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Entwicklung und Anwendung einer Versuchsanlage zur Untersuchung der dynamischen Eigenschaften des Schotteroberbaues auf Eisenbahnbrücken
Hackl, Klaus
Wien (Österreich)
Selbstverlag
2017, XVI,160 S., Abb., Tab., Lit.
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[Quelle: https://repositum.tuwien.ac.at]
Die Arbeit widmet sich der Untersuchung der dynamischen Eigenschaften des Schotteroberbaues auf Eisenbahnbrücken. Durch die Steigerung der Zuggeschwindigkeiten in den Bahnnetzen rücken dabei möglicherweise auftretende Resonanzerscheinungen, die zur Destabilisierung des Schotteroberbaues führen können, in den Fokus von wissenschaftlichen Untersuchungen hinsichtlich der Nachweisführung zur Gebrauchs- und Tragsicherheit. Die normativen Vorgaben verlangen für angegebene Überfahrtgeschwindigkeiten unter bestimmten Voraussetzungen eine dynamische Nachweisführung, geben diesbezüglich allerdings keine umfassenden Modelle und keine dafür passenden Kennwerte an, die beispielsweise den Steifigkeitsund Dämpfungseinfluss beschreiben. Ziel dieser Arbeit war es, durch die Entwicklung einer Versuchsanlage im Maßstab 1:1 die dynamischen Eigenschaften des Schotteroberbaues detailliert untersuchen zu können. Außerdem sollten damit Kennwerte für ein den Schotteroberbau beschreibendes mechanisches Modell abgeleitet werden. Dadurch kann speziell das bisher bei der Nachweisführung nicht verwendbare Potential der Oberbaudämpfung berücksichtigt werden. Im Aufbau der Arbeit sind drei Abschnitte hervorzuheben: Vorab wurde ein kleinmaßstäbliches Modell (M=1:5) der geplanten Versuchsanlage (M=1:1) gebaut, um daran deren Funktionstüchtigkeit zu überprüfen. Bei diesen Arbeiten wurden wichtige Erkenntnisse gewonnen, die dann an der Versuchsanlage (M=1:1) zu entscheidenden Verbesserungen führten. Zusätzlich wurden am Modell (M=1:5) unter Zuhilfenahme eines optischen Messsystems die Bewegungsvorgänge im dynamisch beanspruchten Schotteroberbau erstmals sichtbar gemacht. Die dadurch gewonnen Erkenntnisse bestätigten das entwickelte mechanische Modell zur dynamischen Beschreibung des Schotteroberbaues. Der zweite Abschnitt umfasst die Vorstellung von Planung und Bau der Versuchsanlage (M=1:1) sowie die danach damit durchgeführten Versuche zu den Eigenschaften des Schotteroberbaues. Dabei wurden zwei Schotterarten untersucht, nämlich Neu- und Altschotter. Durch Vergleich der Messergebnisse sollte festgestellt werden, ob eine Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften über den Lebenszyklus des Schotters gegeben ist. Es wurde nur eine geringfügige Verschlechterung beobachtet. Außerdem zeigte sich eine hohe Frequenzabhängigkeit der Dämpfungseigenschaften des Schotteroberbaues, wobei diese nur eine geringe Amplitudenabhängigkeit aufwiesen. Im dritten Abschnitt wird die Ermittlung von Kennwerten für das mechanische Modell des Schotteroberbaues gezeigt. Dabei blieben Fragen offen, die zukünftig noch untersucht werden müssen. Darüber hinaus sollen in Hinkunft mit der entwickelten Versuchsanlage auch der belastete Schotteroberbau, die Auswirkung der Schotterbettvereisung, etc. untersucht werden. Mit den hier und den zukünftig gewonnen Erkenntnissen wird dann eine umfassende Modellierung des Schotteroberbaues und damit eine genauere dynamische Berechnung von Zugüberfahrten auf Eisenbahnbrücken möglich sein.
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