Beschreibung
P493 – Adaptive Reduzierung der Lärmabstrahlung von Stahlbrücken insbesondere beim Befahren durch Schienenfahrzeuge
Dieses Forschungsvorhaben zielte darauf ab, effektive Methoden zur Lärmreduzierung an Stahlbrücken zu finden. Hierfür wurde die Oberkasseler Rheinbrücke in Düsseldorf als Referenzobjekt gewählt, weil bei dieser Brücke Lärm besonders bei der Überfahrt von U-Bahn-Zügen entsteht.
Der erste Schritt in diesem Forschungsvorhaben war die Analyse der Ursachen für die Lärmentstehung. Nur durch die Kombination von verschiedenen experimentellen Methoden gelang es, diese Ursachen trotz des komplexen Anregungsspektrums und der hohen modalen Dichte zu finden. Diese Methoden waren Mehrstellenschwingungsmessungen an den auf der Brücke verlegten Schienen sowie auf der Oberseite und im Innern
des Brückenkörpers, Schallmessungen unterhalb der Brücke und die Schallquellenortung mit einer akustischen Kamera. Außerdem wurde ein Finite-Elemente-Modell der gesamten Brücke und einzelner Brückensektionen erstellt.
Als ein wesentlicher Grund für die Lärmentstehung wurde eine Stoßerregung, die vom U-Bahn-Zug beim Überqueren einer Diskontinuität im Schienenstrang in der Nähe eines Pfeilers verursacht wird, erkannt. Diese Erregung wird durch die Gleisbefestigungen direkt in die Brückenstruktur übertragen und verursacht in einer bestimmten Brückensektion
Resonanzschwingungen von Stahlblechfeldern mit einer Frequenz von ungefähr 70 Hz. Der Lärm wird von der Unterseite der Brückenstruktur abgestrahlt und durch Reflexion auf der Straße weitergeleitet.
Der nächste Schritt im Forschungsvorhaben war die genauere Untersuchung der Lärmabstrahlung von einem Modell, als einen Abschnitt der Brücke, und die Untersuchung von aktiven Lärmreduzierungsmethoden an diesem Modell. Die Schwingungseigenschaften des Modells wurden mit der Modalanalyse untersucht, die räumliche Schallfeldtransformation (STSF) wurde zur Analyse der Schallintensitätsverteilung bei den verschiedenen Anregungen benutzt, und die Ergebnisse wurden mit Resultaten der FEModellierung des Modells verglichen. Mit digitalen adaptiven Regelalgorithmen konnten bei der Lärmreduzierung für einzelne Moden gute Ergebnisse erzielt werden, aber aufgrund der hohen modalen Dichte konnte insgesamt keine Lärmreduzierung erreicht werden.
Autoren:
Dr. rer. nat. habil. F. Laugwitz, Dr.-Ing. G. Schmidt, Dr.-Ing. B. Vogl, Dr.-Ing. D. Mayer, Dr.-Ing. M. Markworth, Dr.-Ing. J. Weiser, Dr.-Ing. J. Polzer, Dipl.-Ing. A. Wolff, Dr.-Ing. W. Ungerer
Veröffentlichung:
2004
