Zur Einspannwirkung von Eisenbahngleisen

Abstract

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...

Vereinfachte Simulation von Zugüberfahrten

“…In [6,[14][15][16] wurde gezeigt, wie sich die Einspannwirkung von über die Brückenenden hinausgehenden Gleisen (Bild 4a) anhand zusätzlicher Drehfedern an den x L L c…”

“…Die Beiträge der bei WiB-Brücken üblichen Elastomerlager sind vernachlässigbar gering [7]. In [6,14,15] an den Auflagern vernachlässigbar gering. Die entsprechenden n 0 -Berechnungswerte der genannten DB-Messkampagne sind in [15,16] zu finden.…”

“…In Bild 2 sind die unter Berücksichtigung der Drehfedern bei Annahme einer Verdrehung um die Lagerebene (Bild 5a) ermittelten n 0 -Werte eingetragen, die im Vergleich zu den höheren Messwerten noch immer auf "der sicheren Seite" sind [6,14,15]. In [14] System mit schwimmendem Lager [15] Definition of axis of system rotation: a) system with fixed support, b) system with floating support [15] H. Bigelow …”

“…[6,[14][15][16] haben einen positiven Einfluss auf die Systemsteifigkeit, was im Vergleich zum rein gelenkigen System zu geringeren Durchbiegungen und zu höheren Biegeeigenfrequenzen führt. Dennoch ist die Einspannwirkung klein genug, dass sich die Durchbiegung in Feldmitte infolge einer wandernden Last durch die halbsinusförmige Näherungslösung darstellen lässt.…”

Zur Einspannwirkung von Eisenbahngleisen

“…n 0 = 3,1 Hz, der Messwert beträgt n 0 = 3,5 Hz; bei der EÜ Glückaufstraße betragen die Berechnungswerte n 0 = 6,3 Hz bzw. n 0 = 7,1 Hz und der Messwert n 0 = 9,4 Hz [5][6][7][8].…”