Seminarium om Modern mät- och övervakningsmetodik för bedömning av befintliga broar

Transkript

1 Seminarium om Modern mät- och övervakningsmetodik för bedömning av befintliga broar 31 maj 2007 TRITA-BKN Rapport 125 ISSN ISRN KTH/BKN/R-125-SE Byggkonstruktion 2007 Brobyggnad KTH Byggvetenskap KTH, SE Stockholm

2 31 maj 2007 seminarium om Modern mät- och övervakningsmetodik för bedömning av befintliga broar Plats: KTH, Stockholm Bakgrund Detta är ett slutseminarium för Vägverket FUD-projekt Användning av modern mätoch övervakningsmetodik för bedömning av befintliga broars och betongtunnlars verkningssätt och säkerhet som startade Projektets syfte är att ta till vara de utvärderingar av mät- och övervakningsresultat som hittills utförts och f.n. utförs vid de fyra tekniska högskolorna och i en gemensam state-of-the-art rapport presentera resultat samt problem och möjligheter med att använda kvalificerade mätsystem i kombination med analyser för att bestämma konstruktioners hälsa och potential för uppgradering. Syftet med projektet är också att ge förslag till nya forskningsprojekt inom området. Målsättning Målsättningen med seminariet är att: Presentera hur modern mät- och övervakningsmetodik kan användas bedömning av befintliga broars verkningssätt och säkerhet. Presentera ett antal aktuella mätprojekt. Öppna för möjlighet för övriga deltagare att presentera sina erfarenheter från intressanta mätprojekt. Presentera state-of-the-art rapporten samt förslag på framtida FUD-projekt. Språk Svenska kommer att vara det officiella språket. En kopia av presentationerna kommer att läggas på projektet hemsida

3 Seminarium om Modern mät- och övervakningsmetodik för bedömning av befintliga broar Torsdag 31 maj, 2007 KTH, Stockholm Program & talare Torsdag 31 maj, :15 Samling och kaffe 9:30 Inledning samt beskrivning av projektet (Håkan Sundquist, KTH) 9:50 Övervakning av sprickor på Essingebron med elektriskt ledande färg (Andreas Hansson, KTH) 10:10 Mätning - ett kraftfullt verktyg för bärighetsbedömningar (Lennart Elfgren, LTU) 10:30 Vägverkets behov av kunskap om mätning och övervakning (Ebbe Rosell, Vägverket) 10:50 Paus 11:10 Banverkets behov av kunskap om mätning och övervakning (Lars Gustavsson, Banverket) 11:30 Lunch 12:30 Uppdatering av strukturmodeller baserat på mätningar (Mario Plos, Chalmers) 12:50 Mätning av trafiklaster, lasters position och lastinverkan (Raid Karoumi, KTH) 13:10 Statistisk beskrivning av laster baserat på mätning (Fredrik Carlsson, LTH) 13:30 Verifiering och övervakning av förstärkta och oförstärkta brokonstruktioner (Björn Täljsten, LTU/DTU) 13:50 Paus 14:20 On-line monitoring of deteriorated bridges via imbedded sensors and NDT investigations (Asger Knudsen, Rambøll Danmark) 14:40 Indirekt kraftmätning i axialbelastade balkar och stänger (Gunnar Kjell, SP) 15:00 Övervakning av Götaälvsbron med distribuerade fiber optiska sensorer (Merit Enckell, Minova Bemek/NGI) 15:20 Diskussioner 16:00 Slutsatser (Håkan Sundquist, KTH)

4 Registrering Seminariet är kostnadsfritt. För att registrera skicka en e-post med information om namn och organisation till senast 12 mars. För mer information kontakta: Håkan Sundquist Tel: E-post: Hakan.Sundquist@byv.kth.se Raid Karoumi Tel: E-post: Raid.Karoumi@byv.kth.se Plats Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) Hörsal D2, Lindstedtsvägen 5. För karta gå in på eller Hotell Förslag på hotell nära KTH: Elite Hotel Stockholm Plaza Scandic Park Birger Jarl eller Arcadia (nära KTH och relativt bra priser fast inte lika bra som de andra)

