Experimentelle und numerische Untersuchung einer bestehenden Eisenbahnbrücke bei Zugüberfahrt

Die dynamischen Kennwerte und das Schwingungsantwortverhalten bei Zugüberfahrt werden an einem schiefwinkeligen einfeldrigen Stahlbetonplattentragwerk experimentell und numerisch untersucht. Bei der numerischen Untersuchung werden unterschiedliche Detaillierungsgrade der Brückenmodelle betrachtet und die Ergebnisse der berechneten Eigenfrequenzen und Schwingungsantworten bei Zugüberfahrt miteinander verglichen und diskutiert. Die experimentellen Untersuchungen beinhalten die Anwendung der krafterregten Schwingungsanregungsmethode zur Ermittlung der tatsächlichen Größe der dynamischen Kennwerte des Tragwerks und die Messung der Tragwerksreaktionen bei Zugüberfahrt. Mit den experimentell ermittelten dynamischen Kennwerten werden die numerischen Brückenmodelle kalibriert und eine Neuberechnung der Schwingungsantworten wird durchgeführt. Die Abweichungen der bei Zugüberfahrt am realitätsangepassten numerischen Modell ermittelten Tragwerksreaktionen werden mit den messtechnisch ermittelten Werten verglichen. Ziel des Vergleichs ist die Ermittlung und Darlegung von anzuwendenden Signalanalyse- bzw. Filtermethoden zur Erzielung einer bestmöglichen Übereinstimmung der Tragwerksreaktionen des Modells mit der Realität. Es werden Empfehlungen für die Wahl des Detaillierungsgrads der numerischen Brückenmodelle bei Zugüberfahrtssimulationen und für die Festlegung der maßgebenden Eigenfrequenzen bei der Durchführung von Schwingungsmessungen an realen Tragwerken gegeben.

Experimental and numerical investigation of an existing railway bridge during train crossing
In this paper the dynamic parameters and the vibration response during train crossing of an inclined single span concrete plate bridge is experimentally and numerically investigated. In the numerical analyses different levels of detail of the numerical model are considered and the gained results of calculated natural frequencies and vibration responses during train crossing are compared and discussed. Within the experimental investigation of the bridge structure the forced vibration excitation method is applied to determine the real dynamic parameters and in addition measurements of the train crossing are performed to determine the time history of vibration response. The gained measurement results of natural frequencies and damping coefficients are used to calibrate the theoretical numerical models to the real behaviour and numerical calculations are repeated. The discrepancy of the measured vibration response and the calculated response in the numerical models during train crossing is analysed and valuated. The goal of this comparison is to determine signal analyses methods that have to be applied to the measured raw data in order to get a good agreement. Recommendations of necessary levels of detail of numerical models in dependence to the type of bridge structure are specified. In addition, recommendations for choosing the relevant natural frequencies that have to be identified within dynamic measurements of real bridge structures are indicated.