Einfluss der lastverteilenden Wirkung des Gleiskörpers auf das dynamische Verhalten von Eisenbahnbrücken

Abstract

In dieser Arbeit soll die lastverteilende Wirkung verschiedener dynamischer Modellierungsarten von Eisenbahnbrücken gezeigt werden. Gegenübergestellt wird ein Einfeldträger, belastet durch eine Folge von Einzellasten, sowie der nach Eurocode gängigen Lastverteilung, welche die Einzellast auf die umliegenden drei Schwellen aufteilt, mit dem mittels Finiter Elemente Methode ermittelten Koppelbalken-Modell. Dieses Koppelbalken-Modell besteht aus zwei miteinander gekoppelten Balken, welche im Abstand der Schwellen durch Federn miteinander verbunden sind. Der obere Balken repräsentiert den Gleiskörper bestehend aus Schienen, Schwellen sowie Schotter. Das untere Tragwerk stellt die klassische Brücke dar. Gegenstand der Untersuchung ist die Durchbiegung, sowie die Beschleunigung in Feldmitte der untersuchten Balken. Die Untersuchungen wurden für eine Vielzahl von unterschiedlichen Tragwerken im Sinne einer Parameterstudie durchgeführt. Der Aufbau des Systems, sowie die anschließende numerische Lösung der Bewegungsgleichung, werden ausschließlich mit dem Programm Matlab (R2014b) und den Programm-eigenen ODESolvern durchgeführt.

This thesis shows the load distribution effects of different approaches for solving the equation of motion for railway bridges. The standard approach with a sequence of single loads and the Eurocode load distribution, with three loads distributed over the three closest ties are compared with a finite element two-beam-model. The upper beam represents the track, consisting of rails, ties and the ballast. The bottom beam is the common bridge. Both beams are connected via springs at the distance of the ties. The displacement and acceleration in the middle of the bridge are examined and compared between the different approaches for a parameter field, consisting of 135 bridges. The coding of the systems and all numerical calculations are executed with Matlab (R2014b) and its build-in solvers.