Digitaler Zwilling zur Ermüdungsbewertung einer historischen Eisenbahnbrücke

Basierend auf Langzeitmonitoring einer historischen Eisenbahnbrücke aus Stahl wird ein Finite‐Elemente‐Modell aufwendig kalibriert, um vorhandene Schäden am Tragwerk korrekt abzubilden. Am kalibrierten Modell, welches hier als Digitaler Zwilling betrachtet wird, werden in weiterer Folge intensive Vergleichsrechnungen zur Ermüdungsbeanspruchung durchgeführt und die Auswirkungen verschiedener Lastmodelle auf die prognostizierte Lebensdauer des Tragwerks untersucht, wodurch die Notwendigkeit einer korrekten numerischen Abbildung realer Tragwerke gezeigt wird. Parallel dazu wird ein Demonstrator einer Visualisierungsplattform erstellt. Der Demonstrator ermöglicht die Definition und Verortung einer Vielzahl von Infrastrukturbauwerken (z. B. entlang eines Streckenzugs oder auch netzweit), welche dann grafisch auf einer Karte ausgewählt werden können. Details zur jeweiligen Infrastruktur sowie Ergebnisse einer hinterlegten Zustandsbewertung werden angezeigt. Durch Integration einfacher Bewertungsmodelle in den Demonstrator können mittels Variation von Eingabeparametern auch on the fly die Auswirkungen auf die jeweilige Zustandsbewertung und Prognose berechnet werden. Im vorliegenden Aufsatz werden die Kalibration und Bewertung der historischen Eisenbahnbrücke sowie die Integration des kalibrierten Brückenmodells in den Demonstrator gezeigt. Die Auswirkungen verschiedener Parameter wie Lastmodelle, Zughäufigkeiten oder Schädigungen am Tragwerk auf die Ermüdungsschädigung werden aufgezeigt.

Based on long‐term monitoring of a historic steel railway bridge, a finite element model is calibrated to accurately represent existing damage to the structure. The calibrated model, which is considered a digital twin in this work, is then used for intensive comparative calculations of fatigue stress and the effects of various load models on the predicted service life of the structure, thereby demonstrating the necessity of a correct numerical representation of real structures. In parallel, a demonstrator of a visualization platform is created. The demonstrator enables the definition and location of a large number of infrastructure components (e. g., along a railway line or even network‐wide), which can then be selected graphically on a map. Details of the respective infrastructure as well as results of a stored condition assessment are displayed. By integrating simple assessment models into the demonstrator, the effects on the respective condition assessment and prognosis can also be calculated on the fly by varying input parameters. The given paper presents the calibration and assessment of the historic railway bridge, as well as the integration of the calibrated bridge model into the demonstrator. The effects of various parameters such as load models, train frequencies or damage to the structure on fatigue damage are shown.