Projekt 14354 – Avslutat Broars kapacitet och behov av förstärkningsåtgärder
Projektsammanfattning
PSBUF-rapporten sammanfattar kort Siliva Sarmientos doktorsavhandling med titeln ”Remaining service life estimation of existing concrete bridges through probabilistic and reliability analyses”.
Forskningsarbetet antog en kritisk utmaning som infrastrukturägare i Sverige och internationellt står inför: en stor del av brobeståndet närmar sig eller överskrider sin avsedda livslängd samtidigt som trafikbehov och hållbarhetskrav fortsätter att öka. Traditionella bedömningsmetoder är ofta konservativa och tar inte full hänsyn till faktiskt beteende, redundans, reservkapacitet eller uppmätt prestanda.
Arbetet fokuserade på två representativa brotyper som är vanligt förekommande i Sverige: (i) en 66 år gammal betongbro med förspända lådbalkar över Kalixälven, och (ii) en ny järnvägsbro i form av ett armerat betongtråg som är representativ för broarna längs Malmbanan i norra Sverige.
Arbetet omfattade bland annat kalibrering av finita elementmodeller (FE-modeller) med hjälp av experimentella data och övervakningsdata, utveckling av förbättrade metamodellbaserade tillförlitlighetsalgoritmer lämpliga för integration med finit elementmodellering (FEM), kvantifiering av återstående livslängd och tillåtna axellaster med hjälp av probabilistiska metoder.
Några viktiga slutsatser:
• De provade broarna hade betydligt högre bärighet än vad traditionella tillståndsbedömningar ger och förstärkningsåtgärder kan därför vara onödiga.
• För Kalixbron tredubblades säkerhetsindex β från 0,8 till 2,4 genom beaktande av aktuell betonghållfasthet och bestämning av kvarvarande spännkraft.
• För Järnvägstrågbron mer än fördubblades livslängden från 35 till 75 år för utmattningsbelastning med ökade axellaster.
• De framtagna metoderna med mätningar och förfinade beräkningar kan därför rekommenderas för tillämpning.
Ett av projektets viktigaste vetenskapliga bidrag var utvecklingen av en förbättrad metamodellbaserad tillförlitlighetsalgoritm som integrerar Kriging-surrogatmodellering, inlärningsfunktioner och Kopulateori. Metodiken minskade avsevärt beräkningsinsatsen i samband med koppling av tillförlitlighetsanalys och finit elementmodellering, samtidigt som hög noggrannhet och effektiv konvergens bibehölls.
Forskningsarbetet antog en kritisk utmaning som infrastrukturägare i Sverige och internationellt står inför: en stor del av brobeståndet närmar sig eller överskrider sin avsedda livslängd samtidigt som trafikbehov och hållbarhetskrav fortsätter att öka. Traditionella bedömningsmetoder är ofta konservativa och tar inte full hänsyn till faktiskt beteende, redundans, reservkapacitet eller uppmätt prestanda.
Arbetet fokuserade på två representativa brotyper som är vanligt förekommande i Sverige: (i) en 66 år gammal betongbro med förspända lådbalkar över Kalixälven, och (ii) en ny järnvägsbro i form av ett armerat betongtråg som är representativ för broarna längs Malmbanan i norra Sverige.
Arbetet omfattade bland annat kalibrering av finita elementmodeller (FE-modeller) med hjälp av experimentella data och övervakningsdata, utveckling av förbättrade metamodellbaserade tillförlitlighetsalgoritmer lämpliga för integration med finit elementmodellering (FEM), kvantifiering av återstående livslängd och tillåtna axellaster med hjälp av probabilistiska metoder.
Några viktiga slutsatser:
• De provade broarna hade betydligt högre bärighet än vad traditionella tillståndsbedömningar ger och förstärkningsåtgärder kan därför vara onödiga.
• För Kalixbron tredubblades säkerhetsindex β från 0,8 till 2,4 genom beaktande av aktuell betonghållfasthet och bestämning av kvarvarande spännkraft.
• För Järnvägstrågbron mer än fördubblades livslängden från 35 till 75 år för utmattningsbelastning med ökade axellaster.
• De framtagna metoderna med mätningar och förfinade beräkningar kan därför rekommenderas för tillämpning.
Ett av projektets viktigaste vetenskapliga bidrag var utvecklingen av en förbättrad metamodellbaserad tillförlitlighetsalgoritm som integrerar Kriging-surrogatmodellering, inlärningsfunktioner och Kopulateori. Metodiken minskade avsevärt beräkningsinsatsen i samband med koppling av tillförlitlighetsanalys och finit elementmodellering, samtidigt som hög noggrannhet och effektiv konvergens bibehölls.
Fördjupningsmaterial
Slutrapport
Projektansvarig
- Skanska Sverige AB
Projektledare
- Gabriel Sas Gabriel.Sas@ltu.se