5 Modern mät- och övervakningsmetodik för bedömning av befintliga broar Deltagarlista till KTH seminarium 31 maj 2007 Närvarande Namn E-post adress X Andersson Andreas andreas.andersson@byv.kth.se X Andersson Marco marco.andersson@vv.se X Carlsson Fredrik fredrik.carlsson@kstr.lth.se X Crocetti Roberto roberto.crocetti@moelven.com X Elfgren Lennart Lennart.Elfgren@ltu.se X Enochsson Ola Ola.Enochsson@ltu.se X Enckell Merit Merit.Enckell@byv.kth.se Eriksson-Vanke Bo bo.eriksson-vanke@banverket.se X Gabrielsson Henrik Henrik.Gabrielsson@reinertsen.se Gilliusson Staffan staffan.gilliusson@vv.se X Gustavsson Lars Gustavsson.Lars@banverket.se X Gylltoft Kent Kent.Gylltoft@chalmers.se X Hallbjörn Lars lars.hallbjorn@elu.se X Hansson Andreas andhan43@kth.se James Gerard Gerard.James@carlbro.se X Kamyab Zandi Hanjari Kamyab.Zandi@chalmers.se X Karoumi Raid raid.karoumi@byv.kth.se X Kjell Gunnar gunnar.kjell@sp.se X Knudsen Asger AKN@ramboll.dk X Kyösti Tuutti kyosti.tuutti@skanska.se X Laninge Martin martin.laninge@vv.se X Larsson Oskar oskar.larsson@kstr.lth.se X Littbrand Gunnar gunnar.littbrand@elu.se X Maglica Adriano adriano.maglica@vv.se X Malm Richard richard.malm@byv.kth.se X Malmberg Ove ove.malmberg@banverket.se X Mattsson Hans-Åke Hans-Ake.Mattsson@byv.kth.se X Maxstadh Per-Göran per.maxstadh@vv.se Nilsson Ulf ulf.nilsson@ramboll.se Nordström Erik erik.nordstrom@vattenfall.com X Nyman Bertil bertil.nyman@cbi.se X Olofsson Pär par.olofsson@banverket.se X Pacoste Costin costin.pacoste@elu.se X Pedersen Claus CLP@ramboll.dk X Plos Mario Mario.Plos@chalmers.se X Pup Stefan stefan.pup@vv.se X Ronnebrant Robert robert.ronnebrant@vv.se X Rosell Ebbe ebbe.rosell@vv.se Samuelsson Anders anders.samuelsson@banverket.se X Schlune Hendrik hendrik.schlune@chalmers.se X Sundquist Håkan hakan.sundquist@byv.kth.se X Svedjetun Knut knut.svedjetun@vv.se Thomasson Per-Olof Per-Olof.Thomasson@tyrens.se X Thunstedt Per Per.Thunstedt@vv.se X Täljsten Björn bt@byg.dtu.dk X Wahlberg Anders anders.wahlberg@banverket.se Wiberg Anders Anders.Wiberg@carlbro.se X Ülker Mahir mahir.ulker@byv.kth.se

6

7 ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Modern mät- och övervakningsmetodik för bedömning av befintliga broars verkningssätt och säkerhet Håkan Sundquist Avdelning för Brobyggnad, KTH Disposition ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Vilka är här Bakgrund till projektet Syfte med projektet Några resultat Vad ska vi göra i fortsättningen Stockholm

8 Dagens program ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY 9:15 Samling och kaffe 9:30 Inledning samt beskrivning av projektet (Håkan Sundquist, KTH) 9:50 Övervakning av sprickor på Essingebron med elektriskt ledande färg (Andreas Hansson, KTH) 10:10 Mätning - ett kraftfullt verktyg för bärighetsbedömningar (Lennart Elfgren, LTU) 10:30 Vägverkets behov av kunskap om mätning och övervakning (Ebbe Rosell, Vägverket) 10:50 Paus 11:10 Banverkets behov av kunskap om mätning och övervakning (Lars Gustavsson, Banverket) 11:30 Lunch 12:30 Uppdatering av strukturmodeller baserat på mätningar (Mario Plos, Chalmers) 12:50 Mätning av trafiklaster, lasters position och lastinverkan (Raid Karoumi, KTH) 13:10 Statistisk beskrivning av laster baserat på mätning (Fredrik Carlsson, LTH) 13:30 Verifiering och övervakning av förstärkta och oförstärkta brokonstruktioner (Björn Täljsten, LTU/DTU) 13:50 Paus 14:20 On-line monitoring of deteriorated bridges via imbedded sensors and NDT investigations (Asger Knudsen, Rambøll Danmark) 14:40 Indirekt kraftmätning i axialbelastade balkar och stänger (Gunnar Kjell, SP) 15:00 Övervakning av Götaälvsbron med distribuerade fiber optiska sensorer (Merit Enckell, Minova Bemek/NGI) 15:20 Diskussioner 16:00 Slutsatser (Håkan Sundquist, KTH) Stockholm Projektbakgrund ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Projektuppläggning efter ett förslag från KTH, men projektgenomförande i samarbete med CTH, LTU och LTH Studera hur våra kunskaper ligger i relation till forskningsfronten Gå igenom möjligheter och problem inom området mätning, monitoring och utvärdering Presentera state-of-the-art samt förslag på framtida FUD-projekt. Visa ett exempel på hur de fyra tekniska högskolorna kan samarbeta Finansiering genom Vägverket FUD + skolorna Stockholm

