High-speed Railway Bridges (eBook)

Conceptual Design Guide

José Romo, Alejandro Perez-Caldentey, Manuel Cuadrado (Autoren)

eBook Download: PDF

2023
Wiley-VCH (Verlag)
978-3-433-61040-4 (ISBN)

Infos

The need for large-scale bridges is constantly growing worldwide, as the expansion of transport infrastructures with rail roads and high-speed lines is an important current task in many regions.
This book deals with all aspects referring to the structural conceptual design and analysis that are taken into account when planning a bridge or viaduct for a high-speed rail line. This includes the characteristics of the railway traffic such as speeds, actions, limit states, etc., and a detailed analysis of the superstructure of the track with its various components and singular elements.
One of the special features of the book is that it not only highlights the bridge typologies and structural components related to the bridge design but also takes into account the issues of the track construction. The design basis, the requirements for different situations and solutions are given.
Special attention is paid to the interaction between the structure and the track and to the dynamic nature of railway actions, studying the dynamic response of the structure and its influence on the behaviour of the track and its components as well as on safety, traffic flow quality, and maintenance needs. The particulars of the design of high-speed rail bridges located in seismic areas are included as well.
Numerous examples in all chapters serve the book's character as a useful guide to HSR bridge design, and to prevent typical problems and errors.
An appendix with selected HSR bridges built worldwide completes the work.
With this work the authors provide first-hand experience gained from many years of planning of completed bridges for high-speed rail lines. Der Bedarf an Großbrücken nimmt weltweit ständig zu, da der Ausbau der Verkehrsinfrastrukturen mit Eisenbahn- und Hochgeschwindigkeitsstrecken in vielen Regionen eine wichtige aktuelle Aufgabe darstellt.
In diesem Buch werden alle Aspekte des Tragwerksentwurfs und der Berechnung behandelt, die bei der Planung einer Brücke oder eines Viadukts für eine Hochgeschwindigkeitsstrecke zu berücksichtigen sind. Dazu gehören der Schienenverkehr mit Geschwindigkeiten, Einwirkungen, Grenzzuständen usw. sowie die detaillierte Berechnung und Bemessung des Oberbaus mit seinen verschiedenen Komponenten und Einzelelementen.
Eine Besonderheit des Buches ist, dass es nicht nur die Brückentypologien und die mit dem Brückenbau zusammenhängenden Bauteile beleuchtet, sondern auch die Belange des Gleisbaus mit einbezieht. Es werden die Entwurfsgrundlagen, die Anforderungen aus verschiedenen Situationen und Lösungen dargestellt.
Besonderes Augenmerk wird auf die Wechselwirkungen zwischen dem Bauwerk und dem Gleis sowie auf den dynamischen Charakter der Einwirkungen aus Schienenverkehr gelegt, wobei das dynamische Verhalten des Bauwerks und sein Einfluss auf das Verhalten des Gleises und seiner Komponenten, auf die Sicherheit, auf die Qualität des Verkehrsflusses und auf den Instandhaltungsbedarf untersucht werden. Die Besonderheiten des Entwurfs von Brücken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr in erdbebengefährdeten Gebieten sind ebenfalls enthalten.
Zahlreiche Beispiele in allen Kapiteln dienen dem Charakter des Buches als nützlicher Leitfaden für den Brückenentwurf und zur Vermeidung typischer Probleme und Fehler.
Ein Anhang mit ausgewählten, weltweit gebauten Brücken rundet das Werk ab.
Die Autoren liefern mit diesem Werk Erfahrungen aus erster Hand, die sie bei der langjährigen Planung und Ausführung von Brücken für Hochgeschwindigkeitsstrecken gesammelt haben.

