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Evaluation of coupled partial models in structural engineering using graph theory and sensitivity analysis

Im Zuge des Ausbaus von Eisenbahnstrecken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr muss sichergestellt werden, dass keine Resonanz zwischen den periodisch einwirkenden Radlasten und den Brückeneigenfrequenzen entsteht. Bei der Untersuchung einzelner Bauwerke wurden teilweise recht große Schwankungen des dynamischen Verhaltens im Verlauf der Jahreszeiten festgestellt. Um diese Beobachtungen zu präzisieren, wurden an zwei ausgewählten Walzträger-in-Beton-Brücken über den Zeitraum von 15 Monaten Beschleunigungsmessungen durchgeführt. Die gewonnenen Daten wurden mit der Stochastic Subspace Methode, die im ersten Teil der Arbeit näher erläutert wird, ausgewertet. Es konnte für alle Eigenmoden ein Absinken der Eigenfrequenz bei steigender Temperatur beobachtet werden. Um die Ursachen hierfür genauer zu untersuchen, wurde für eine der beiden Brücken ein Finite-Elemente-Modell mit dem Programm SLang erstellt. Mittels einer Sensitivitätsanalyse wurden die für das Schwingverhalten maßgebenden Systemeigenschaften identifiziert. Die anschließend durchgeführte Strukturoptimierung unter Nutzung des genetischen Algorithmus sowie des adaptiven Antwortflächenverfahrens konnte die Temperaturabhängigkeit einzelner Materialparameter aufzeigen, die zumindest eine Ursache für Schwankungen der Eigenfrequenzen darstellen.