Dynamic analysis of end-shield bridges considering soil-structure interaction
Tid: Fr 2024-10-18 kl 13.00
Plats: M108, Brinellvägen 23, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/69844892559
Språk: Engelska
Ämnesområde: Byggvetenskap, Bro- och stålbyggnad
Licentiand: Seyed Amin Hosseini Tehrani , Bro- och stålbyggnad, Structural Engineering and Bridges
Granskare: Associate Professor Gunnstein Thomas Frøseth, NTNU
Huvudhandledare: Professor Battini Jean-Marc, Bro- och stålbyggnad; Dr. Abbas Zangeneh Kamali, Bro- och stålbyggnad, ELU Konsult AB; Researcher Andreas Andersson, Bro- och stålbyggnad
QC 240923
Abstract
I denna avhandling studeras den dynamiska responsen hos järnvägsbroar med ändskärmar och dess inverkan av dynamisk jord-strukturinteraktion, både baserat på numeriska analyser och fältmätningar. Arbetet syftar till att öka förståelsen kring hur omgivande fyllning vid ändskärmen påverkar brons dynamiska egenskaper och dess respons vid tågpassager. Inverkan av osäkerheter relaterade till geotekniska parametrar undersöks och förenklade beräkningsmodeller med beaktande av jord-strukturinteraktion föreslås. Fyra järnvägsbroar med ändskärmar har analyserats, två fritt upplagda broar och två kontinuerliga broar i tre fack. Samtliga broar har instrumenterats med ett antal accelerometrar och en hydraulisk lastcylinder har använts för att påföra kontrollerad belastning med olika lastamplitud och lastfrekvens.
I artikel I visas en förenklad 2D-modell av en kontinuerlig bro i tre fack där inverkan av jord-strukturinteraktion beaktas. Alternativet att helt försumma både ändskärm och motliggande fyllning vid dynamisk analys av passerande tåg undersöks också. Analyserna visar att fyllningen har stor inverkan på resulterande accelerationsnivåer, vilket till stor del orsakas av impulsbelastning från passerande tåg men att en alternativ modell där både ändskärmar och konsolande del av bron försummas ger godtagbara resultat.
I artikel II analyseras samma bro som ovan, fast med en 3D-modell där fyllningen modelleras med volymselement. Modellen kalibreras mot fältmätningarna genom att jämföra experimentella och simulerade frekvenssvarsfunktioner för varje sensor. Resultaten visar att om motliggande fyllning försummas kan detta resultera i betydande ändring av brons egenfrekvenser, särskilt för högre moder, samt en ökning i vibrationsamplitud. Samverkan med fyllningen är även viktig vid analys av passerande tåg och om denna samverkan försummas ökar vibrationsnivåerna markant.
I artikel III föreslås förenklade 3D-modeller och 2D modeller för dynamisk analys av ändskärmsbroar. I 3D modelleras bron med volymselement men fyllningen som utbredda fjäder-dämparelement baserat på förenklade samband. I 2D modelleras bron som balkelement och fyllningen baserat på impedansfunktioner. De förenklade 2D- och 3D modellerna jämförs med den tidigare kalibrerade 3D-modellen. Störst fokus är på den första egenmoden och resulterande broacceleration från passerande tåg. De förenklade modellerna visas ge liknande resultat som den kalibrerade 3D-modellen och anses därför vara lämpliga och tidseffektiva vid dynamiska kontroller.