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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Zum Einfluss baulicher Randbedingungen auf das dynamische Verhalten von WIB-Eisenbahnbruecken. Teil 1: Einfuehrung und Messuntersuchungen an WIB-Bruecken; Teil 2: Numerische Untersuchungen und Bemessungsvorschlaege / On the influence of constructional elements on the dynamic behaviour of filler beam railway bridges. Parts 1 and 2

Der erste Teil des Beitrags enthaelt Ergebnisse aus Messungen an Eisenbahnbruecken der Bauart Walztraeger in Beton (WiB) und fuehrt in die Problematik des dynamischen Verhaltens solcher Bruecken ein. Die WIB-Bauweise stellt auch heute noch eine robuste und einfache Bauweise dar, die relativ haeufig zum Einsatz kommt. Sie wurde erstmals gegen Ende des 19. Jahrhundert angewandt und bildet heute ein Viertel aller Eisenbahnbruecken des Bestands im deutschen Eisenbahnnetz. Neben vielen Vorteilen ist bei WIB-Bruecken zu beachten, dass - bedingt durch die Einfeldbauweise - Resonanzerscheinungen auftreten koennen. Nach den aktuellen Regelwerken muss fuer solche Bauwerke eine dynamische Berechnung durchgefuehrt werden; Berechnungen mit Erhoehung der statischen Ersatzlast sind nicht zulaessig. Entscheidend fuer dynamische Berechnungen sind die Grundeigenfrequenz und die Daempfung der Eisenbahnbruecke. Die realistische Vorhersage der Daempfungseigenschaften ist aber nur sehr unzuverlaessig moeglich. Wegen des grossen Anteils der WIB am Gesamtbestand an Bruecken im deutschen Eisenbahnnetz, wurden von der DB-AG Messungen zum dynamischen Verhalten solcher Bruecken durchgefuehrt. Als Hauptergebnis der Messungen kann festgehalten werden, dass die tatsaechlich vorhandene Grundeigenfrequenz bei rechnerischer Ermittlung um mindestens 25 Prozent unterschaetzt wird. Die Auswertung der Daempfungseigenschaften zeigt, dass die gemessenen Werte um den Faktor 1,35 bis 2,35 groesser sind als die nach der Norm anzusetzenden Daempfungswerte. Im zweiten Teil wird auf der Grundlage numerischer Studien gezeigt, wie sich bauliche Randbedingungen auf das Verhalten von WIB-Ueberbauten auswirken und es werden Vorschlaege fuer eine genauere dynamische Berechnung abgeleitet. Die numerischen Studien mit dem Softwareprogramm InfoCAD wurden an einigen ausgewaehlten der bereits messtechnisch untersuchten Bauwerken vorgenommen. Alle Ueberbauten modellierte man als liniengelagerte Platte unter Verwendung orthotroper Plattenelemente. Die Erhoehung der Steifigkeit durch die Randkappen und der Schutzschicht der Bauwerke wurden bei den numerischen Untersuchungen beruecksichtigt. Ausserdem werden die Auswirkungen von Schotterbett und Gleisen, die Teileinspannung am Auflager und die Kopplung nebeneinander liegender Ueberbauten angesprochen. Aus den messtechnischen und den numerischen Untersuchungen ergaben sich Schluesse und Vorschlaege fuer die Bemessung. Es wird vorgeschlagen, den Einfluss der baulichen Randbedingungen durch Einfuehrung einer effektiven Steifigkeit bei der dynamischen Berechnung zu beruecksichtigen. Dabei ist insbesondere der Steifigkeitsbeitrag von Kappen und Schutzschicht von besonderer Bedeutung. Bei Neubauten sollte eine Abminderung der ermittelten effektiven Steifigkeit mit dem Faktur 0,9 vorgenommen werden. Die Beruecksichtigung der gemessenen besseren Daempfungseigenschaften, die wie sich gezeigt hat, deutlich hoeher sind als die nach der Norm anzusetzenden Werte, waere aus wirtschaftlichen Gruenden und im Hinblick auf die baukulturelle Erhaltung aelterer Bauwerke sinnvoll. Abschliessend wird eine Vorgehensweise fuer eine verbesserte dynamische Berechnung von WIB-Bruecken vorgeschlagen. ABSTRACT IN ENGLISH: 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. The 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 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. (A)

  • Authors:
    • RAUERT, T
    • BIGELOW, H
    • HOFFMEISTER, B
    • Feldmann, M
    • PATZ, R
    • LIPPERT, P
  • Publication Date: 2010

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 665-72&751-60
  • Serial:
    • Bautechnik
    • Volume: 87
    • Issue Number: 11&12
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01330414
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Feb 25 2011 11:37AM