Zur Einspannwirkung von Eisenbahngleisen - Teil 2: Nichtlineare Federcharakteristiken

Die Systemsteifigkeiten von Eisenbahnbrücken werden durch die über die Brückenenden hinauslaufenden Gleise positiv beeinflusst. Gemäß aktueller Normenlage lässt sich dieser Effekt im Modell durch ein separat vom Überbau modelliertes Gleis abbilden, das über nichtlineare Längsfedern mit dem Überbau bzw. dem anschließenden Dammbereich verbunden wird. Eine Systemvereinfachung mit einer linearen horizontalen Ersatzfeder, welche den Beitrag des Dammbereichs abbildet und sich für die Modellierung eines Einfeldsystems mit Balken- oder Plattenelementen in eine Drehfeder am gelenkigen Auflager umrechnen lässt, wurde im 1. Teil dieses Beitrags in der Bautechnik 07/2016 hergeleitet.
Der vorliegende Beitrag behandelt den Einfluss und die Berücksichtigung des Durchrutschens des Gleises im Schotterbett, die durch eine nichtlineare horizontale Ersatzfeder bzw. Drehfeder am Auflager (nichtlineare Charakteristik gemäß Normung) modelliert werden.
Die Notwendigkeit der Einbeziehung der nichtlinearen Effekte wird exemplarisch für zwei reale WiB-Brückenbauwerke in Einfeldbauweise mit Schotteroberbau diskutiert. Dazu werden numerische Überfahrtssimulationen mit äquivalenten Einmassensystemen durchgeführt.

Restraining effects of railway tracks - part 2: non-linear spring characteristics
System stiffnesses of railway bridges are enhanced by the tracks overlapping the bridges' ends. In accordance with current standards, this effect can be accounted for in numerical models where tracks are modelled as separate elements which are connected to the bridge and adjacent embankments by non-linear longitudinal springs. A simplified approach, where the contribution of the embankment is represented by an equivalent elastic horizontal spring element, which can be converted to a rotational spring for single span systems with beam or plate elements, was derived in the 1st part of this contribution in Bautechnik 07/2016.
The current work represents non-linear spring characteristics of the longitudinal springs in the combined track/structure system according to code with non-linear characteristics of the equivalent horizontal and rotational springs.
The importance of considering the non-linear effects in numerical models is discussed based on numerical simulations of two real single-span filler beam bridges with ballast bed. The simulations are carried out using equivalent single degree of freedom systems.