Anhand von Prüfstandsversuchen und von numerischen Parametervariationen mit einem Schottermodell wurde das Langzeitverhalten von Eisenbahnschotter im Fugenbereich auf Brückentragwerken abgeschätzt. Dazu wurden die maßgebenden Lasten und die Bewegungen in der Fuge simuliert. Tragwerke werden vor allem durch Verkehrs- und Temperaturlasten beansprucht. Verkehrslasten setzen sich aus vertikalen, horizontalen und longitudinalen Kräften, die in der Kontaktfläche von Rad und Schiene wirken, zusammen. Laterale Kräfte stammen aus dem Wellenlauf der Fahrzeuge und dem Befahren von Bögen. Längskräfte entstehen im Wesentlichen durch Anfahren und Bremsen von Zügen. Temperaturunterschiede innerhalb des Brückenquerschnitts rufen Verformungen des Überbaus und damit Relativbewegungen in der Fuge hervor, die das Gleisbett beanspruchen. Für die Simulationen wurden zwei verschiedene Programme verwendet. Zur Berechnung der Brückenreaktion unter Verkehrslast diente das Programm ZFB, in dem das Tragwerk mit Finiten Elementen modelliert wird. Bestimmt wurden die in der Fuge auftretenden Relativverschiebungen. Das Programm wurde anhand von Messungen an einem Brücken-Durchlaufträger und einem Einfeldträger verifiziert. Zur Modellierung der Schottersteine im Bereich der Brückenfuge diente das Programm PFC, in dem die Schottersteine als Kugeln abgebildet werden. Die Bewegungsgleichung eines einzelnen Schottersteins wurde mittels des Impuls- und Drallsatzes numerisch gelöst. Die Kontaktkräfte wurden mit einem linearen Kontaktmodell bestimmt. Zur Verifikation der Eingabeparameter dienten Laborversuchsergebnisse an einem Rüttelkasten. Das Langzeitverhalten wurde an einem Prüfstand untersucht. Das generelle dynamische Verhalten von Schotter wurde mit einem einfachen Simulationsmodell untersucht. Dabei wurden die Fälle 'Übergang Brücke - Widerlager' und 'Übergangsbereich zweier benachbarter Brückenfelder' bei unterschiedlichen sinusförmigen Anregungsfrequenzen des Brückendecks betrachtet. Es wird vorgeschlagen, die Schwellenkräfte und/oder die Beschleunigungen des Brückendecks zu reduzieren, um den Setzungen und Abrieb von Schottersteinen im Fugenbereich von Brücken entgegenzuwirken.
Dynamisches Verhalten von Eisenbahnschotter im Fugenbereich von Brücken
Berichte aus der Mechanik ; 1-95
2006
95 Seiten, 53 Bilder, 8 Tabellen, 110 Quellen
Theses
German
Schotterstein , Brücke (Bauwerk) , Gleisanlage , numerische Simulation , experimentelle Untersuchung , mechanische Beanspruchung , Temperatureinfluss , Finite-Elemente-Berechnungsprogramm , Verschiebung , Träger (Bauwesen) , Bewegungsgleichung , Fuge (Bauwesen) , Langzeitverhalten , dynamisches Verhalten , Beschleunigung
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