Neuartige Sandwichfahrbahnplatte für Eisenbahnbrücken. Experimentelle Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit der Lochdübelleiste

Innovative composite deck slab for railway bridges – experimental investigations on the fatigue resistance of the dowel strips

Vorgestellt werden experimentelle und numerische Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit der Lochdübelleiste einer neu entwickelten Fahrbahnplatte für Trogbrücken. Die sogenannte SCSC-Platte (Steel-Concrete-Steel-Composite-Platte) besteht aus zwei außen liegenden Stahlblechen mit dazwischen liegendem Betonkern. Die zur Schubübertragung dienenden Lochdübelleisten werden wechselweise am oberen und unteren Blech angeschweißt. Bei den bisherigen Forschungen durch umfangreiche numerische Simulationsberechnungen kristallisierte sich heraus, dass im Bereich auftretender Schwingbeanspruchungen vor allem das Ermüdungsversagen der Stahldübelleiste bemessungsrelevant ist. Da ein klassifiziertes Kerbdetail für die Lochdübelleiste zur Berechnung mittels der Kerbspannungsmethode nicht bekannt ist, wendete man zur Analyse des Ermüdungsverhaltens das Kerbdehnungskonzept an. Die ertragbare Schwingspielzahl bis zum Anriss wurde auf der Basis des Versagenskriteriums nach Rankine gemäß der maximalen Hauptspannung beziehungsweise auf der Basis des Versagenskriteriums nach von Mises gemäß der Vergleichsspannung numerisch ermittelt. Zur experimentellen Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit der Lochdübelleiste wurden zyklische Abscherversuche (Push-out-Test) an Kleinversuchskörpern durchgeführt. Bei den Versuchen wurde die zyklische Belastung mit einer Frequenz von 2,5 Hertz aufgebracht. Die Ergebnisse der numerischen Berechnung wurden mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Es zeigt sich, dass die Lebensdauerberechnung nach von Mises weitgehend auf der sicheren Seite liegt. Die Lebensdauerberechnung nach Rankine erweist sich jedoch als ein sehr zutreffender Ansatz bezüglich der Prognose der Versuchsergebnisse. Es konnte somit nachgewiesen werden, dass der rechnerische Ermüdungsnachweis der Lochdübelleiste der SCSC-Platte mittels des Kerbdehnungskonzepts unter Anwendung der Normalspannungshypothese nach Rankine geführt werden kann. Zur rechnerischen Beurteilung der Lebensdauer der Lochdübelleiste anhand des Kerbdehnungskonzeptes siehe AN 01646139. ABSTRACT IN ENGLISH: A newly developed, extremely slender Steel‐Concrete‐Steel‐Composite (SCSC) plate is intended to serve as a deck slab for trough railway bridges. The multi‐layer structure of the plate consists of two steel cover plates with an unreinforced concrete core, hence the name of sandwich plate. Perforated shear connectors, welded alternately to only one of the outer steel plates, work together to ensure the transmission of the shear flow between the outer plates, by activation of diagonal concrete compression struts between adjacent dowel bars. After the examination of the static load bearing capacity in former research program, the current investigations are focussed on the fatigue behaviour of the SCSC plate, whereby the focus lies on the investigation of the relation between the amplitude of the traffic load and the bearable number of load cycles of the SCSC plate till crack initiation in the shear connectors. A detailed description of the numerical modelling of the SCSC plate using the Abaqus/Explicit software and the calculation of the fatigue life of the dowel strips using the notch strain concept are described in AN 01646139. This paper gives an overview of the planning, execution and evaluation of the experimental investigations and compares the experimental and the numerical results regarding the fatigue life of the dowel strip. (A)

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 586-93
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 88
    • Issue Number: 6
    • Publisher: Ernst & Sohn GmbH
    • ISSN: 0038-9145

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01714131
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jul 2 2019 9:27AM