9 Syfte ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Presentera hur modern mät- och övervakningsmetodik kan användas bedömning av befintliga broars och tunnlars verkningssätt och säkerhet. Presentera ett antal aktuella mätprojekt. Öppna för möjlighet för övriga aktörer att presentera sina erfarenheter från intressanta mätprojekt Presentera en state-of-the-art rapport samt förslag på framtida FUD-projekt Stockholm Att mäta är att veta ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Att mäta på verkliga konstruktioner kan användas för att ge underlag för befintliga konstruktioners strukturella egenskaper verkliga laster och andra påverkningar Ge kunskaper om hur konstruktioner verkligen fungerar Bevaka konstruktioners hälsa (monitoring) Stockholm

10 Levande rapport på nätet ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Stockholm Rapport ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Stockholm

11 Rapport, innehållsförteckning ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Introduktion, Bakgrund, Målsättning, Metodik Uppdatering av strukturmodeller baserat på mätningar Mätmetoder och verktyg Givare och mätsystem Dataöverföring Program och verktyg Mätning av trafiklaster Mätning av fordonens sidoposition Mätning av kraft i kablar Beräkning av kabelkrafter baserat på dynamiska mätningar Mätning av lagerlaster Mätning av accelerationer Metoder för mätning av dämpning Metoder för utvärdering av laster och lastinverkan Verifiering av förstärkningsåtgärder baserat på mätningar Statistisk beskrivning av laster baserat på mätningar av verkliga fordon Övervakning Förslag på forskningsprojekt Referenser Appendix: Mätprojekt från KTH, LTU, LTH, CTH och övriga Stockholm ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Hemsida Syftet med hemsidan är att det ska vara ett levande projekt där erfarenheter över genomförda projekt ska finnas Idag finns mest projekt från de fyra högskolorna, men alla är välkomna att lägga in fler projekt Rapporter och länkar har redan och kommer i framtiden också att publiceras Stockholm

12 Hemsida ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Detta ska vara ett levande projekt Alla är välkomna att skicka oss fler bidrag. Det finns mall för bidragen Stockholm KTH mätprojekt ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Essingebron Älvsborgsbron Svinesundsbron Högakustenbron Strömsundsbron Ölandsbron Bron över Skidträskån Botniabanans broar Nya Årstabron Gamla Årstabron Bron vid Årstaberg Bron över Skivarpsån Gröna Tåget broar ViaCon broar Tvärbanebroarna Slussen Stockholm

13 ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Men tunnlarna då Vi har inte lyckats få in tunnel-mät-projekt hittills Det finns några sådana, men de har inte dokumenterats på samma sätt som för broarna Vi kommer att göra ett större mätprojekt ang. inhängning av installationer i tunnlar i höst Inom ett annat projekt: Drift och underhåll av tunnlar kommer mätprojekt att sammanställas och genomföras Stockholm ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Allmänt om dimensionering Hållfasthet Laster Beständighet > Miljöpåverkan m. m. m. m. R S Omfattande forskning Lite forskning Stockholm

14 ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Varför behöver vi veta mer om de verkliga lasterna Slitage och nedbrytning av vägar Brosäkerhet Trafiksäkerhet Statistiska data Miljöfrågor... Stockholm Laster ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Trafiklasterna är det speciella för broar svårbestämda varierar i tid och rum Temperaturlaster (mätningar visar hur viktig temperaturen är för vad som händer med strukturerna) Tvångslaster Mycket lite forskning har ägnats laster de har ansetts vara givna! Stockholm

