Moderne Stahlkonstruktionen zeichnen sich durch ein geringes Eigengewicht und ebensolche Dämpfung aus, womit ihre Schwingungsanfälligkeit stark zunimmt. In diesem Zusammenhang stellen sich Fragen zum Schwingungsverhalten und zur Gebrauchstauglichkeit von stählernen Eisenbahnbrücken.
Ein Ziel ist die Beurteilung der Einwirkungen mechanischer Schwingungen auf die sich auf einem Brückenbauwerk befindlichen Menschen, um Aussagen über die Wahrnehmbarkeit und Tolerierbarkeit der auftretenden Schwingungen zu treffen.
Neben der Beurteilung von verkehrsinduzierten Schwingungen bei bestehenden Bauwerken sind auch Vorhersagen von zu erwartenden Schwingungen bei neuen Brückenbauwerken von Interesse. Um mögliche konstruktive Maßnahmen frühzeitig treffen zu können, werden Überfahrtsimulationen durchgeführt, deren Ergebnisse eine gute Einschätzung der zu erwartenden Brückenschwingungen liefern.
Der zweite Teil der Diplomarbeit behandelt die Durchführung von Überfahrtsimulationen, sowohl über das Kreuzungsbauwerk Zangenberg, als auch über das Vergleichsbauwerk in Aachen, mit dem lehrstuhleigenen FE-Programm DYNACS. Um realistische Berechnungen der zu erwartenden Brückenschwingungen zu erhalten, und um die Vorhersagegenauigkeit des Programms DYNACS zu überprüfen, werden die Messergebnisse mit den Rechenergebnissen verglichen. Es werden die systemabhängigen und die systemunabhängigen Parameter der beiden Bauwerke mit Hilfe von Literaturangaben und Erfahrungswerten definiert und in einer Parameterstudie hinsichtlich ihrer Einflussgröße sortiert.
Die abschließenden Betrachtungen zeigen die Anwendungsgrenzen des Programms und eine allgemeine Vorgehensweise für zukünftige Überfahrtsimulationen auf, die den weiteren Umgang mit dem Programm DYNACS erleichtern.
In einem Ausblick werden weiterführende Maßnahmen zur Gestaltung der Richtlinie für die Beurteilung verkehrsinduzierter Brückenschwingungen und zur Weiterentwicklung des Programms DYNACS dargestellt.
Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)
- Vorwort
- Einleitung
- Grundlagen
- Vorbemerkungen
- Auswertung der Messdaten mit dem Programm DIAdem
- Allgemeines
- Methode der Signalanalyse
- Methode der Differentiation
- Simulation der Zugüberfahrten mit dem Programm DYNACS
- Programmbeschreibung
- Festlegung der Fahrspuren
- Geneigte Fahrbahn
- Vorstellung der VDI Richtlinie 2057
- Allgemeines
- Kurven gleicher Bewerteter Schwingstärke
- Zusammenhang zwischen Bewerteter Schwingstärke und subjektiver Wahrnehmung
- Verschiebungs- und Beschleunigungsmessungen am Kreuzungsbauwerk Zangenberg
- Allgemeines
- Beschreibung des Brückenbauwerks
- Gerätschaft und Messungsvorbereitung
- Anordnung der Messpunkte
- Beschreibung der Diesellok Baureihe 232
- Darstellung und Beurteilung der Verformungsmessungen
- Allgemeines
- Darstellung der Durchbiegungen in Feldmitte
- Beurteilung der aus den Durchbiegungen in Feldmitte abgeleiteten Beschleunigungen nach VDI Richtlinie 2057
- Darstellung der Querbewegungen in Feldmitte
- Beurteilung der aus den Querbewegungen in Feldmitte abgeleiteten Beschleunigungen nach VDI Richtlinie 2057
- Ergebnisse der Verformungsanalyse
- Darstellung und Beurteilung der Beschleunigungsmessungen
- Allgemeines
- Beurteilung der Beschleunigungsmessungen in vertikaler Richtung nach VDI Richtlinie 2057
- Beurteilung der Beschleunigungsmessungen in horizontaler Richtung nach VDI Richtlinie 2057
- Ergebnisse der Beschleunigungsmessungen
- Persönliche Einschätzung der Schwingungsintensität und Vergleich mit den Messungen
- Überfahrtsimulationen am Kreuzungsbauwerk Zangenberg
- Allgemeines
- Generierung des Brückenbauwerks
- Das Modell der Brücke
- Fahrzeugdiskretisierung
