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G. Achs:
"Anwendung von Flüssigkeitstilgern bei Schrägseilbrücken im Freivorbauzustand unter Windanregung";
Supervisor: C. Adam; Zentrum für Allgemeine Mechanik und Baudynamik am Institut für Hochbau und Technologie, 2005.

Cable-stayed bridges are becoming very popular because large spans can be built. If a cablestayed bridge is constructed by the cantilever method it is in its horizontal direction very vulnerable when the structure is long but has not been joined together. In combination with the utilized lightweight design wind excitation may lead to horizontal vibrations with large amplitudes. In the present investigation it is proposed to apply the tuned liquid column damper (TLCD) for suppressing wind induced vibrations of cable-stayed bridges in the course of their construction. The TLCD relies on the motion of a liquid mass in a tube-like container to counteract the external motion. The great advantages of TLCDs over other types of damping devices are simple tuning of natural frequency and damping, low cost of design and maintenance, and a simple construction. In order to study the effectiveness of optimal tuned TLCDs a small-scale bridge model has been constructed in the laboratory of the Center of Mechanics and Structural Dynamics. The experimental study comprised three TLCDs models of different geometry and mass. To compare the results of the experimental study a numerical simulation was performed. The numerical simulation was conducted comparatively both with consideration on turbulent damping, and under their neglect with linearized damping coefficient.

Schrägseilbrücken sind aufgrund ihres Tragverhaltens, der architektonischen Einzigartigkeit und dem Wunsch immer weiter gespannte Tragwerke zu konstruieren, in den letzten Jahren immer populärer geworden. Durch die feingliedrige Bauweise, welche die Struktur der Schrägseilbrücken im Allgemeinen charakterisiert, neigen diese zu schwingungsanfälligem Verhalten. Wird, was für die Errichtung von Schrägseilbrücken fast ausschließlich geschieht, der so genannte Freivorbau verwendet, ist die Brücke während des Bauzustands in horizontaler Richtung besonders schwingungsanfällig. Vor allem die Erregung durch böenartige Winde kann zu großen Auslenkungen bis hin zu Schäden am Tragwerk führen. In der vorliegenden Arbeit wird ein Flüssigkeitstilger am freien Ende der Brücke im Bauzustand installiert, um dadurch diese Schwingungen zu minimieren. Die Funktionsweise des Flüssigkeitstilgers beruht auf der Bewegung der flüssigen Masse in einem meist U-förmigen Gefäß, welche den äußeren Kräften entgegenwirkt. Die großen Vorteile der Flüssigkeitstilger gegenüber den herkömmlichen mechanischen Schwingungsdämpfern liegt in der einfachen Abstimmung des Tilgers, den geringen Errichtungs- und Erhaltungskosten und in der einfachen Konstruktion. Um die Effektivität eines optimal abgestimmten Flüssigkeitstilger experimentell zu untersuchen wurde im Laboratorium des Zentrums für Allgemeine Mechanik und Baudynamik ein kleinmaßstäbliches Modell einer Schrägseilbrücke im Freivorbauzustand hergestellt und unter berührungsloser harmonischer Krafterregung gesetzt. Als Flüssigkeitstilger wurden drei in ihrer Geometrie und Flüssigkeitsmasse unterschiedliche Modelle verwendet. Die numerische Simulation wurde mit Hilfe eines Berechnungsprogramms durchgeführt und den experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt. Dabei wurde die numerische Studie vergleichend sowohl mit Berücksichtigung der Turbulenzdämpfung, als auch unter deren Vernachlässigung mit linearem Dämpfungskoeffizienten durchgeführt.