15 ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Väg från tillåten lastbilslast till dimensionerande inverkan Statisk axellast Dynamisk inverkan Statistisk säkerhetsvärdering Lastfördelning Påverkan på material Stockholm ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Det är inte bara lasterna som är stokastiska Vanligtvis behandlas lasterna som stokastiska Övriga steg anses ofta vara deterministiska men Sidoposition stokastisk Filfaktor stokastisk Dynamisk lastfaktor stokastisk Troligtvis blir dimensionerande kombinerad inverkan mindre än lastinverkan enbart Stockholm

16 ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Uppgradering Kontroll av befintliga konstruktioner/ uppklassning Förbättrade analyser Kontroll av konstruktionens verkliga egenskaper genom provtagning Förstärkning Utbyte Vilka verkliga laster finns Analys med nya förutsättningar, konstruktion Kompletterande armering Dynamisk interaktion Fordon/bro F örbättrade analys-metoder Analys med nya förutsättningar, fordon Pågjutning Pålimning med stål eller komposit Ytterligare metoder Stockholm ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Några korta slutsatser Vi ligger i Sverige långt fram när det gäller kunskaper om mätsystem och utvärdering av befintliga strukturer Verkligheten visar hur viktiga tvångs- och temperaturlaster är. Regel: 1, 10, 10 Samarbete fungerar! Stockholm

17 ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY Hoppas på många frågor och diskussioner under dagen Korta frågor till varje föredrag Fler frågor i slutet på dagen Så till sist: varmt välkomna till KTH! Stockholm

18

19 Övervakning av sprickor på Essingebron med elektriskt ledande färg Andreas Hansson Avdelning för Brobyggnad, KTH Introduktion Enkelt handhavande, måla samt avläsa Detektera sprickor och mäta sprickvidder Kontinuerligt övervaka en yta Larma vid en spricka Billigt Stockholm

20 Metod Färgremsa målas Strömsätts Spänningsmätning över remsan Spänningen ändras vid töjningar i färgen Stockholm Laboratoriemätningar Tjocklek på färgremsan eller 4 lager. Betongytans släthet. Spänningskurvans förändring. Stockholm

21 Böjning av balk så att den spricker Stockholm Infästning i balk Stockholm

22 Spänningsmätning 0,2 + 0,1 + <0,1 0,25 + 0,1 + 0,1 0,25 + 0,15 + 0,1 0,25-0,6 + 0,2 + 0,25 0,15 + 0,15 + 0,15 9 Färgen har gått av på denna nivå 7,5 Volt 0,15 + 0,1 + <0,1 6 0,1 + <0,1 0,1 4,5 <0,1 3 A B C D E F G H 1a 2a 1b 2b Stockholm Betongytans släthet Stockholm

23 Slutsats från laboratoriet Optimalast med 1 lager färg Minsta detekterade spricka 0,1 mm Detekterade sprickor 0,2 0,5 mm Färgremsan går av vid 0,2 mm Betongytans släthet obetydlig Stockholm Essingebron Förväntade sprickor Övervaka stort område Ingen vetskap om var sprickor ev. uppkommer Stockholm

24 Mätning i Essingebron 5 färgremsor målas 30 graders lutning Ca. 7 m långa färgremsor c/c-färgremsa 2 m 1 lager färg Skrovlig yta Stockholm Mätning på Essingebron Stockholm

25 Målning Stockholm Färgremsor Stockholm

26 Spänningsmätning 6,5 0,19 Temp 5,5 4,5 3,5 0,14 0,09 0,04-0,01 Spänningsdifferens 2,5-0,06 1,5 12-jan 13-jan 13-jan 14-jan 15-jan 16-jan 16-jan 17-jan 18-jan 18-jan 19-jan Utetemp C Tid Temp på bropelare C L1 V L2 V L3 V L4 V L5 V -0,11 Stockholm Spänningsmätning 0,3 11,00 Spänningsdifferens 0,2 0, jan 13-jan 14-jan 15-jan 16-jan 17-jan 18-jan 19-jan 9,00 7,00 5,00 3,00 1,00 10^-6 m/m -0,1-1,00-3,00-0,2 L1 V L2 V L3 V L4 V L5 V SG1 SG3 SG5-5,00 Stockholm

27 Resultat Förändras med temperaturen Likhet mellan töjningsgivarna och färgen Övervakningsyta: 29 m 2 Åtgången färg: 0,07 L Kostnad per: 70 SEK (2,40 SEK/m 2 ) Stockholm Slutsats Detekterar sprickor Mäter förändring i sprickvidd Lokalisera med viss hjälp av ohm-mätare Billigt Stockholm

28 Exjobbsrapport för nedladdning på Stockholm

29

30 Mätning ett kraftfullt verktyg för bärighetsbedömning Lennart Elfgren Byggkonstruktion, LTU Disposition Introduktion Älvsborgsbron ton på Malmbanan Luossajokk Sustainable Bridges Slutsatser 1

31 Älvsborgsbron Älvborgsbron Hur stor är bärigheten? Hur riktiga är våra modeller? Hur kan man mäta?

