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Numerical analysis of soil behavior and stone columns effects on the railway track

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[Quelle: http://d-nb.info]

Railway systems are highly competitive compared with other means of transportation because of their distinct advantages in speed, convenience and safety. Therefore, the demand for railway transportation is increasing around the world. Constructing railway tracks and related engineering structures in areas with loose or soft cohesive subgrade usually leads to problems, such as excessive settlement, deformation and instability. Several remedies have been proposed to avoid or reduce such problems, including the replacement of soft soil and the construction of piles or stone columns. The thesis aims to expand the geotechnical knowledge of how to improve subgrade ballasted railway tracks, using stone columns and numerical modeling for the railway infrastructure. Three aspects are considered: railway track dynamics modeling and validation by field measurements; modeling and parametric studies on stone columns; studies on the linear and non-linear behavior of stone columns under the dynamic load of trains. The first step of the research was to develop a reliable numerical model of a railway track. The finite element method in a time domain was used for either a 2D plane strain or 3D analysis. Individual methods for modeling a train load in 2D and 3D were implemented and are discussed in this thesis. The developed loading method was validated with three different railway tracks using obtained vibration measurements. Later, these numerical models were used to analyze the influence of stone column length and train speed in the stress field. The performance of the treated ground depends on various parameters, such as the strength of stone columns, spacing, length and diameter of the columns. Therefore, the second step was devoted to a parameter study of stone columns as a unit cell with an axisymmetric condition. The results showed that even short stone columns were effective for settlement reduction, and area of replacement was the main influential parameter in their performance. The third part of the thesis focuses on a hypothetical railway-track response to the passage of various train speeds and the influence of stone-column length. The stress-strain response of subgrade is analyzed under either an elastic–perfectly plastic or advanced constitutive model. The non-linear soil response in the finite element method and the impact of train speed and stone column length on railway tracks are also evaluated. Moreover, the reductions of induced vibration - in both a horizontal and a vertical direction - after improvement are investigated.

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Mit der Eröffnung der zweiten Alpentransversale 1913, die in weiter Voraussicht elektrisch betrieben werden sollte, erfüllte sich der Kanton Bern den Wunsch, direkt mit Italien verbunden zu sein. Für die Finanzierung und den Bau der Lötschberglinie hatte er sich die Unterstützung Frankreichs gesichert, das ein großes Interesse an einer Verbindung hatte, mit der das vom Deutschen Kaiserreich 1871 eroberte Elsass umfahren werden konnte. 1918, nach dem Ende des Ersten Weltkriegs, brachen harte Zeiten an. Frankreich hatte wieder eine direkte Verbindung über Basel und den Gotthard nach Italien. Die BLS versuchte mit weitsichtigen technischen Lösungen, wie zum Beispiel mit der Elektrolokomotive Ae 6/8 oder dem Blauen Pfeil, die Effizienz zu steigern und mit innovativer Werbung Passagiere zu generieren. Die Autoren beschreiben die Geschichte der Lötschbergbahn in vier Kapiteln von den Anfängen bis heute.

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Wolfgang Heilmann
Beurteilung der Sicherheit an Bahnuebergaengen aufgrund baulicher und verkehrlicher Merkmale
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Bahnuebergaenge stellen sowohl im Eisenbahn- als auch im Strassennetz ausgesprochene Unfallschwerpunkte dar. Dieser Sachverhalt wurde zum Anlass genommen, die Einfluesse der baulichen, verkehrlichen und eisenbahnbetrieblichen Merkmale von Bahnuebergaengen auf die jeweiligen Sicherheitsverhaeltnisse zu analysieren und ein Bewertungschema zur vorausschauenden Beurteilung der Sicherheit an Bahnuebergaengen zu entwickeln. Im Rahmen der Arbeit wurde das Verhalten der Wegebenutzer gegenueber den verschiedenen Sicherungsarten von Bahnuebergaengen untersucht. Ferner wurde nach den Methoden der technischen Zuverlaessigkeitstheorie ein Rechengang aufgezeigt, um die Erwartungswerte von Unfallzahlen an Bahnuebergaengen abschaetzen zu koennen. Es zeigte sich, dass das Verhalten der Wegebenutzer einen viel staerkeren Einfluss auf die Gefaehrdungen an Bahnuebergaengen hat als die i.a. mit hoher Zuverlaessigkeit arbeitenden Sicherungseinrichtungen. Probleme wurden bei der Sicherung durch hoerbare Signale an Bahnuebergaengen mit Kraftfahrzeugverkehr deutlich. Bei diesen Bahnuebergaengen kommt der "Restuebersicht" eine besondere Bedeutung zu, und es waere ueberlegenswert, anstelle der hoerbaren Signale die Uebersicht am Andreaskreuz (mit Stop-Schild) zu verwenden. (-z-)

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Ziel der Untersuchungen an den Eisenbahnbruecken ueber die Ilmenau in Bienenbuettel und der dazugehoerigen Laboruntersuchungen ist es, durch schalldaempfende Verbundsysteme und durch Entwicklung laermarmer Ausgangskonstruktionen die Eisenbahnbruecke aus Stahl so leise wie die freie Strecke zu machen. Am Neuprojekt der Bienenbuetteler Bruecke werden zum einen die Erfahrungen bei der Integration von Beschichtungsmassnahmen in den Fertigungsablauf beim Brueckenbau gewonnen, zum anderen Aussagen zum akustischen Verhalten einer geaenderten Brueckenkonstruktion gemacht. (to)

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T. Seeger, B. Melber
Schallgedaempfte Stahlkonstruktionen im Brueckenbau
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Die fuer den Grossversuch erforderlichen Werkstoff- u. Fertigungskenndaten wurden durch experimentelle Untersuchungen im Labor ermittelt. Die Planungsarbeiten fuer den Grossversuch, Verlustfaktormessungen, Dauerschwingfestigkeitsuntersuchungen als Eignungspruefung fuer Prodophon "d", Temperaturbestaendigkeit und die statische Festigkeit von Prodophon sowie die Schwingfestigkeitsuntersuchungen als Bemessungsgrundlage fuer St 37 mit Setzbolzen wurden durchgefuehrt, bzw. behandelt. (to)

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Zeitschriftenartikel

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Ramann, Janine
"Digitaler Zwilling" - (BIM-) Bestandsdatenerfassung und Lichtraumprofilprüfung. Lösungen für die großräumige Erfassung von Bahninfrastruktur
EI Der Eisenbahningenieur, 2020

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Tesar, Markus; Otto, Philip; Reimann, Sebastian; Gratzfeld, Peter
Karlsruher Messstraßenbahn sammelt Daten zur Optimierung von Energieeffizienz, Pünktlichkeit, Verschleiß und Komfort
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Speck, Georg
Der Fernbahntunnel Frankfurt a. M. in der Typologie der Verbindungsbahnen
ETR Eisenbahntechnische Rundschau, 2020

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Kolmorgen, Vasco Paul; Rahmig, Christian; Ebendt, Rüdiger; Schubert, Lucas
Indres - Infrastrukturdatenregister für regionale Eisenbahnstrecken. Das mFund-Forschungsprojekt Indres entwickelt eine einheitliche und kohärente digitale Datenbasis für Infrastrukturen der weiteren deutschen Bahnen
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Machbarkeitsstudie zeigt Potenziale von industriellem 3D-Druck in der Bahnbranche auf
ETR Eisenbahntechnische Rundschau, 2020

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