Dynamische Verformungsmessungen an Eisenbahnbrücken mittels Mikrowelleninterferometrie - Teil 1: Messverfahren

Die terrestrische Mikrowelleninterferometrie ist ein im Bauwesen noch wenig bekanntes Messverfahren, das die berührungslose Erfassung von Verformungen einer Struktur mit einer Genauigkeit bis in den Submillimeterbereich und einer Abtastrate von bis zu 4 kHz ermöglicht. Darüber hinaus bietet die Mikrowelleninterferometrie die Möglichkeit, das Bewegungsverhalten mehrerer Punkte entlang eines Profils zeitsynchron zu beobachten. Aufgrund der hohen Messrate kann auch die dynamische Strukturantwort aufgezeichnet werden, die unmittelbar zur Ableitung modaler Strukturkennwerte (Eigenfrequenzen, Dämpfungsmaße) genutzt werden kann, während die Entfernungsauflösung die direkte Ermittlung von Eigenformen ermöglicht. Dieser Beitrag gibt eine kurze Einführung in die Funktionsweise des Messverfahrens und erläutert Randbedingungen und Grenzen der Messmethode hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit bei dynamischen Messungen an Eisenbahnbrücken. Die Erkenntnisse wurden anhand umfangreicher und systematischer experimenteller Untersuchungen in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bahn AG gewonnen. Hieraus wurde eine Bewertungsmatrix erstellt, die die Eignung der Mikrowelleninterferometrie für unterschiedliche bahnspezifische Messaufgaben an Baustrukturen veranschaulicht. In Teil 2 werden ausgewählte Messergebnisse im Vergleich mit konventionellen Messverfahren und dynamischen Strukturberechnungen gezeigt, die an Eisenbahnbrücken ermittelt und zur Validierung des Messverfahrens genutzt wurden.

Dynamic measurements of railway bridge displacements through microwave interferometry - Part 1: measurement method
The microwave interferometry is a rather new measuring technique, yet little-known in civil engineering applications. It allows the non-contact acquisition of structural displacements with accuracy in the sub-millimetre range at a sampling rate of up to 4 kHz. The high sampling frequency allows also the caption of dynamic structural responses, which can be used for a straightforward determination of the main modal parameters of the structures (natural frequencies, damping ratios). Furthermore, the synchronous acquisition of the overall motion of the targeted object is possible due to a high range resolution, which facilitates a direct identification of modal shapes. This paper gives a short introduction of the measurement method and outlines its boundary conditions and limitations with respect to applications in railway bridge dynamics. The knowledge has been gained on the basis of comprehensive systematic experimental investigations performed within the frame of a cooperation project with the German Railways (Deutsche Bahn AG). As a result an evaluation matrix was created, which clearly illustrates the applicability of the microwave interferometry for different railway-specific tasks. The second part will present selected results of microwave interferometry measurements of railway bridges in comparison to parallel conventional measurements and the corresponding numerical investigations, which were used for the validation of the measurement technique.