32 3

33 Banverket in Sweden got the question from LKAB, an iron ore producer: Is it possible to increase the axle load from 25 to 30 ton on Malmbanan, the railway line carrying the ore from the mines to the harbours in Luleå and Narvik? The investigation of the bridges along the line inspired us to initiate an EC project via an Expression of Interest På Malmbanan i Kiruna Klarar inte 30 ton Skall rivas om fem år. Klarar den sig till dess? Bro över Luossajokk 4

34 Bro över Luossajokk Övervakning pga rasrisk (stödförskjutningar) Bro över Luossajokk Tvåfacksbro med en utkragande konsol (10,25 + 6,3 + 3,4 m) Slakarmerat betongtråg byggt 1965 med nytt mellanstöd Bron ersatte en äldre bro från

35 Bro över Luossajokk Förutsättningar - Geometri Gällivare Kiruna Bro över Luossajokk Klassningsberäkning Lastkomb. A -5,41 Kritiskt snitt: ök balk i mittsnittet i korta spannet Moment [MNm] -4-2,79-2,94-2, ,33-1,48 1 Malm1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 Systembeteckning 1,29 2 2,82 Max M (lastkomb A) Lastkomb. A Min M (lastkomb A) 4 Max M (Malm AB) Min M (Malm AB) 4,84 6 Momentkapacitet i kritiskt snitt: 1,99 MNm 6

36 Bro över Luossajokk Töjningsmätning töjningsgivare Bro över Luossajokk Töjningsmätning 2001 Malmtåg 25t, lok DM3 7

37 Bro över Luossajokk 2001 Resultat 40 Malmtåg mot söder kl 13:23 FTG 1:1 Väst Öst 40 Malmtåg mot söder kl 13:23 FTG 2:1 Väst Öst Korta spann Korta spann Töjning [ustrain] 20 Töjning [ustrain] Tid [s] Tid [s] Datum 7 juni 7 juni 7 juni 7 juni 7 juni 7 juni Tågtyp Godståg Sugvagn Persontåg Malmtåg 25 t Malmtåg 25 t Malmtåg 25 t Bro över Luossajokk 2001 Resultat Färdriktning Norrut Norrut Norrut Norrut Norrut Söderut 1: Töjningsvidd [µm/m] 2: : : σ s = E s ε ,4 MPa << f yk = 390 MPa och f std = 283 MPa f ctd = 1,17 MPa < σ c = E c ε ,4 MPa < f ctk = 2,10 MPa 8

38 Säkerhetsindex, Bro över Luossajokk Säkerhetsindexmetod - säkerhet Säkerheten mot överträdelse av ett gränstillstånd G G = R S Af sst G= Asst f 1 ( Mg+ Mgb+ Mj+ Mq(1 + D) + Mh+ Mt) 2fccbd Realistisk variationskoefficient Hög variationskoefficient 2B1g 2B1 2B2g 2B5g 2B3g 2B4g Lastkombination Säkerhetsindex, Realistisk variationskoefficient Hög variationskoefficient 2C1g 2C1 2C2g 2C5g 2C3g 2C4g Lastkombination Bro över Luossajokk Säkerhetsindexmetod - slutsatser Rekommendationer: Upplåt bron för trafik med 30 ton Övervaka genom mätning och jämförelse av töjningar 2 ggr/år 9

39 Bro över Luossajokk Mätning Sustainable Bridges Increase carrying capacity & life length 34 partners,12 countries,120 M$, M Övik - Project Co-ordinator ordinator - WP Leader - Contractor 10

40 WP 1 Start-up and Classification WP 2 Guidance and Review WP 3 Condition Assessment and Inspection WP 4 Loads, Capacity and Resistance WP 5 Monitoring WP 6 Repair and Strengthening WP 7 Demonstration Field Testing of Old Bridg es WP 8 Demonstration Monitoring on New Bridges WP 9 Training and Dissemination Sustainable Bridges Kick-off, Barcelona, Dec 1st,

