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Die Auswirkungen der Boden-Bauwerk-Interaktion (BBI) auf die dynamischen Eigenschaften von Eisenbahnrahmenbrücken sind bei der Bewertung des Resonanzrisikos von besonderem Interesse. Zur Identifikation der grundlegenden BBI-Mechanismen wird in dieser Arbeit ein ebenes Interaktionsmodell aus Bodenhalbraum und Rahmenbrücke mit der Methode der finiten Elemente entworfen. Anhand umfangreicher Parameterstudien konnten, unter Variation der Geometrie und Bodensteifigkeit, insbesondere die Stützweite und die Überbaudicke beziehungsweise die Voutung als maßgebende Parameter auf die erste Biegeeigenfrequenz identifiziert werden. Gegenüber einer Variation der Bodensteifigkeiten reagiert das System robuster als erwartet. Entgegen der Vermutung zeigt die Parameterstudie, dass die Kombination aus massigem Widerlager und weichem Baugrund die erste Biegeeigenfrequenz ansteigen lässt. Die Ursache hierfür liegt im gegenphasigen Schwingen der Widerlager zum Brückenüberbau. Somit wechselt das System vom Ein-Massen-Schwinger in den Zustand eines Zwei-Massen-Schwingers.   Für die baupraktische Anwendung werden Empfehlungen zur Modellierung mit indirekten Ersatzmodellen und einer Handformel gegeben.

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Railway bridges are subjected to intensive dynamic stresses due to train crossings. The resulting system response (accelerations) is estimated in advance through dynamic calculations. The basis of the calculations is the knowledge of the natural frequencies. Various studies have shown that a discrepancy between the measured and the numerical determination of these natural frequencies often occurs for short frame bridges. In common practice, the ballast is assumed to be non-supporting regarding the global structural stiffness. In some cases, rheological models of vertical springs and dashpots are used to consider the load distribution in vertical direction.This publication discusses ballast stiffness on the material level. This leads to a stiffness contribution of the ballast to the horizontal stiffness (fraction of bending stiffness) and thus to a stiffening of the structure. It is shown that ballast can be defined in terms of stress and shear strain dependence. If ballast stresses and expected superstructure accelerations are known, an equivalent ballast stiffness can be determined and taken into account in a dynamic calculation using a linear approach. The material approach is verified by a scaled component test and a parallel numerical reference calculation.