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Einfluss der Zugmodelle auf die dynamische Antwort von 75 Stahl‐, Verbund‐ und Stahlbetonbrücken

Influence of the calculation models on the dynamic response of 75 steel, composite and concrete bridges

Bei Eisenbahnbrücken unter Hochgeschwindigkeitsverkehr sind in der Regel dynamische Berechnungen erforderlich, mit denen nachgewiesen wird, dass Resonanzerscheinungen die zulässigen Grenzwerte nicht überschreiten. Bisherige Messungen zeigen, dass mit konventionellen, vereinfachten Berechnungen der Resonanz die Tragwerksantwort aus unterschiedlichen Gründen nicht zufriedenstellend ermittelt werden kann. In der Regel liefern die Berechnungen zu ungünstige Tragwerksantworten. Vor diesem Hintergrund werden drei Methoden vorgestellt, wie die rechnerische Tragwerksantwort durch realitätsnahe Modellbildung reduziert werden kann, wodurch dann die zu führenden Nachweise gegen Resonanzerscheinungen erfüllt werden. Das am meisten verwendete Modell zur Simulation von Zugüberfahrten ist das Einzellastmodell (ELM). Der Zug wird dabei stark vereinfachend als Folge von Einzelkräften betrachtet, die sich mit konstanter Geschwindigkeit über das Tragwerk bewegen. Hingegen bildet das Mehrkörpermodell (MKM) den Zug als zweidimensionales Mehrkörpersystem mit Federn und Dämpfern ab. Bei dem dritten untersuchten Modell (FBI) wird die gegenseitige Beeinflussung von Fahrzeug- und Brückenmassen berücksichtigt. Anhand von Vergleichsrechnungen an 75 Einfeldträgern mit Schotteroberbau des österreichischen Eisenbahnnetzes für den von den Österreichischen Bundesbahnen betriebenen Hochgeschwindigkeitszug Railjet werden die Einflüsse der Dämpfungswerte, der Lastverteilung durch den Gleiskörper und einer Mehrkörpersimulation des Zuges beurteilt. Demnach sind die drei untersuchten Methoden: Reduzierung durch Lastverteilung, Reduzierung durch gemessene Dämpfung und Reduktion der Beschleunigung durch FBI. Als repräsentativer Wert für die dynamische Tragwerksantwort wird bei dem Vergleich die maximale Vertikalbeschleunigung in Brückenmitte herangezogen. Für Brücken mit Schotterüberbau ist der Grenzwert für die Vertikalbeschleunigung zu 3,5 festgelegt. Bei gutem Erhaltungszustand darf in Österreich der Wert auf 6 erhöht werden. Mit Hilfe aller drei gezeigten Methoden kann eine Reduktion der rechnerisch ermittelten maximalen Vertikalbeschleunigungen erreicht werden. Die Reduzierung steigt tendenziell mit abnehmender Spannweite. Die Berücksichtigung von gemessenen Dämpfungswerten führt in vielen Fällen zu einer deutlichen Reduktion im Vergleich zur Dämpfung nach dem Eurocode. Die Berechnung mittels MKM liefert vor allem bei Stahl- und Verbundbrücken deutliche Reduktionen der Vertikalbeschleunigung, da die Dämpfung bei diesen Tragwerken vergleichsweise gering ist. ABSTRACT IN ENGLISH: For the verification of railway bridges under high speed traffic, dynamic calculations have to be performed in many cases to evaluate the effect of resonance for certain velocities. The quality of the results depends on the level of detail of both, the bridge model and the vehicle model. Measurements on existing bridges showed, that dynamic calculations using simplified models tend to over‐estimate the response of the bridge structures. This article introduces three methods to reduce the computed bridge response by using more realistic calculation models. The influence of measured damping ratios, load distribution and a multi body model of the Railjet train is evaluated for 75 existing simply supported bridge structures of the Austrian railway network. Depending on the bridge parameters, the possible reduction of vertical accelerations for each method is evaluated. (A)

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 470-7
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 88
    • Issue Number: 5
    • Publisher: Ernst & Sohn GmbH
    • ISSN: 0038-9145

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01714148
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Aug 21 2019 9:27AM