41 Modified Compression Field Theory Response, Bentz 2000 Tvärkraft [kn] A B Initiellt laststeg C 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 D Slutligt brott 3,0 Skjuvtöjning [mm/m] 12

42 Monitoring WP d [mm] Displacement D d [mm] Displacement D time [s] Goals of WP5 WP5 Scientific Development and testing of novel monitoring techniques (sensors, data processing and communication) Fiber optics Vibration based structural health monitoring Wireless sensor networks Practical Drafting of monitoring guidelines D5.1 Evaluation of monitoring techniques D5.2 Monitoring guideline & toolbox D5.2.S1 Monitoring of steel bridges D5.2.S2 Structural damping D5.2.S3 Corrosion monitoring D5.2.S4 Reliability of monitoring systems 13

43 WP7 Field Tests of Bridges - WP7 Field test - Örnsköldsvik Phase 1 INITIAL Site visit Study of documents Simple calculation Typical reinforced concrete railway bridge. Tested to failure to check if developed - methods for strengthening and - models for shear strength are accurate Coring, Phase II Intermediate Drilling of Concrete Cores 14

44 Concrete Strength Mean values + (standard deviation) Compressive strength Pescribed K40 f cc = 40 MPa 100 mm cylinders f cc = 68,5 MPa (8 MPa) Tensile strength K40 f ct = 2,7 MPa Splitting tests f ct = 3,1 MPa (0,4 MPa) Uniaxialtests f ct = 2,2 MPa (0,5 MPa) 3 Fracture energy 3 Stress [MPa] a) Deformation, δ [mm] b) Crack width, w [mm] Fracture energy G F = Nm/m2 15

45 Reinforcement Reinforcement Prescribed Ks 40 Ø16, Ø 25 fy = 400 MPa Tested Ø16 fy = 403 MPa (15 MPa) fu = 738 MPa (2,38 MPa) Ø25 fy = 404 MPa fu = 685 MPa Stress [MPa] Ov1 Ov2 Ov3 Ov4 Ov5 Ov6 R m Strain [%] 16

46 Linear Analysis Lusas, Skanska C32/40 Shear diagram Concentrated load, right beam Shear force [kn] x-coordinate [m] P max = 3,88 MN 17

47 Phase 3 ENHANCED Refined calculations / analysis Laboratory examination and field testing Statistical modelling Reliability based analysis Economical decision analysis Testing in July

48 BAM Team performing Ultrasonic Testing BAM Radar Testing 19

49 Dynamic measurements, UMINHO, Portugal Localisation of the accelerometers Workshop May 21 st -22 nd 2007 Non-linear Analysis Atena, Cervenka 20

50 Crack Pattern Krok 138, Trhliny: v prvcích, <5.000E-04;...), otevření: <-2.616E-05;9.801E-03>[m], Sigma_N: <-6.345E+00;2.114E+00>[MPa], Sigma_T: <-2.17 Three Load Tests Load on Slab Loadon Beams Load to Failure after Strengthening of beams (Increase of bending moment capacity with 25 % to avoid a traditional bending failure) 21

51 Laser measurement of deflections Laser Sensors under Point Loads 22

52 Midnight at test site Uminho prepares for Dynamic Tests 23

53 Beam Test, July 6th, 2006 Comparison of Mode Shapes for the Final Failure Test Mode Frequencies (Hz) Shape EFDD UPC First five mode shapes after the final failure test Mode Shape MAC mode shapes EFDD UPC Workshop May 21 st -22 nd

54 Strains in Beam close to Support Strains under Point Load 25

55 Stirrup rupture after yielding 26

56 Thanks to Sustainable Bridges, Banverket, Botniabanan, STO, the City of Örnsköldsvik and all involved persons Further work Evaluate measurements from WP3 & 5 Evaluate strengthening from WP 6 Evaluate assessment methods WP 4 - Bayesian updating of material properties - Probabilistic modelling of load carrying capacity - Modified Compression Field Theory (MCFT) for Shear Failure 27

57 Haparandabanan - Kukasjoki och Kärasjoki Year built: 1910 Single span: 32 m K u k a s j o Slutsatser - Följ mätteknikens utveckling - Kalibrera beräkningsmodeller - Gör fullskaleförsök, gärna i internationellt samarbete 28

58 Sustainable Bridges anordnar - Workshop om mätning på EMPA i Zurich, juni Avslutningskonferens i Wroclaw Oktober Anmälan kan ske på TACK! 29

