Versuchsgestützte Ermittlung der Unterbausteifigkeit einer großen Eisenbahnbrücke

Wegen der großen Brems- und Anfahrkräfte sowie der Verbindung der durchgängig verschweißten Schienen mit dem Überbau spielt die Gleis-Tragwerks-Interaktion eine maßgebende Rolle beim Entwurf von längeren Eisenbahnbrücken. Ein wesentlicher Parameter beim Nachweis der Längskraftabtragung im Tragwerk ist die Längssteifigkeit der als Festpunkt ausgebildeten Unterbauten. Die horizontale Ersatzfedersteifigkeit, hier Unterbausteifigkeit genannt, wird i. d. R. rechnerisch über ein Pfahlrostmodell ermittelt. Im Fall der Itztalbrücke wurde die quasistatische Unterbausteifigkeit über eine Probebelastung und die “dynamische” Unterbausteifigkeit über einen Bremsversuch experimentell ermittelt, um die Eingangsparameter für den Nachweis der Schienenspannungen und der Lager zu definieren. Zusätzlich zu den Versuchen wurden 3-D-Finite-Elemente-Analysen der Tiefgründungssysteme bestehend aus Bohrpfählen, Pfahlkopfplatten und Baugrund durchgeführt. Im Artikel wird die Versuchskonzeption, -durchführung und -auswertung für beide Versuche vorgestellt. Im Anschluss werden die Ergebnisse der Versuche mit den rechnerischen Prognosen verglichen. Diese Versuche im Realmaßstab ermöglichen wichtige Rückschlüsse auf die Qualität der rechnerischen Prognosen der Gründungsverformung zur Entwicklung eines besseren Verständnisses für das tatsächliche Verhalten des Tragwerks bei dem Längskraftabtrag.

Experimental determination of the longitudinal stiffness of the piers of a long railway viaduct
Regarding the design of longer railway bridges, track-bridge-interaction plays a decisive role because of the high brake and acceleration forces as well as the connection of the continuous rail with the superstructure. When calculating the effects of track-bridge-interaction a fundamental parameter is the longitudinal equivalent stiffness of piers and abutments with horizontally fixed bearings. The horizontal equivalent stiffness is commonly calculated by a pile grillage model. In the case of the Itz valley railway viaduct the longitudinal equivalent static stiffness respectively the “dynamic” stiffness has been determined experimentally by a static diagnostic load testing and by a braking test to determine the input parameters for the calculation of the additional rail stresses and the bearing forces. Associated to the experiments, numerical 3-D FE analysis of the deep foundation system have been carried out in terms of class A predictions. In this article the experimental setup, execution and evaluation of both tests will be presented. Subsequently, the results of the tests will be compared with the numerical predictions.