Autoren

José Romo is Chief Executive Officer and partner of FHECOR, and also a bridge engineer fully specialised in large-span bridges with more than 40 years of experience in bridge design, 35 of them working in FHECOR. He has vast technical knowledge based on his design background complemented with his activity as professor of concrete and steel structures at Madrid University, and his active participation in national and international associations of bridge designers and concrete and steel materials. He is a member of many scientific committees such as Eurocodes, IABSE, and ACHE where he became president in 2014 and was awarded with the honours medal in 2008. He is a fellow of the Institution of Civil Engineers of UK. He has always worked as a bridge designer participating in innumerable bridge projects in Spain and worldwide, and also in the construction engineering for many of them. He has a great aesthetic vision that he applies to all the designs, while having great concern for sustainability and the use of new materials and construction techniques. Manuel Cuadrado holds an MSc in Civil engineering from the Polytechnic University of Madrid. He is currently Associate Professor at the Carlos III University of Madrid and a member of the Technological Committee of the Spanish Railway Research Foundation (SRRF). Manuel Cuadrado has been working for 34 years, mainly in the railway industry, for Spanish and French Engineering companies, as an independent Consultant, and from 2005 to 2017 for the SRRF. He has participated both in key Spanish High-Speed projects, and in International High-Speed Lines (Portugal, Turkey, California), and has been involved in many R&D projects mainly related to the mechanical behaviour of railway infrastructures. As a result of his R&D activity he has produced many monographs, published several papers in national and international journals and presented many papers in national and international congresses, including WCRR 1999-Tokyo, WCRR 2001-Köln, WCRR 2006-Montreal, WCRR 2008-Seoul and WCRR 2016-Milan, and UIC High Speed Congresses 2010-Beijing and 2015-Tokio. He was also invited to participate as a specialist in the drafting of railway standards, as a member of Spanish, European and international technical committees. Finally, from December 2017, he has been participating as Infrastructure Assessor and Lead Assessor in several Rail Safety & Interoperability assessments, as Infrastructure expert and as Slab-track expert. Alejandro Pérez-Caldentey is full Associate Professor at the Department of Mechanics of Continuous Media and Theory of Structures for the Civil Engineering School at the Polytechnic University of Madrid. He joined FHECOR in 1989 after graduating from UPM where he also obtained his PhD in Civil Engineering in 1996. During his more than 34 years of experience, Alejandro has developed structural bridge projects in countries such as Spain, Chile, Italy, and the USA. He is experienced in managing multidisciplinary structural teams, developing designs and planning and defining the scope of works. He also has extensive experience in managing and developing Research and Development projects, in Standardisation (member of the Project Team for EN 1992-1-1:2023) and in Education (Professor at UPM). He holds Engineering licenses for Spain, Chile, Virginia, Texas, Florida, North Carolina, Québec, Ontario and British Columbia. He is also a partner and member of the Board of FHECOR Consulting Engineers.

