an Eisenbahnbrücken mittels Mikrowelleninterferometrie

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