Dynamik von Eisenbahnbrücken unter Hochgeschwindigkeitsverkehr - Entwicklung eines Antwortspektrums zur Erfassung der dynamischen Tragwerksreaktion

Die Dimensionierung und Bemessung von Eisenbahnbrücken bei der Planung von Hochge-schwindigkeitsstrecken im europäischen Fernverkehrsnetz erfordert in zunehmendem Maße die Berücksichtigung dynamischer Effekte infolge hoher Zuggeschwindigkeiten. Diese Arbeit enthält eine systematische Untersuchung der strukturdynamischen Eigenschaften von einfeldrigen Eisenbahnbrücken unter bewegten Lasten. Die gewonnenen Erkenntnisse werden für die Definition einer bezogenen dynamischen Vergrößerung verwendet, welche in graphischer Darstellung für alle gängigen Brückenbauweisen und getrennt in unterschiedliche Resonanzbereiche aufbereitet wird. Auf Grundlage dieser bezogenen dynamischen Vergrößerung kann ein Antwortspektrum für Eisenbahnbrücken definiert werden, welches zur Ermittlung der maximalen dynamischen Tragwerksreaktion verwendet und ohne aufwendige dynamische Tragwerksanalysen vom planenden Ingenieur eigenständig ermittelt werden kann. Die abschließend entwickelten Abgrenzungskriterien zur Abschätzung einer Resonanzgefahr können bereits in einem frühen Planungsstadium zur Wahl eines in statischer und dynami-scher Hinsicht ausreichenden Überbauquerschnitts eingesetzt werden.

Due to increasing train speeds in recent years, the application of dynamic calculations of rail-way bridges becomes more and more relevant in the design process of European high speed rail projects. This doctoral thesis includes a systematic analysis of the structural dynamics of single-span railway bridges exposed to moving loads. The conclusions are applied to define a so-called normalised dynamic amplification factor graphically illustrated for all commonly known methods of bridge construction and separated into different resonance velocity ranges. Based on the normalised dynamic amplification factor a response spectrum related to railway bridges can be defined. This proposal of a simplified assessment of the dynamics of railway bridges without the need for extensive dynamic calculations can easily be applied by conven-tional project engineers in the field of bridge construction. Finally boundary criteria have been developed to evaluate the risk of resonance useful in an early design stage to choose a suitable cross-section of the superstructure in terms of static and dynamic aspects.