Untersuchung des Interaktionsverhaltens Schiene-Bauwerk bei bestehenden Eisenbahnbrücken des Transeuropäischen Hochge-schwindigkeitsnetzes (D976)
Allgemeine Angaben:
- Diplomarbeit Nr. D976
- Bearbeiter: Randolf Holstein
- Verantwortl. Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Häußler-Combe
- Betreuer: Daniel Karl, Andreas Winkler (WKP Planungsbüro für Bauwesen GmbH, VBI, Dresden-Klotzsche)
- Tag der Verteidigung: 17/03/2016
Zusammenfassung
Der Zusammenschluss des europäischen Eisenbahnnetzes fördert den Ausbau des Hochgeschwindigkeitsverkehrs. Dessen Auswirkungen für Brücken sind bekannt: erhöhte vertikale Überbaubeschleunigungen, die im Resonanzfall bei Hochgeschwindigkeiten das Schotterbett destabilisieren und damit die Betriebssicherheit gefährden. Um diese vorhersagen zu können, ist das genaue Wissen um die dynamischen Eigenschaften der Brücke und des Zuges notwendig. Messungen zeigen jedoch, dass bisherige Betrachtungen nicht ausreichend genau genug waren, weil errechnete Eigenfrequenzen von den gemessenen stark abweichen. Die Gründe hierfür sind die Vernachlässigung der Einflüsse aus Steifigkeit und Dämpfung der Ausbaulasten und der Lagerung. Durch diese Fehleinschätzungen werden zu niedrige Resonanzgeschwindigkeiten und zu hohe Überbaubeschleunigungen ermittelt, wodurch irrtümlich eine Gefährdung der Schotterstabilität geschlussfolgert und Brücken zum wirtschaftlichen Schaden nur noch langsam befahren, gesperrt oder abgerissen werden.
Diese Arbeit enthält eine Untersuchung der dynamischen Brückeneigenschaften unter Berücksichtigung neuester veröffentlichter Arbeiten, Messungen und Laborversuche. Es werden unter Verwendung eines steifigkeitsabhängigen Verbesserungswertes und zweier stützweitenabhängiger Modelle Vergleiche zwischen Brücken unterschiedlicher Schlankheit, Stützweite, Bauweise und zwischen verschiedenen Zügen gezogen. Allgemein erhöhen große Wagen- und Zuglängen oder schwere Radachslasten auf kurzen Brücken die Maximalwerte der Überbaubeschleunigung. Schlanke und biegeweiche Brücken sind hierbei besonders schwingungsanfällig. Höhere Geschwindigkeiten sind demnach nicht zwangsläufig eine Bedrohung für die Destabilisierung des Schotterbettes, sondern es sind vor allem die Verhältnisse zwischen Oberbau und Überbau in Bezug auf Brückengewicht und -steifigkeit. Zum Schutze der Gleisstabilität kann deshalb das Schotterbett mit Harzen verklebt werden.