Bestimmung von modellabhängigen dynamischen Kennwerten des Schotteroberbaues auf Eisenbahnbrücken

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Bestimmung dynamischer Kennwerte zur Beschreibung des Schwingungsverhaltens des Schotteroberbaus auf Eisenbahnbrücken. Hierzu wurden vom Institut für Tragkonstruktionen - Fachbereich Stahlbau der Technischen Universität Wien mehrere Versuchsreihen an einer Großversuchsanlage im Maßstab 1:1 durchgeführt, deren Ergebnisse als Referenzdaten für diese Arbeit dienen. Die Großversuchsanlage wurde mittels Unwuchterreger in einen stationären Schwingungszustand versetzt und die Verschiebungsamplituden für die jeweiligen Resonanzfrequenzen aufgezeichnet. Beim Versuch, das reale gemessene Bewegungsverhalten des Oberbaus mit Hilfe von mechanischen Modellen abzubilden, wurden Frequenzabweichungen zwischen gemessenen und berechneten Resonanzfrequenzen festgestellt. Hauptbestandteil dieser Arbeit ist der Versuch, die Hypothese zu bestätigen, ob diese Frequenzabweichung durch eine geeignete Wahl des mechanischen Modells und der Variation der dynamischen Kennwerte, der Schotterfedersteifigkeit und Schotterdämpfung, reduziert bzw. eliminiert werden kann. Durch die Untersuchung von sechs verschiedenen mechanischen Modellen mit unterschiedlicher Orientierung (vertikal und/oder horizontal) und unterschiedlicher Anzahl an Freiheitsgraden, konnte der Einfluss der dynamischen Kennwerte auf die berechnete Frequenz eindeutig bestätigt werden. Der Einfluss dieser Variationen ist aber zu gering um die Frequenzabweichung entscheidend zu verändern. Da die Verläufe der Frequenzabweichung unabhängig vom mechanischen Modell ähnliche Formen annehmen, wird davon ausgegangen, dass es andere Dissonanzen gibt, welche die Ergebnisse gleichermaßen beeinflussen.

The present work deals with the determination of dynamic characteristic values for the description of the vibration behaviour of the ballasted superstructure on railway bridges. For this purpose the Institute of Structural Engineering - Research Unit Steel Structures of the Vienna University of Technology carried out several test series on a large-scale test facility on a scale of 1:1, the results of which serve as reference data for this work. The large-scale test facility was put into a stationary state of vibration by means of unbalance exciters and the displacement amplitudes for the respective resonance frequencies were recorded. In the attempt to reproduce the real measured movement behaviour of the superstructure with the aid of mechanical models, frequency deviations between measured and calculated resonance frequencies were determined. The main component of this work is the attempt to confirm the hypothesis whether this frequency deviation can be reduced or eliminated by a suitable choice of the mechanical model and the variation of the dynamic characteristic values, the ballast spring stiness and ballast damping. By investigating six dierent mechanical models with dierent orientation (vertical and/or horizontal) and degrees of freedom, the influence of the dynamic characteristics on the calculated frequency could be clearly confirmed. However, the influence of these variations is too small to change the frequency deviation decisively. Since the frequency deviation curves assume similar shapes independently of the mechanical model, it is assumed that there are other dissonances which influence the results equally.