Zur Einspannwirkung von Eisenbahngleisen - Die Auswirkung auf die erste Biegeeigenfrequenz bei Einfeldträgerbrücken

Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise von Eisenbahnbrücken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr erfordern in der Regel einen Vergleich zwischen relevanten Eigenfrequenzen des Überbaus und Frequenzen aus der periodischen Belastung durch überfahrende Radsätze. Werden die Eigenfrequenzen des Bauwerks rechnerisch bestimmt, hängt die Qualität der Ergebnisse von den in der Modellierung getroffenen Annahmen ab, z. T. entstehen so starke Diskrepanzen zwischen berechneten und realen Eigenfrequenzen.

Obwohl der Beitrag der über die Brückenenden hinausgehenden Gleise zur Systemsteifigkeit bekannt ist und sich im Modell über nichtlineare Längsfedern zwischen Gleis und Oberkante Tragwerk bzw. zwischen Gleis und Dammbereich abbilden lässt, wird in der Praxis oft das Modell eines gelenkigen Einfeldträgers gewählt. In diesem Beitrag werden zunächst horizontale Ersatzfedersteifigkeiten zur Abbildung des Dammbereichs mit Schotterbett hergeleitet, aus denen sich entsprechende Drehfedersteifigkeiten am Auflager ergeben. Bei der Modellierung von Einfeldsystemen mit Balken- oder Plattenelementen ist eine Berücksichtigung der Einspannwirkung über Drehfedern an den Auflagern möglich.

Weiterhin wird eine Methode zur Ermittlung der ersten Biegeeigenfrequenz n0 einer Brücke unter Berücksichtigung von Drehfedern an den Auflagern für den vereinfachten Resonanznachweis vorgestellt. Die Anwendung des Verfahrens wird an realen WiB-Brückenbauwerken mit Schotteroberbau gezeigt. Dabei werden berechnete und gemessene n0-Werte den jeweiligen Grenzfrequenzen für den vereinfachten Resonanznachweis für Einfeldbrücken mit örtlichen Höchstgeschwindigkeiten bis 200 km/h gegenübergestellt.