Title: Datengestützte Methode zur Analyse des mehrkörperdynamischen Verhaltens einfeldriger Eisenbahnbrücken bei Hochgeschwindigkeitsverkehr
Language: Deutsch
Authors: Wieser, Julian 
Qualification level: Diploma
Keywords: Datengestützte; mehrkörperdynamischen Verhaltens; Hochgeschwindigkeitsverkehr
Data-Driven; Multi-Body-Dynamical Behaviour; High-Speed Rail Traffic
Advisor: Fink, Josef 
Assisting Advisor: Glatz, Bernhard 
Issue Date: 2019
Number of Pages: 203
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Die vorliegende Arbeit zeigt eine datengestützte Methode zur Analyse des mehrkörperdynamischen Verhaltens von Eisenbahnbrücken auf. Dabei wird insbesondere auf die Tragwerksantwort infolge mehrkörperdynamischer Berechnungen eingegangen. Dies ist für die Ingenieurpraxis relevant, da sich aus mehrkörperdynamischen Berechnungen in vielen Fällen eine Reduktion der Tragwerksantwort (im Vergleich zu dynamischen Berechnungen mittels Einkörpermodell) ergibt. Dadurch könnten zukünftige Brückentragwerke wirtschaftlicher werden. Hierzu wird die Tragwerksantwort von 1000 fiktiven Einfeldträgerbrücken mit Stützweiten bis 40 m bei der Überfahrt von konkreten Zugkonfigurationen im Hochgeschwindigkeitsverkehr mit zwei unterschiedlichen Berechnungsmodellen numerisch untersucht. Dazu werden zunächst Brückendaten, die tatsächlich existierende Brückentragwerke beschreiben, ausgewertet. Unter der Anwendung stochastischer Methoden lässt sich anhand dieser Brückendaten ein Parameterfeld aus Brückenparametern erzeugen, das für dynamische Berechnungen herangezogen werden kann. Dabei entspricht jeder Punkt des Parameterfeldes einem fiktiven Brückentragwerk. In einem weiteren Schritt werden dynamische Berechnungen für alle so erzeugten, fiktiven Brücken durchgeführt. Als Berechnungsmodelle kommen dabei ein Einkörpermodell, bei dem überfahrende Züge durch Einzellasten ersetzt werden, sowie ein Mehrkörpermodell, bei dem überfahrende Züge durch Mehrmassenschwinger ersetzt werden, zur Anwendung. Danach wird die Differenz der Tragwerksantwort aus den beiden Berechnungsmodellen in Abhängigkeit der Parameter des Parameterfeldes ausgewertet. Zwischen den Berechnungsergebnissen wird linear interpoliert, wodurch die funktionelle Abhängigkeit oben erwähnter Differenz von den Brückenparametern numerisch beschrieben wird. Zudem werden dynamische Berechnungen an zwei simplen Feder-Dämpfer-Modellen, denen die Parameter des Parameterfeldes zugeordnet werden, vorgenommen. Für die beiden Feder-Dämpfer-Modelle wird ebenfalls die Differenz der Tragwerksantwort berechnet und diese mit der Differenz der Tragwerksantwort aus den ersten beiden Berechnungsmodellen verglichen. Es wird untersucht, ob eine Korrelation zwischen den beiden Differenzen der Tragwerksantwort vorliegt. Durch obige Vorgangsweise ergibt sich für die betrachteten Zugkonfigurationen ein Zusammenhang zwischen der Differenz der Tragwerksantwort einerseits und Brückenparametern andererseits. Der beschriebene Zusammenhang kann je nach zugrunde gelegtem Berechnungsaufwand entweder zur Abschätzung oder zur Bestimmung der Änderung der Tragwerksantwort zufolge mehrkörperdynamischer Berechnungen (im Vergleich zu dynamischen Berechnungen mittels Einkörpermodell) herangezogen werden. Außerdem zeigen die Berechnungsergebnisse, das simple Feder-Dämpfer-Modelle unter bestimmten Voraussetzungen für eine grobe Abschätzung des gefundenen Zusammenhanges herangezogen werden können.

This diploma thesis analyses the multi-body-dynamical behaviour of railway bridges which is characterised in terms of dynamical bridge responses. Predicting this behaviour is astute to engineering design, since multi-body-dynamical analyses of railway bridges often result in a reduction of dynamical bridge responses (compared to the responses obtained by single-bodydynamical analyses). Thus, the design efficiency of railway bridges can be increased. The study of multi-body-dynamical behaviour of railway bridges was conducted by using 1000 virtual simply-supported railway bridges with spans of up to 40 m subjected to high-speed rail traffic. Using two different mechanical models, all bridges were analysed during the passage of specified train configurations. First, a data set of exisitng railway bridges was statistically analysed. Using stochastical methods, a parameter field for bridge parameters could be obtained from the data set. Each point of the parameter field represented a virtual bridge. Second, single-body as well as multibody dynamic analyses were conducted for every virtual bridge. For the single-body dynamic analyses, trains were replaced by point loads acting on the bridge girder. For the multi-body dynamic analyses, trains were replaced by multiple degree of freedom systems. The differences in bridge responses obtained from the two mechanical models was computed as a function of the bridge parameters. Using linear interpolation, a numerical function describing the differences in bridge responses was obtained. In addition, bridge parameters were assigned to two common spring-damper-models. The two spring-damper-models subjected to dynamic loads were analysed using dynamic analysis. The differences in dynamic responses of the two models was computed and compared to the differences in dynamic bridge responses obtained before. The correlation of the differences was also examined. With the help of results obtained using the methods described above, a relation between bridge parameters and the differences in dynamic bridge responses between the single-body and the multi-body model was derived. Depending on the computational effort made, this relation can be used to either estimate or to predict the differences in dynamic bridge responses between the single-body and the multi-body model. It is concluded that the results obtained using the spring-damper-models allow for a gross estimate of the differences in dynamic bridge responses between the single-body and the multi-body model.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-132454
http://hdl.handle.net/20.500.12708/11438
Library ID: AC15536978
Organisation: E212 - Institut für Tragkonstruktionen 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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