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Das dynamische Verhalten von Eisenbahnbrücken mit kurzer Spannweite - numerische und experimentelle Untersuchungen

Zabel, Volkmar / Brehm, Mai

Im Beitrag wird am Beispiel einer typischen Brücke kurzer Spannweite gezeigt, dass einerseits das Eigenschwingverhalten sehr stark in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen schwanken kann und wie komplex andererseits eine wirklichkeitsnahe numerische Beschreibung des tatsächlichen dynamischen Verhaltens einer Eisenbahnbrücke sein kann. Die Studien wurden unter Verwendung eines relativ detaillierten Finite-Elemente-Modells, dessen Parameter mit Hilfe eines genetischen Algorithmus identifiziert wurden, betrieben. Die experimentellen Modal-Analysen haben gezeigt, dass die in WIB (Walzträger-in-Beton)-Bauweise errichtete Brücke mit im Schotterbett verlegten Gleisen von der Jahreszeit abhängige dynamische Eigenschaften aufweist. Die beobachteten Veränderungen der modalen Parameter werden auf Systemveränderungen infolge unterschiedlicher Feuchtigkeit sowie der Wirkung von Frost zurückgeführt. Weiterhin verdeutlichten die Untersuchungen eine nicht zu vernachlässigende Steifigkeitswirkung des Schotterbetts hinsichtlich der dynamischen Eigenschaften der Brücke. Eine geeignete Beschreibung dieser Eigenschaften ist jedoch nur durch eine angemessene detaillierte numerische Modellierung möglich. Auch wenn zur Behandlung der möglichen Resonanzproblematik i.d.R. die erste Eigenschwingung des Brückenüberbaus von maßgebender Bedeutung ist, so hat sich gezeigt, dass die Einbeziehung von Eigenschwingungen höherer Ordnung in den Modellierungsprozess die Identifikation von geeigneten Modellparametern erheblich beeinflusst. So sind eventuelle Unregelmäßigkeiten von Struktureigenschaften bei alleiniger Berücksichtigung der ersten Eigenschwingung nicht unbedingt zu erkennen.