59 Preliminary structural model of the bridge Mode Frequency (Hz) Description Longitudinal and vertical bending Vertical bending Vertical bending Lateral Torsional Torsional Torsional Transversal and vertical bending Vertical bending Transversal, vertical and longitudinal Vertical Workshop May 21 st -22 nd 2007 Objectives and outline WP5 Objectives What is monitoring? Interrelation between assessment and monitoring Monitoring guidelines of WP5 Outline Definition of monitoring Goals of monitoring Goals of WP5 Monitoring guidelines of WP5 30

60 Monitoring guideline WP5 Definition of monitoring objectives Competence of structural engineer Theoretical bridge model Specification of constraints Design of model monitoring system What? Where? When? Design of physical monitoring system Deployment of physical monitoring system How? Validation of model and physical monitoring system Competence of monitoring engineer Maintanance of model and physical monitoring system Testing WP5 Testing of steel truss in India in the 19th century Testing of the Örnsköldsviks Bridge in 2006 Testing of a concrete slab in the early 20th century 31

61 Goals of monitoring WP5 Monitoring increases our knowledge of the structure Input for the assessment of existing structures Input for predicting the performance of existing structures under different loading conditions Input for predicting the remaining life-time of a structure (e.g. fatigue, chloride penetration) Input for verifying the effects of strengthening Input for optimizing the inspection cycle Input for optimizing the maintenance strategy Monitoring is useful only in combination with an assessment or maintenance concept Monitoring is not able to provide any information about the loadbearing capacity of a structure Workshop WP5 WP5 Monitoring of Railway Bridges June 25-26, 2007 Empa Duebendorf (CH) 32

62 Monitoring toolbox WP5 Testing method Data processing Communication Sensors Decay curve method Field of applications Testing principle Model assumptions Input data Advantages Disadvantages Accuracy Required skills Reference Determination of damping Determines the damping of a single mode by exploiting the decay of the vibration curve. Linear single degree of freedom oscillator with viscous damping. Time series of accelerations, velocities, displacements, strains. Simple and intuitive method. Can be applied on the measured time series. Considers nonlinearity of damping by evaluating segments of the time series. Do not need time series generated by forced vibration tests. The decay curve of a signal mode has to be isolated by filtering the raw data with a band pass filter. Not suitable for structures with vibration modes having close natural frequencies. high medium low high medium low D5.2.S2 Guideline for the experimental estimation of structural damping of railway bridges What is monitoring? WP5 ISO Bases for design of structures - Assessment of existing structures Load testing Test of the structure or part thereof by loading to evaluate its behavior or properties, or to predict its load-bearing capacity Inspection On-site non-destructive examination to establish the present condition of the structure Monitoring Frequent or continuous, normally long-term, observation or measurement of structural conditions or actions 33

63 Monitoring WP5 Monitoring is the act of acquiring, processing and communicating information about a structure over a period of time with a high level of automation. Monitoring is based on transducers for sensing physical or chemical quantities (measurands), programmable electronic equipment for acquiring, processing and communicating data, algorithms that define how data acquisition, processing and communication is performed. 34

64

65 Vägverket 1 Vägverkets behov av kunskap om mätning och övervakning? Ebbe Rosell Vägverket Sektion bro- och tunnelteknik Vägverket 2 Vägverkets behov av kunskap om mätning och övervakning beror av Vägverkets behov av mätning och övervakning 1

66 Vägverket 3 Vi har ett åldrande bestånd Mer trafik Tyngre trafik Större krav på tillgänglighet Våra viktigaste vägar är till stor del byggda Sprödheten hos betongkonstruktioner med lite armering. Ålder (år) % av beståndet 62 % av broarna är äldre än 30 år /7 i varje tioårsintervall > Vägverket 4 Vi är ett åldrande bestånd Färre ska göra mer. Det tycks kunna bli brist på broingenjörer Effektivitetskrav Med erfarenhet kommer en viss ovighet Bättre att veta än att oroa sig! Täta inspektioner av skador kostar mycket tid och pengar. 2

67 Vägverket 5 Täta inspektioner, ett exempel En trafikplats med 40 lådspann. Ingång i varje spanns undersida Inspektion var 3:e månad. Vissa ingångar sitter över hårt trafikerade körbanor. Vissa ingångar kan bara nås vid tjäle. Mycket tid går åt till förflyttning av inspektören Vägverket 6 Några viktiga inriktningar Trafiklastmätningar Verifiering eller kalibrering av beräkningsmodeller Övervakning av skador 3

