Theoretische Untersuchung zur Stabilität der lückenlosen Gleise mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM): Fid-Bau Portal

Theoretische Untersuchung zur Stabilität der lückenlosen Gleise mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM)

Mantiuk, R.

In den letzten Jahren hat sich mit der Entwicklung der Y-Stahlschwellen die Geometrie des Gleisrostes verändert. Durch den Einsatz dieser Schwellenart ändert sich die Konstruktion, das statische System und dadurch auch die Biegesteifigkeit des Gleisrostes grundsätzlich. Der Gedanke, das Gleisrost bei der Berechnung mit einem Biegestab zu ersetzen, wie es bei den bisherigen Verfahren des Querschwellengleises der Fall war, erscheint unzureichend. Die Spezifik der gebogenen Y-Stahlschwelle erfordert neue Vorgehensweisen. Zunächst werden in der Arbeit die Randbedingungen des lückenlosen Gleises systematisiert und kurz vorgestellt. Das Ziel der Arbeit war die Erstellung eines geeigneten Rechenprogramms, mit dem die Simulation des horizontalen Gleisverwerfungsprozesses sowohl für das herkömmliche Querschwellengleis als auch für das Y-Stahlschwellengleis durchgeführt werden kann und eine theoretische Untersuchung des Gleisverhaltens unter der Einwirkung sehr hoher Temperaturbelastungen sowie die Untersuchung des Einflusses der Randbedingungen auf die Stabilität des Gleises ermöglicht. Bei der Erstellung des Rechenprogramms wurde auf die Methode der Finiten Elemente (FEM) und die Theorie der II. Ordnung zurückgegriffen. Als Ergebnis der Simulationsberechnungen erhält man Gleislagen und Spannungsverläufe in den Schienen unter der Einwirkung der Temperaturbelastung bis zum Erreichen des kritischen Temperaturanstieges, bei dem das Gleis unter vorgegebenen Randbedingungen seine Stabilität verliert. Die FEM-Quantifizierung und der Lösungsweg werden beschrieben und die Rechenwerte mit einigen Versuchsergebnissen verglichen. Mit Hilfe des FEM-Programms wurden ferner Simulationsberechnungen durchgeführt, um den Einfluß der veränderten Gleisparameter auf die Stabilität des lückenlosen Y-Stahlschwellengleises sowie des Querschwellengleises zu bestimmen. Dabei wurden gerade und gebogene Gleise mit und ohne Übergangsbogen untersucht. Zusammenfassend wird festgestellt, daß das Y-Stahlschwellengleis eine größere Stabilität gegen Gleisverwerfung als das Querschwellengleis besitzt und daher seine Anwendung zweckmäßig und sinnvoll ist. Den theoretischen Berechnungen müssen Feldversuche folgen, um den Gleisverwerfungsprozeß für diese Schwellenart in der Praxis beobachten zu können.