- Eigenfrequenzen und Eigenformen
- Eigenfrequenzen des mit DYNACS generierten Systems
- Eigenfrequenzen von Eisenbahnbrücken nach Frýba
- Vergleich der DYNACS-Berechnungen mit den Anhaltswerten von Frýba und den Originalmessungen
- Dämpfungsmethode
- Systemdämpfung
- Dämpfungsansatz
- Vergleich der gerechneten mit den gemessenen Durchbiegungen in Feldmitte
- Darstellung und Beurteilung der Überfahrtsimulationen in vertikaler Richtung
- Allgemeines
- Schienenrauigkeit
- Beurteilung der Überfahrtsimulationen in vertikaler Richtung nach VDI Richtlinie 2057
- Vergleich der Beschleunigungsmessungen mit den Überfahrtsimulationen
- Vorbemerkung
- Darstellung der gerechneten und der gemessenen Beschleunigungsverläufe in vertikaler Richtung
- Vergleich der Originalmessungen mit verschiedenen Schienenrauigkeiten
- Zusammenfassung
- Problematik der Simulation von Tragwerkschwingungen in Querrichtung
- Beschleunigungsmessungen am Stahlüberbau Königsstraße in Aachen
- Allgemeines
- Beschreibung des Bauwerks
- Gerätschaft und Messungsvorbereitung
- Anordnung der Messpunkte
- Darstellung und Beurteilung der Beschleunigungsmessungen
- Allgemeines
- Beurteilung der Beschleunigungsmessungen in vertikaler Richtung nach VDI Richtlinie 2057
- Beurteilung der Beschleunigungsmessungen in horizontaler Richtung nach VDI Richtlinie 2057
- Persönliche Einschätzung der Schwingungsintensität und Vergleich mit den Messungen
- Überfahrtsimulationen am Stahlüberbau Königsstraße in Aachen
- Allgemeines
- Generierung des Brückenbauwerks
- Federcharakteristika des Schotteroberbaus
- Fahrzeugdiskretisierung
- Eigenfrequenzen und Eigenformen
- Eigenfrequenzen des mit DYNACS generierten Systems
- Vergleich der DYNACS-Berechnungen mit den Anhaltswerten von Frýba
- Dämpfungsansatz
- Darstellung und Beurteilung der Überfahrtsimulationen in vertikaler Richtung
- Allgemeines
- Beurteilung der Überfahrtsimulationen in vertikaler Richtung nach VDI Richtlinie 2057
- Vergleich der Beschleunigungsmessungen mit den Überfahrtsimulationen
- Vorbemerkung
- Darstellung der gerechneten und der gemessenen Beschleunigungsverläufe in vertikaler Richtung
- Vergleich der Originalmessungen mit verschiedenen Schienenrauigkeiten
- Zusammenfassung
- Simulation von Tragwerkschwingungen in Querrichtung
- Diskussion der Ergebnisse
- Diskussion der erweiterten Anwendbarkeit der VDI Richtlinie 2057 auf verkehrsinduzierte Brückenschwingungen
- Vorschlag für eine Beurteilung der Einwirkungen von Brückenschwingungen auf den Menschen
- Beurteilungskriterien
- Grundlage für die Ausarbeitung eines Vorschlags
- Formulierung des Vorschlags
- Einordnung von gemessenen Brückenschwingungen in die vorgeschlagene Richtlinie
- Beurteilung der Messungen am Kreuzungsbauwerk Zangenberg
- Beurteilung der Messungen am Stahlüberbau Königsstraße in Aachen
- Beurteilung der Messungen an der Oberkasseler Brücke in Düsseldorf
- Beurteilung der Messungen an einer Stahlbrücke und einer Verbundbrücke in Troisdorf
- Beurteilung der Messungen am Bahnsteig im Kölner HBF
- Beurteilung der Messungen an einer Straßenbrücke in Essen
- Zusammenfassung
- Einordnung der mit dem Programm DYNACS errechneten Schwingungen des Lehrter BF in die vorgeschlagene Richtlinie
- Diskussion der Vorhersagegenauigkeit von Brückenschwingungen mit dem lehrstuhleigenen Programm DYNACS
- Formulierung einer allgemeinen Vorgehensweise zur Berechnung von verkehrsinduzierten Brückenschwingungen mit dem Programm DYNACS
- Ausblick
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. Marc Weiner (Autor:in), 2001, Beurteilung von verkehrsinduzierten Schwingungen auf Eisenbahnbrücken aus Stahl, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/61303
