|  Experimentelle Untersuchung des Schwingungsverhaltens Schwingungsmessung und Signalanalyse | Anhand dieser Erkenntnisse aus der FE - und Handrechnung wurde ein Messprogramm mit 5 Beschleunigungsaufnehmern zur Erfassung der Eigenschwingungscharakteristiken aufgestellt.
Für die Identifizierung war es wichtig, Schwingungsknoten und die maximalen Amplitudenstellen zu ermitteln. Messpunkte an beiden Seiten des Tragwerkes machten es möglich, auch Torsionseigenformen klar zu identifizieren. Um den Anteil an horizontalen und vertikalen Schwingungen zu bewerten, wurden auch Beschleunigungsaufnehmer in diesen Wirkungsrichtungen installiert. |
| Als Erregerquelle wurde eine Testperson gewählt, die einen Sprung und eine Überquerung auf der Brücke vollführt (siehe Bilder unten). Während der Messungen waren Fremdanregungen durch Fahrzeuge und Wind nicht auszuschließen.
Die Schwingungsanregung wurde in der Brückenkonstruktion entsprechend des Eigenschwingverhaltens wirksam und regte bestimmte Eigenfrequenzen und -formen an. |
| Die dabei entstehenden Beschleunigungssignale an den fünf Beschleunigungsaufnehmern (siehe Diagramme oben) wurden vor Ort mit einer Abtastrate von 150 Hz aufgezeichnet und abgespeichert. |
| Zur Ermittlung der periodischen Anteile der gemessenen Beschleunigungskurven wurden Leistungsspektren aufgestellt. Hierbei handelt es sich um eine Transformation aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich (Fouriertransformation). Die Ergebnisse der Schwingungsmessung an der Fußgängerbrücke wurden bis zu einer Frequenz von 15 Hz ausgewertet, da in diesem Bereich bereits die ersten 10 Eigenfrequenzen und zugehörige Schwingungsformen zu erwarten sind. Zur Übersicht der errechneten Eigenfrequenzen  Trotz der unterschiedlichen Dauer der einzelnen Messungen und der zusätzlichen Fremdanregungen wurden mit entsprechender Signalfilterung vernünftige Ergebnisse über die Anteile der Eigenfrequenzen am Gesamtsignal in den Leistungsdichtespektren (siehe linkes Diagramm) erzielt. |
Tabelle der gemessenen Eigenfrequenzen:
| in den Messachsen MA1 - MA8 sowie längs der Brücke (br1 u. br2) |
|
n. EF
|
MA1
|
MA3
|
MA4
|
MA5
|
MA6
|
MA7
|
MA8
|
MA9
|
MA10
|
MA11
|
MA13
|
br1
|
br2
|
Mittelwert fgem
|
|
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
[Hz]
|
|
1.
|
1,83
|
1,76
|
1,76
|
1,76
|
1,83
|
1,83
|
1,83
|
1,83
|
1,83
|
1,76
|
1,81
|
1,79
|
1,81
|
1,80
|
|
2.
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
)1
|
-
|
|
3.
|
3,08
|
3,15
|
3,08
|
3,08
|
3,01
|
3,00
|
3,00
|
3,00
|
3,00
|
2,93
|
3,00
|
3,00
|
2,95
|
3,02
|
|
4.
|
4,10
|
4,07
|
4,10
|
4,10
|
4,10
|
4,10*
|
4,10
|
4,06
|
4,10
|
4,10
|
4,00
|
4,08
|
4,09
|
4,08
|
|
5.
|
4,98
|
5,20
|
4,98
|
4,98
|
5,20
|
5,24
|
4,98
|
4,76
|
5,20
|
4,80
|
4,70
|
5,25
|
4,71
|
5,00
|
|
6.
|
5,27
|
5,35
|
5,27
|
5,27
|
5,64
|
5,42
|
-
|
-
|
5,31
|
5,27
|
5,58
|
5,35
|
5,22
|
5,36
|
|
7.
|
5,86
|
5,64
|
5,86
|
6,07
|
6,08
|
5,86
|
5,86
|
5,86
|
5,80
|
5,86
|
5,84
|
5,69
|
5,82
|
5,85
|
|
8.
|
6,88
|
6,88
|
6,89
|
6,88
|
6,88
|
6,90
|
6,88
|
6,88
|
6,88
|
6,88
|
6,88
|
6,92
|
6,89
|
6,89
|
|
9.
|
7,12
|
7,18
|
7,18
|
7,18
|
7,17
|
7,14
|
7,18
|
7,18
|
7,18
|
7,18
|
7,14
|
7,19
|
7,17
|
7,17
|
|
10.
|
8,20
|
8,20
|
8,50
|
8,48
|
8,50
|
8,42
|
8,50
|
8,30
|
8,50
|
8,50
|
8,42
|
8,46
|
8,57
|
8,43
|
|
?
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19./20.
|
13,3
|
13,2
|
13,0
|
13,0
|
13,2
|
13,2
|
13,0
|
13,2
|
13,2
|
13,2
|
13,2
|
13,2
|
13,3
|
13,2
|
|
Erläuterung:
| * nur horizontal / längs Signale
)1 die 1. Pylonschwingung als Eigenform war am Versteifungsträger nicht messbar |
| Über die Phasenverschiebungen der gleichzeitig gemessenen Beschleunigungssignale in Längs- und Querrichtung war es möglich Biege- und Torsions- sowie Querschwingungen eindeutig zu identifizieren.
Dies wurde für die 1.-10. sowie für die 13. Eigenfrequenz (EFR) vorgenommen. |
| Das links gezeigte Diagramm zeigt die Phasenverschiebung der 8. Eigenfrequenz in den Messachsen MA3 (Feld A-B) und MA8 (Feld B-C). Daraus folgt, dass sich das Brückenfeld A-B am Messpunkt MP3.2 nach oben bewegt und der Messpunkt MP8.2 des Feldes B-C nach unten. So kann man die einzelnen Eigenformen charakterisieren und mit denen des FE-Rechenmodells vergleichen. |
| Die ersten 10 Eigenfrequenzen und -formen wurden mit Ausnahme der Pylonschwingung eindeutig bestimmt. Die Eigenfrequenzen des FE - Berechnungsmodells wiesen im Vergleich zu den gemessenen Eigenfrequenzen eine sehr gute Übereinstimmung auf, so dass am Rechenmodell keine Änderungen vorgenommen wurden.
Es ist somit von einem qualitativ und quantitativ richtigen Berechnungsmodell auszugehen, welches die strukturellen Eigenschaften der Brücke (statische und kinematische Auflagerbedingungen, Massen- und Steifigkeitsverteilung) im betrachteten Frequenzbereich wirklichkeitsnah wiedergibt.
Das Modell kann nun als Basis für weiterführende Berechnungen (Simulationen) dynamischer Belastungen und Systemänderungen benutzt werden.
|
| |  Diplomarbeiten:
| |
