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Dynamische Auslegung von Verbundbrücken mit integralen Widerlagern

Dynamische Auslegung von Verbundbrücken mit integralen Widerlagern

© SSF Ingenieure
Leitung:  Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx
Team:  Ralf Herrmann, Sebastian Schneider, Marc Wenner
Jahr:  2016
Förderung:  Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF)
Laufzeit:  01.12.2015 - 31.12.2016

Die rechnerische Prognose des Verhaltens von Eisenbahnbrücken ist oftmals nicht zufriedenstellend. Messungen können in vielen Fällen zeigen, dass sich das betreffende Brückenbauwerk in der Realität deutlich günstiger verhält als in der Berechnung. Da Eisenbahnbrücken durch die regelmäßigen Achsabstände der überfahrenden Züge z.T. sehr hohen dynamischen Lasten ausgesetzt werden, gilt es, die Eigenfrequenzen und zugehörigen Modalformen, die durch Vertikallasten angeregt werden können, möglichst genau vorherzusagen. Ebenso von Interesse sind die Dämpfungseigenschaften des Bauwerks. Zurückführen lassen sich die Unterschiede zwischen berechneten und gemessenen Eigenfrequenzen zumindest teilweise darauf, dass die Beiträge bestimmter Ausbauelemente zu Systemsteifigkeit und Dämpfung sich nach derzeitiger Normenlage nicht bei der Bauwerksmodellierung berücksichtigen lassen. Bei Brücken mit integralen Widerlagern stellt sich zusätzlich die Frage nach der Mitwirkung des Hinterfüllungsmaterials. Zur Klärung dieser Fragestellung wurde die Rahmenbrücke über die Salzach in mehreren Bauzuständen messtechnisch untersucht. Da sich bei dieser Brücke speziell nur ein vernachlässigbarer Einfluss des Hinterfüllungsmaterials beobachten ließ, wurden zusätzlich Parameterstudien mit numerischen Modellen durchgeführt. Neben den dynamischen Kurzzeitbelastungen durch die überfahrenden Züge, gilt es bei Brücken mit integralen Widerlagern den Einfluss jahreszeitlicher Unterschiede auf das Tragwerk zu untersuchen. So resultieren jahreszeitlich bedingte Längungen und Kürzungen des Überbaus in einer Änderung der Erddruckbelastung bzw. in einer Änderung der dynamischen Eigenschaften des Systems Bauwerk – Hinterfüllung. Des Weiteren wurden Messungen an der Rednitztalbrücke, einer 170 n langen integralen Brücke, durchgeführt. Der Fokus bei den Messungen lag auf die Analyse der Verformungen des integralen Tragwerks und der Beanspruchung des Gleises im Bereich des Bauwerks und des Übergangs zum Damm unter klimatischen Einwirkungen (Langzeitmonitoring). Ziel der Messung war die Charakterisierung der thermischen Dehnungen des Überbaus und der Interaktion mit dem Hinterfüllbereich. Auf Basis der Erkentnisse zu den Bauwerksverformungen wurden die Schienenspannungen ausgewertet und für einen anschließenden Modellvergleich aufbereitet. Letztlich konnten die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse zur realistischen Modellierung von Eisenbahnbrücken mit integralen Widerlagern für den Anwender zusammenfassend dargestellt werden.