José Romo ist Geschäftsführer und Partner von FHECOR und als Brückeningenieur auf große Spannweiten spezialisiert. Er verfügt über 40 Jahre Erfahrung im Brückenbau, davon 35 Jahre bei FHECOR. Er verfügt über ein umfangreiches technisches Wissen, das auf seinen Tätigkeiten als Planer und als Professor für Betonbau und Stahlbau in Madrid sowie seinen aktiven Mitgliedschaften in nationalen und internationalen Verbänden für Brückeningenieure und für Betonbau und Stahlbau beruht. Er ist Mitglied zahlreicher wissenschaftlicher Ausschüsse und Organisationen, u. a. für die Eurocode-Erarbeitung, in IABSE und ACHE, deren Präsident er 2014 wurde und mit deren Ehrenmedaille er 2008 ausgezeichnet wurde. Er ist Fellow der Institution of Civil Engineers (ICE). Er war an unzähligen Brückenprojekten in Spanien und weltweit beteiligt, von denen er viele auch in der Montage und Bauausführung betreute. Seine visionäre ästhetische Qualität wiederspiegelt sich in allen Entwürfen. Dabei legt er stets großen Wert auf Nachhaltigkeit und die Verwendung neuer Materialien und innovativer Bautechniken. Manuel Cuadrado, MSc studierte Bauingenieurwesen an der Polytechnischen Universität Madrid (UPM). Derzeit ist er außerordentlicher Professor an der Universität Carlos III. in Madrid und Mitglied im Technologischen Ausschuss der Spanischen Stiftung für Eisenbahnforschung (SRRF). Manuel Cuadrado ist seit 34 Jahren hauptsächlich in der Eisenbahnindustrie tätig, als unabhängiger Berater für spanische und französische Ingenieurunternehmen, und von 2005 bis 2017 für die SRRF. Er hat sowohl an wichtigen spanischen Hochgeschwindigkeitsprojekten als auch an internationalen Hochgeschwindigkeitsstrecken (Portugal, Türkei, Kalifornien) mitgewirkt und war an vielen F&E-Projekten beteiligt, hauptsächlich auf dem Gebiet des mechanischen Verhaltens von Bahnanlagen. Im Rahmen seiner Forschungs- und Entwicklungstätigkeit hat er zahlreiche Monografien und mehrere Artikel in nationalen und internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht und viele Vorträge auf nationalen und internationalen Kongressen - insbesondere auf den WCRR (1999 Tokio, 2001 Köln, 2006 Montreal, 2008 Seoul und 2016 Mailand) und UIC (2010 Beijing, 2015 Tokio). Er wirkte als Spezialist bei der Ausarbeitung von Eisenbahnnormen in spanischen, europäischen und internationalen technischen Ausschüssen mit. Seit Dezember 2017 war er als Gutachter, als Infrastrukturexperte bzw. als Experte für die Feste Fahrbahn an mehreren Bewertungen der Eisenbahnsicherheit und Interoperabilität beteiligt. Alejandro Pérez-Caldentey ist Professor am Fachbereich Kontinuumsmechanik und Baustatik der Fakultät für Bauingenieurwesen an der Polytechnischen Universität Madrid. Er kam 1989 nach dem Studium des Bauingenieurwesens an der Polytechnischen Universität Madrid (UPM) zu FHECOR, wo er 1996 den Titel des Dr.-Ing. errang. Während seiner mehr als 34-jährigen Tätigkeit hat er Brückenbauprojekte in Spanien, Chile, Italien, den USA und andren Ländern entwickelt. Er hat Erfahrung in der Leitung von multidisziplinären Teams, in der Entwicklung von Entwürfen, in der Ausführungsplanung und Festlegung des Arbeitsumfangs. Darüber hinaus verfügt er über umfangreiche Erfahrungen in der Leitung und Entwicklung von F&E-Projekten, in der Normung (Mitglied des Projektteams für EN 1992-1-1:2023) und in der Lehre (Professor an der UPM). Er besitzt Ingenieurlizenzen für Spanien, Chile, Virginia, Texas, Florida, North Carolina, Quebec, Ontario und British Columbia. Er ist außerdem Partner und Mitglied des Vorstands von FHECOR Consulting Engineers.

