Fachwerkbrücken – Bewertung der dynamischen Antwort des Brückendecks bei Zugüberfahrten: Rechnerischer und messtechnischer Vergleich. Issue 4 (30th March 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Vospernig, Michael; Glatz, Bernhard; Reiterer, Michael; Fink, Josef
• Is Part Of: Stahlbau. Volume 90:Issue 4(2021)
• Page Start: 271
• Page End: 283
• Publication Date: 2021-03-30
• Subjects: modale Zeitschrittintegration -- Brückendeckschwingungen -- Systemidentifikation -- Schwingerreger -- Schwingungsdämpfer -- bewegte Einzelkräfte -- Fahrzeugbrückeninteraktion; modal time step integration -- bridge deck vibrations -- system identification -- vibration exciter -- vibration absorber -- moving load model -- vehicle interaction; Stahlbrückenbau -- Versuche -- Berechnungs‐ und Bemessungsverfahren; steel bridges -- Experiments -- analysis and calculation; Building, Iron and steel -- Periodicals; Strains and stresses -- Periodicals; 624
• DOI: 10.1002/stab.202100001
• Languages: English
• ISSNs: 0038-9145

Abstract

Abstract: Im Zuge von Streckenausbauprojekten der ÖBB wurden im Zeitraum von 2013 bis 2019 drei einfeldrige Stahlfachwerkbrücken mit Spannweiten von 42 bis 68 m in ähnlicher Bauweise errichtet. Nach den derzeitigen Normen sowie Regelwerken sind dynamische Berechnungen zum Nachweis der Gebrauchstauglichkeit erforderlich. Im ersten Untersuchungsschritt wird die Berechnung der Zugüberfahrten mit den normativen Lastmodellen als Folge von Einzelkräften durchgeführt. Bei allen drei untersuchten Tragwerken kann gezeigt werden, dass Oberschwingungen des Fahrbahndecks zu signifikanten Überschreitungen der normativ zulässigen vertikalen Überbaubeschleunigung führen. Im nächsten Untersuchungsschritt werden die tatsächlichen Lehr'schen Dämpfungen, Eigenfrequenzen und Eigenformen mittels In‐situ‐Systemidentifikationen ermittelt. Des Weiteren werden zur Bewertung des Lastmodells aus Einzelkräften zusätzliche Berechnungen zur Fahrzeugbrückeninteraktion durchgeführt, und die Anwendung von Schwingungsdämpfern im Rechenmodell zur Dämpfung der Oberschwingungen wird ebenfalls untersucht. Im abschließenden Untersuchungsschritt werden zur Validierung Zugüberfahrten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an den realen Tragwerken durchgeführt. Aus dem Vergleich der unter Ansatz der Zugüberfahrten berechneten und gemessenen vertikalen Tragwerksbeschleunigungen zeigt sich, dass die im Rechenmodell maßgebenden Oberschwingungen des Fahrbahndecks bei den realen Tragwerken nicht in gleichem Maße angeregt werden. Abstract: Truss‐girder bridges – evaluation of dynamic responses of the deck due to train transit – comparison between computational results and measurement During route expansion projects between 2013 and 2019 by the Austrian Federal Railways (ÖBB), three steel truss bridges with a similar design were built as single‐span structures with spans of 42 to 68 m. According to the ÖBB regulations dynamic analyses must be carried out. In the first investigation step, the computation of the train transit uses the normative loads for the moving load model. With all three examined structures it can be shown that the harmonics of the bridge deck lead to vertical accelerations exceeding serviceability limit states. In the next investigation step, system identifications are performed to determine the actual Lehr's damping ratios as well as eigenfrequencies and mode shapes of the structures. Further calculations with a detailed interaction model are investigated to prove the moving load model and the application of vibration absorbers at the computational model to dampen the harmonics of the bridge deck is investigated. In the final step, measurements of deck accelerations caused by train transit on the real structures are carried out. A comparison of the calculated and measured vertical accelerations due to train transits demonstrates that the harmonics of the bridge deck at the real structure are not as sensitive as in the numerical model.