Aus dem Hochgeschwindigkeitsverkehr (HGV) auf Eisenbahnbrücken ergeben sich bei bestimmten Randbedingungen neben den statischen Einwirkungen auch dynamische Effekte, welche für die Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Verkehrssicherheit von Bedeutung sind. In der Diplomarbeit sollen aufbauend auf der bisherigen Erkenntnis, daß der mittlere Stützweitenbereich zwischen ca. 15 und 40 Metern kritisch für Resonanzerscheinungen ist, Einfeldträger mit unterschiedlicher Schlankheit untersucht werden. Die Überbauquerschnitte orientieren sich an der Rahmenplanung der Deutschen Bahn mit der Oberbauform Feste Fahrbahn. Die Aufgabe besteht darin, dynamische Berechnungen, vorrangig für den Betriebszug ICE 3 durchzuf ühren, wobei mit Geschwindigkeiten von bis zu 350 km/h auf der Grundlage der Ril 804 (Stand 01.05.2003) und der DIN-Fachberichte gerechnet werden soll. Die ermittelten dynamischen Verformungen werden mit den statischen Verformungen verglichen und die Ergebnisse im Hinblick auf Resonanzerscheinungen interpretiert. Auf der Grundlage dieser Berechnungen soll die Diplomarbeit Aussagen über das Resonanzverhalten von HGV-Eisenbahnbrücken im mittleren Stützweitenbereich liefern, welche als Hilfsmittel f¨ur den Entwurf dienen.
Inhaltsverzeichnis
- Aufgabenstellung
- Einleitung
- Theoretische Grundlagen
- Theorie des Biegeschwingers
- Freie, ungedämpfte Schwingungen
- Überschlagsformeln für die Eigenfrequenzen
- Erzwungene Schwingungen, modale Superposition
- Erzwungene Schwingungen infolge einer bewegten Einzellast
- Theorie des Biegeschwingers
- Normen und Richtlinien
- DB Rahmenplanung
- Richtlinie 804
- DIN-Fachbericht 101
- FEM-Simulation der Zugüberfahrt
- Voruntersuchungen und Modellaufbau
- Modellbildung
- Eigenformen für die modale Superposition
- Netzdichte
- Zeitliche Diskretisierung
- Modellierung der Radlasten des ICE 3
- Unstetig veränderlicher Querschnitt
- Spannstahl
- Brücken- und Lastvarianten
- Auswertung und Vergleich
- Dynamische Untersuchung mit originalgetreuen Radlasten des ICE 3
- Dynamische Untersuchung mit gemittelten Radlasten
- Vergleich der Ergebnisse aus den Untersuchungen mit gemittelten und originalgetreuen ICE-3-Radlasten
- Voruntersuchungen und Modellaufbau
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit zielt darauf ab, das Resonanzverhalten von Eisenbahnbrücken im mittleren Stützweitenbereich unter dem Einfluss von Hochgeschwindigkeitsverkehr zu untersuchen. Hierbei werden Einfeldträger mit unterschiedlicher Schlankheit analysiert, wobei der Fokus auf dem Betriebszug ICE 3 mit Geschwindigkeiten von bis zu 350 km/h liegt. Die Berechnungen erfolgen anhand der Ril 804 und DIN-Fachberichte.
- Analyse des Resonanzverhaltens von Eisenbahnbrücken im mittleren Stützweitenbereich
- Untersuchung von Einfeldträgern mit unterschiedlicher Schlankheit
- Dynamische Berechnungen für den Betriebszug ICE 3 mit Geschwindigkeiten bis zu 350 km/h
- Vergleich dynamischer und statischer Verformungen
- Ableitung von Erkenntnissen für den Entwurf von HGV-Eisenbahnbrücken
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 1: Aufgabenstellung: Dieses Kapitel erläutert die Motivation der Diplomarbeit, die Relevanz von dynamischen Effekten im Hochgeschwindigkeitsverkehr und die konkrete Zielsetzung der Arbeit.
- Kapitel 2: Einleitung: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die historische Entwicklung des Hochgeschwindigkeitsverkehrs und die damit verbundenen Herausforderungen für den Brückenbau. Es werden die verschiedenen ICE-Züge vorgestellt und die Bedeutung der Richtlinie 804 für dynamische Untersuchungen hervorgehoben.
- Kapitel 3: Theoretische Grundlagen: Dieses Kapitel beleuchtet die Grundlagen der Biegeschwingungen und beschreibt die relevanten Theorien wie freie, ungedämpfte Schwingungen, Überschlagsformeln für die Eigenfrequenzen und erzwungene Schwingungen, einschließlich der modalen Superposition.
- Kapitel 4: Normen und Richtlinien: Dieses Kapitel präsentiert die relevanten Normen und Richtlinien, die für die Berechnung von Eisenbahnbrücken im Hochgeschwindigkeitsverkehr gelten. Dazu zählen die DB Rahmenplanung, die Richtlinie 804 und der DIN-Fachbericht 101.
- Kapitel 5: FEM-Simulation der Zugüberfahrt: Dieses Kapitel befasst sich mit der Durchführung der dynamischen Berechnungen mithilfe der Methode der Finiten Elemente (FEM). Es werden die Modellbildung, die Auswahl der Eigenformen für die modale Superposition, die Festlegung der Netzdichte und die Modellierung der Radlasten des ICE 3 beschrieben.
Schlüsselwörter
Die Diplomarbeit konzentriert sich auf die Untersuchung des Resonanzverhaltens von Eisenbahnbrücken unter dem Einfluss von Hochgeschwindigkeitsverkehr. Wichtige Schlüsselwörter sind: Hochgeschwindigkeitsverkehr, Eisenbahnbrücken, Resonanz, dynamische Berechnungen, FEM-Simulation, ICE 3, Richtlinie 804, Stützweite, Schlankheit, Eigenfrequenz, modale Superposition.
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- Kathrin Grewolls (Autor), 2004, Untersuchungen zum Resonanzverhalten von Eisenbahnbrücken unter dem Einfluß von Hochgeschwindigkeitsverkehr, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/33197