Inhalt

Foreword by Jorge Nasarre
1 Introduction to High-Speed Railway Bridges
1.1 Book's content
1.2 What is special about a High-Speed Rail Bridge?
1.3 General ideas on High-Speed Railway Bridges
1.4 Evolution and Trends in High-Speed Bridge Design
1.5 The Landscape and the Design of HSRB
1.6 Railway Bridges as Landmarks or Icons of a Line
1.7 Railway Bridge's Legacy
1.8 Building for the 21st Century
2 Track for High-Speed Bridges
2.1 Introduction
2.2 Specific Criteria for Railway Bridges
2.3 Description of the Trck Superstructure
2.4 Serviceability Limit State SLS Related to the Track
3 Conceptual Design of High-Speed Railways Bridges
3.1 Introduction
3.2 Structural and Functional Specific Requirements for HSR Bridges
3.3 Longitudinal Design Strategies
3.4 Design Situation of High-Speed Railway Bridges
3.5 Structural Types
3.6 Structural Elements - Substructure
3.7 Seismic Design
3.8 Worked Example
4 Design Basis
4.1 Introduction
4.2 Design Situations
4.3 Rail Traffic Actions and Other Actions Specific of Railway Bridges
4.4 Application of Traffic Loads on Railway Bridges
4.5 Traffic Loads for Fatigue
4.6 Verifications Regarding Deformation and Vibrations for Railway Bridges
4.7 Worked Example
5 Dynamic behaviour of HSR bridges
5.1 Introduction
5.2 Methods for Dynamic Calculations and Structural Response
5.3 Interoperability
5.4 Application examples
6 Longitudinal Track-Structure Interaction
6.1 Introduction
6.2 Problem Statement
6.3 Model for Analysis
6.4 Actions
6.5 Verifications
6.6 Rail Expansion Joints
6.7 Longitudinal Schemes
6.8 Example of Track-Structure Interaction
7 Conceptual Design for Maintenance
7.1 Introduction
7.2 Accesses
7.3 Bearings
7.4 Expansion Joints
7.5 Drainage
7.6 Conclusions
Appendix A Basic Concepts of Dynamics
Appendix B Singular Bridges for High-Speed Railway Lines
Index Geleitwort von Jorge Nasarre
1 Einführung zu Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnbrücken
1.1 Zum Inhalt dieses Buches
1.2 Was ist das Besondere an einer Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnbrücke?
1.3 Allgemeine Überlegungen
1.4 Entwicklung und Trends im HGV-Brückenbau
1.5 Die Landschaft und der Entwurf von HGV-Brücken
1.6 Eisenbahnbrücken als Wahrzeichen oder Ikonen einer Strecke
1.7 Das Erbe der Eisenbahnbrücke
1.8 Bauen für das 21. Jahrhundert
2 Gleise für Hochgeschwindigkeitsbrücken
2.1 Einleitung
2.2 Spezifische Kriterien für Eisenbahnbrücken
2.3 Spezifische Kriterien für Eisenbahnbrücken
2.4 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit SLS bezogen auf das Gleis
3 Entwurf von Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnbrücken
3.1 Einleitung
3.2 Strukturelle und funktionale spezifische Anforderungen an HGV-Brücken
3.3 Entwurfsstrategien in Längsrichtung
3.4 Entwurfssituation von Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnbrücken
3.5 Bauwerkstypen
3.6 Strukturelemente - Unterbau
3.7 Seismischer Entwurf
3.8 Ausführungsbeispiel
4 Bemessungsgrundlagen
4.1 Einführung
4.2 Bemessungssituationen
4.3 Einwirkungen des Eisenbahnverkehrs und andere Einwirkungen speziell für Eisenbahnbrücken
4.4 Anwendung von Verkehrslasten auf Eisenbahnbrücken
4.5 Verkehrslasten bei Ermüdung
4.6 Nachweise zu Verformungen und Schwingungen für Eisenbahnbrücken
4.7 Praktisches Beispiel
5 Dynamisches Verhalten von HSRL-Brücken
5.1 Einführung
5.2 Methoden für dynamische Berechnungen und Bauwerksreaktionen
5.3 Interoperabilität
5.4 Anwendungsbeispiele
6 Interaktion zwischen Fahrbahn und Bauwerk in Längsrichtung
6.1 Einleitung
6.2 Problemstellung
6.3 Modell für die Analyse
6.4 Maßnahmen
6.5 Nachweise
6.6 Schienenkompensatoren
6.7 Schemata in Längsrichtung
6.8 Beispiel für die Wechselwirkung zwischen Gleis und Bauwerk
7 Konzept für die Instandhaltung
7.1 Einführung
7.2 Zugänge
7.3 Lagerungen
7.4 Dehnungsfugen
7.5 Entwässerung
Anhang A1 Grundbegriffe der Dynamik
Anhang A2 Singuläre Brücken für Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnstrecken
Literatur
Stichwortverzeichnis

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 17.8.2023
• Sprache: englisch
• Themenwelt: Technik ► Bauwesen
• Schlagworte: Bauingenieur- u. Bauwesen • Baustatik • Baustatik u. Baumechanik • Civil Engineering & Construction • Eisenbahnbrücke • Stahlhochbau • Stahlhochbau u. Brückenbau • Steel Construction & Bridge Engineering • Structural Theory & Structural Mechanics • Structures • Tragwerke • Transportation Engineering • Verkehrsbau
• ISBN-10: 3-433-61040-1 / 3433610401
• ISBN-13: 978-3-433-61040-4 / 9783433610404