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Eingeladener Vortrag
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Train-induced ground vibration can be excited by wheel and track irregularities and by two kinds of irregularities of the soil, by geometric irregularities or by the spatially varying soil stiffness. For both types of irregularities, the effective track irregularity on top of the track is calculated in wavenumber domain and with wavenumber integrals. For a general multi-beam track model, the wavenumber integrals are solved numerically. The irregularities of the soil are filtered by the track when transferred from the bottom to the top of the track. The high-wavenumber irregularities are strongly reduced due to the bending stiffness of the track and the compliance of the support. In addition, soft track elements reduce directly the stiffness variation of the support. Therefore, the mitigation effect of elastic track elements for these excitation components seems to be important. For under-sleeper pads and slab tracks, calculation and measurements are presented including additional excitation components and the dynamic vehicle–track interaction, and the relevance of the excitation mechanisms is discussed based on the dynamic forces which are acting on the ground. Due to the restricted amplitudes, the parametric excitation by the stiffness variation seems to be less important than the geometric irregularities. The calculations yield the correct trends of the measurements and many details of the measured ballast, slab, and under-sleeper-pad tracks.
Train-induced ground vibrations are generated by static and dynamic axle loads which can be calculated by vehicle-track-soil models and the vehicle and track irregularities. A fast prediction method has been developed which uses approximate transfer functions of layered soils. In the present contribution, this prediction method is used for the inverse calculation of the axle-load spectra from the measured ground vibration. The layered soils of some measuring sites show very differing ground vibration spectra in the amplitude range of 0.0001–1.0 mm/s as a consequence of the soft layer and stiff half-space, differing layer frequencies, as well as the far- and near-field measuring points. The back-calculation, however, yields axle-load spectra within a single order of magnitude around 1 kN. Axle-box measurements confirm the amplitude level of the axle loads. This standard axle-load spectrum can be used for a basic prediction at a new site. The separation of train and site-specific components allows a better evaluation of railway vibrations, for example, of different trains and different tracks. By eliminating the effects of differing soil characteristics, an important mid-frequency component has been found which lies between 8 and 32 Hz depending on the train speed. The origin of this dominant mid-frequency component is discussed using advanced prediction methods like moving constant loads, scattered axle impulses and axle-sequence spectra.
Deckenschwingungen stellen in der Regel das größte Problem bei Erschütterungsgutachten dar. In diesem Übersichtsbeitrag werden folgende Aspekte der Deckenschwingungen mit einfachen bis komplexen Rechenmodellen dargestellt.
Die Resonanzanregung der Decken hängt von der Phasenlage der Auflagerschwingungen ab. Der Wellenlauf der anregenden Freifeldbodenschwingungen kann die Resonanzstärke deutlich verringern. - Der Wellenlauf kann bei Pfahl- oder Plattengründungen zu Abminderungen der Freifeldamplituden führen (kinematische Bauwerk-Boden-Wechselwirkung). - Die Steifigkeit des Untergrundes hat einen starken Einfluss auf die Resonanzstärke. Dies hat einerseits mit der Abstrahlungsdämpfung zu tun, andererseits auch mit einer Schwingungstilgung. Die Tilgung kann in einem vereinfachten Wand-Decken-Modell mit einer einheitlichen Deckeneigenfrequenz oder realistischer mit einem Eigenfrequenzband berechnet werden. In einem schmalen Frequenzband vor der Deckeneigenfrequenz können weitere (Wand-) Eigenfrequenzen und nach der Deckeneigenfrequenz eine Frequenzlücke auftreten. Normalerweise nehmen die Deckenamplituden mit der Höhe im Gebäude zu. In der Frequenzlücke hingegen nehmen die Amplituden mit der Höhe ab. - Benachbarte Deckenfelder können gemeinsame Deckeneigenfrequenzen besitzen, vor allem wenn sie die gleichen Abmessungen haben. Man bekommt dann ein Band von Deckeneigenfrequenzen. - Bei einer Schwingungsanregung im Gebäude auf einer Decke schwingen auch die benachbarten Deckenfelder mit. Im Frequenzbereich lassen sich Übertragungsfunktionen darstellen, im Zeitbereich können Amplituden-Abstandsgesetze betrachtet werden. - Bei großen Stützenbauwerken treten häufig Kopplungen der Decken verschiedener Stockwerke auf. - Mit den verschiedenen Methoden lassen sich typische Gesetzmäßigkeiten für die Amplituden und Frequenzen der Deckenschwingungen ableiten.