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TRB Annual Meeting

Laengskraftabtragung auf Eisenbahnbruecken. Teil 1: Geschichtliche Entwicklung und Modellbildung. Teil 2: Hintergruende des Nachweises

Track-bridge-interaction. Part 1: historical development and model. Part 2: backgrounds of the verification method

Im Eisenbahnbrueckenbau werden Entwurf und Ausfuehrung des Tragwerks sehr stark von der Interaktion zwischen Gleis und Tragwerk bestimmt, wobei der Aufnahme der auftretenden Laengskraeft und der Verformungen besondere Bedeutung zukommt. Im ersten Teil werden die Geschichte und die Entwicklung der Betrachtungsweise des Zusammenwirkens von Gleis und Tragwerk sowie die Modellbildungen zur Berechnung der Interaktionseffekte und die Interpretation der Berechnungsergebnisse vorgestellt. Bis etwa 1930 wurde weltweit das Stosslueckengleis mit Laengen zwischen 15 und 18 Metern eingebaut. Die heute uebliche Verlegung der Schiene als lueckenloses Gleis ist das Ergebnis einer langen Entwicklung, angefangen von der empirischen Bestimmung der Notwendigkeit von Schienenauszuegen bis hin zu den heutigen komplexen Berechnungen, um die Betriebssicherheit auf langen Bruecken mit durchgehend geschweisster Schiene gewaehrleisten zu koennen. Durch die lueckenlose Verlegung der Schiene ueber laengere Tragwerke fuehren Bewegungen des Ueberbaus infolge Temperatur, Langzeitverhalten des Betons sowie die Verkehrslasten zu zusaetzlichen Beanspruchungen der Schiene. Zur Einhaltung der Betriebssicherheit muessen die in der Schiene auftretenden Kraefte begrenzt werden, damit es nicht zu Verwerfungen des Gleises kommt. Es wird verdeutlicht, dass der historische Rueckblick zwingend erforderlich ist, um das entwickelte Modell zu verstehen, richtig zu verwenden und die Berechnungsergebnisse interpretieren zu koennen. Das aktuelle Rechenmodell sowie die zu fuehrenden Nachweise sind europaweit im Eurocode EN 1991-2 geregelt. In Deutschland gilt zusaetzlich die DB-Richtlinie 804.3401. Der 2, Teil geht naeher auf die Nachweisfuehrung und auf die Hintergruende der in den Regelwerken angegebenen Grenzwerte fuer die Kraefte und Verformungen im Gleis ein. Dabei wird deutlich, dass die in den aktuellen Regelwerken verankerten Grenzwerte auf Forschungsvorhaben und Untersuchungen in den 1980er Jahren zurueckgehen. Insbesondere ist festzustellen, dass die Art, die Effekte der Interaktion rechnerisch nachzuweisen und die zugrunde gelegten Widerstandswerte der Oberbaukomponenten veraltet sind. Das heutige Nachweiskonzept fuehrt zwar zu einer sicheren Bemessung der Schiene im Brueckenbereich, eine Optimierung der Nachweise koennte jedoch in vielen Faellen vorhandene Reserven ausnutzen. Bei manchen Bauwerken im Zuge der Hochgeschwindigkeitsstrecken liessen sich durch die Optimierung auch bei langen Bruecken die nachteiligen Schienenauszuege vermeiden und bei Bestandsbruecken gaebe es im Rahmen von Instandsetzungen die Moeglichkeit, Schienenauszuege durch Verschweissen der Schienen zu ersetzen. Um die Voraussetzungen fuer solche Optimierungen zu schaffen, muessten die derzeitigen Modelle zur Bestimmung der auftretenden Schienenspannungen ueberprueft und angepasst werden. ABSTRACT IN ENGLISH: 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 DB-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 poorly documented. In part 1 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. The aim of the second part is to show the backgrounds of the verification procedure and especially to explain where the limit values for the additional rail stresses and deformations come from. It becomes apparent that most rules contained in national and international codes are based on investigations carried out in the 1980s. An upating and further development of the codes is necessary, but can only be achieved if the well-proven methods and limits used so far are well understood. This part of the article describes the actual status quo based on a literature research and gives outlines for future research needs.

  • Availability:
  • Authors:
    • Wenner, M
    • Lippert, P
    • Plica, S
    • Marx, S
  • Publication Date: 2016-2

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 59-67&470-81
  • Serial:
    • Bautechnik
    • Volume: 93
    • Issue Number: 2&7
    • Publisher: Ernst & Sohn GmbH
    • ISSN: 0932-8351

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01624796
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Feb 1 2017 1:46PM