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Zur mechanischen Modellierung des Oberbaus für spurgebundene Systeme mit maßgeblicher Güterverkehrsbelastung

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[Quelle: http://d-nb.info]

Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Modellierung eines Fahrweges für spurgebundene Strecken mit maßgeblicher Güterverkehrsbelastung. Der Fahrweg bzw. das Bauwerk ist inhomogen, insbesondere die Schotter-, Trag- sowie Schutzschichten, und lässt sich analytisch nicht exakt bestimmen, sodass die Modellierung mithilfe der Finiten-Elemente-Methode (FEM) erfolgt, um die elasto-plastische Eigenschaft des Fahrweges darstellen zu können. Dabei wird der Fahrweg in Schotteroberbauweise modelliert. Der Fahrweg in der Variante „Feste Fahrbahn“ wird dabei grundsätzlich nicht betrachtet. Für die Modellierung des Fahrweges wird der Fokus der Betrachtung auf den Oberbau gelegt, allerdings werden der Unterbau und der Untergrund in der Modellierung nicht vernachlässigt. Für jedes Konstruktionselement des Fahrweges werden sowohl die jeweiligen Material-Modelle als auch die Oberbaubestandteile betrachtet. Des Weiteren erfolgt eine Ermittlung der Belastungen, die durch den Güterverkehr auftreten. Mögliche Umwelteinflüsse, wie z.B. Temperaturen oder Verunreinigung bzw. Abnutzung des Schotters im Oberbau, werden bei der Belastungsermittlung berücksichtigt. Mit einer Ergebnisvalidierung des Fahrwegmodells und der damit einhergehenden Fehlerbestimmung, die aus dem numerisch idealisierten Modell hervorgehen, werden die Spannungsverläufe betrachtet und bewertet. Darüber hinaus wird auch die Modellierung bzw. die numerische Umsetzung beurteilt. Die Analyse der Lastabtragung durch das Fahrwegmodell bzw. durch den Oberbau soll Aufschluss geben, inwieweit der Oberbau optimiert werden kann. Bei der Analyse werden hauptsächlich die Spannungsverläufe der Spannbetonschwellen und des Schotterbettes betrachtet. Verbesserungen im Hinblick auf die Abstimmung der Komponenten im Fahrweg, verlängern die technische und damit auch die wirtschaftliche Nutzbarkeit des Fahrweges. Eine Steigerung der wirtschaftlichen Nutzbarkeit führt zu einem kostengünstigen Oberbau.

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Modell zur Identifizierung von punktuellen Instabilitäten am Bahnkörper in konventioneller Schotterbauweise
2017, 244 S., 100 Farbabb. 220 mm, Softcover
Books on Demand

 

 

Die Existenz von punktuellen Instabilitäten - sogenannten Schlammstellen - am Bahnkörper in Schotterbauweise ist seit Beginn des Eisenbahnbaus bekannt. Durch das Aufweichen des bindigen Bodens im Unterbau/Untergrund sowie das Aufsteigen von feinkörnigem Bodenmaterial unter Verkehrsbelastung kann sich die Tragfähigkeit und damit einhergehend die Gleislage in kurzem Zeitraum rapide verschlechtern. Um die Steifigkeits- sowie die Dämpfungsverhältnisse am Bahnkörper rechtzeitig vor einer einsetzenden signifikanten Schädigung zu erfassen, sind bislang Aufschlüsse mittels Bohrungen notwendig, die einen erhöhten Aufwand hervorrufen. Eine zerstörungsfreie Prüfung am Bahnkörper ist jedoch bis jetzt nicht befriedigend möglich. Gerade die kontinuierliche Erfassung des Qualitätszustands eines Bahnkörpers, besonders nach einer Instandsetzungsmaßnahme aufgrund einer punktuellen Instabilität oder deren Erkennung, verlangt eine für die Praxis leicht anwendbare sowie zerstörungsfreie Methode, die idealerweise auch im laufenden Betrieb nutzbar ist. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Entwicklung eines theoretischen Verfahrens zur zerstörungsfreien Erfassung der Bodenverhältnisse am Bahnkörper in konventioneller Schotterbauweise sowie der Modellierung einer punktuellen Instabilität als periodischer Längshöhenfehler.

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Wolfgang Weiberg, Dieter Hilliges
Weiterentwicklung des schotterlosen Oberbaus/Bauart Rheda, fuer durchgehendes Gleis, Weichen und Tunnel. Schlussbericht
1987, 31 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Vorhaben wurden die Anforderungen an den schotterlosen Oberbau/Bauart Rheda zusammengestellt und entsprechend der Bearbeitung fortgeschrieben. Die technisch-wirtschaftliche Optimierung der Spannbetonschwelle fuer die speziellen Anforderungen in der Festen Fahrbahn (modifizierte Rheda-Schwelle) fuehrte zur Herstellung von Musterschwellen fuer Pruefstandversuche. Diese Schwellen ermoeglichen ein Befahren des aufgespindelten Gleises durch schienengefuehrte Fahrzeuge. Regelquerschnitte fuer die Bauart Rheda auf Erdplanum und im Tunnel unter besonderer Beachtung der Befahrbarkeit des Oberbaues durch Strassenfahrzeuge zu Rettungszwecken, tunnelspezifischer Schallschutz- und Entwaesserungsmassnahmen und von Ueberlegungen zum Entgleisungsfall wurden erarbeitet. Im Hinblick auf das Betonieren der Ortbetontragplatte bei Ueberhoehungen bis ue=150mm und den Reparaturfall wurden in Versuchen geeignete Betonzusammensetzungen und Betoniertechniken entwickelt. In Bauablaufstudien wurden die Reparatur und Erneuerung der festen Fahrbahn untersucht. Die Erfahrungen aus dem Bau des schotterlosen Oberbaus/Bauart Rheda im Muehlbergtunnel (NBS Hannover-Wuerzburg) wurden gesammelt und fuer das Vorhaben ausgewertet. (-z-)

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Zeitschriftenartikel

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