Simple models for including the vehicle-bridge interaction in dynamic analyses of railway bridges

Kumulative Dissertation in vier ArtikelnDie dynamische Berechnung ist seit einigen Jahrzehnten ein wesentlicher Bestandteil der Bemessung von neuen und Bewertung von bestehenden Eisenbahnbrücken im Hochgeschwindigkeitsverkehr. Die überfahrenden Züge können dabei vereinfacht als Abfolge von bewegten Einzellasten oder realitätsnah als schwingungsfähige Mehrkörpersysteme modelliert werden.Diese Dissertation behandelt die Auswirkungen der Fahrzeugmodellierung auf die Tragwerksantwort von gelenkig gelagerten Einfeldträgerbrücken. Anhand ausgedehnter Vergleichsberechnungen wird der quantitative Nutzen von Mehrkörpermodellberechnungen im Vergleich zu vereinfachten Einzellastmodellen verschiedener Zugtypen aufgezeigt.Die Ergebnisse zeigen, dass die Fahrzeug-Brücken-Interaktion (FBI) in Mehrkörpermodellberechnungen in vielen Fällen für eine Reduktion der maximalen Tragwerksantwort sorgt. Die vereinfachte Berücksichtigung dieses Effekts in Einzellastmodellen durch die Zusatzdämpfung gemäß Eurocode 1 führt hingegen oftmals zu nichtkonservativen Ergebnissen. In dieser Dissertation wird deshalb eine alternative, konservative Festlegung für die Zusatzdämpfung erarbeitet, welche die Abhängigkeit der FBI von der Brückengrundfrequenz, der Brückenmasse und des Zugtyps wiederspiegelt.In recent years, the dynamic analysis has been an essential part in the design phase of new and in the evaluation of existing high-speed railway bridges. The trains can be modelled in a simplified manner as a sequence of moving loads or more realistically as multi-body systems.This thesis deals with the impact of the train models on the dynamic response of simply supported bridges. Based on extensive dynamic computations, the benefit of using multi-body systems compared to simplified moving load models is evaluated for various train types.The results show that vehicle-bridge interaction (VBI) effects in multi-body models tend to reduce the maximum bridge response. However, the simplified consideration of this effect in moving load models using the additional damping method as integrated in the Eurocode yields non-conservative results in many cases. Therefore, this thesis presents an alternative and conservative approach to the additional damping method, which includes the dependencies of the VBI on the bridge fundamental frequency, the bridge mass and the train type.8