68 Vägverket 7 Trafiklastmätningar Kontroll av hur lastregler följs. Statistik över överlaster som underlag för branschdiskussioner. Kontroll av enskilda fordon. Bridge-WIM eller andra system. Mätning i väg finns också. Underlag för bärighetsutredningar med probabilistiska modeller. Trafikmängder, laster och lastplacering på en aktuell bro. Mäts på bron eller nära den. Underlag för revidering av regler för bärighetsutredningar Vägverket 8 Verifiering eller kalibrering av beräkningsmodeller Är en del av en bärighetsutredning Lastfördelning i statiska system med svårbedömda ingångsvärden, t.ex: Kryputvärdering genom mätning av upplagsreaktioner Mätning av hängstagskrafter 4

69 Vägverket 9 Kryputvärdering genom mätning av upplagsreaktioner Utfört på ett flertal stora betongbroar i samband med bärighetsutredningar. När upplagsreaktionen för ständig last är känd kan systemanalysen kalibreras. Mätning på av upplagsreaktion Källösundsbron Vägverket 10 Övervakning av skador Ett komplement till beräkningar när det är svårt att: Förstå skadeorsaken. Bedöma skadeutvecklingen. Räkna ut om återstående bärförmåga räcker till. En hjälp att bedöma vilka laster som påverkar skadan och därmed driver utvecklingen av den Trafiklast Temperaturlast 5

70 Vägverket 11 Övervakning av skador (2) Följa hur skadan utvecklas över tiden. Larmgränser behövs. Larmrutiner behövs. Övervakningen kan bli ett planeringsverktyg. Fylla tidsgapet mellan upptäckt och åtgärd. I väntan på utredning och projektering. I väntan på pengar. ÖVERVAKNING ÄR EN KONTINUERLIG INSPEKTION!!! Vägverket 12 I väntan på utredning och åtgärd Övervakning av spruckna gjutfogar i områden med beräkningsmässig dragspänning på Källösundsbron 6

71 Vägverket 13 Verifiering av beräkningsmodell Provbelastning av Källösundsbron efter instrumentering. Stora deformationer i gjutfogarna vilket stämde med förväntningarna Vägverket 14 Komplement till beräkningar när det är svårt att räkna och förstå. Låg och bred lådbalk med tjocka liv och tunna flänsar. Bron är inte förspänd. En utformning som dagens konstruktörer är ovana vid. Sprickor i brobana och underfläns. Höjdsprång i sprickan i underflänsen. Stora skjuvsprickor i liven. Orsak? Utveckling? Spricka i underfläns 7

72 Vägverket 15 Vilka laster påverkar skadan? Lodräta sprickor i pelare på Essingebron och Gröndalsbron Trafikberoende? Temperaturberoende? Utveckling? Vattenyta Vägverket 16 Verifiering av förstärkningsåtgärder Dimensionering av en förstärkning utförs enligt våra regler och verifieras genom kvalitetssäkring av ritningar. Utförandet verifieras med kontroll enligt ATB, handböcker etc. I ett vanligt förstärkningsprojekt ska metoden som sådan inte behöva verifieras. För mycket speciella fall kan det bli aktuellt att verifiera med mätningar. Skilj på utförandekontroll och forskning! 8

73 Vägverket 17 Instrumentering vi inte har behov av! Nyligen instrumenterades en bro där: Konstruktionen var lätt att räkna på. De befarade skadorna skulle ha upptäckts vid en vanlig inspektion. Ett känt fordon användes för provbelastning. Den enda dokumentationen av fordonet var två fotografier och en ungefärlig totalvikt. Inga nya slutsatser kunde dras ur mätningsresultaten Vägverket 18 Dagsläget som jag ser det: Vi kan mäta spänningar, sprickbredder och svängningar. Vi kan övervaka tidsförlopp. Vi kan kalibrera beräkningar mot provbelastningar. Tekniken är mogen nog att ta steget från högskolorna till konsulterna. Om efterfrågan blir tillräckligt stor kommer teknikutvecklingen att gå av sig själv. Vi behöver lära oss att hantera den kunskap mätningar ger! 9

74 Vägverket 19 Nu behöver vi lära oss att: Projektera och installera övervakningssystem snabbare. Gärna innan förstärkningen är utförd! Sätta rätt larmgränser för olika typer av konstruktioner och olika typer av skador. Förr visste vi att skadan fanns. Nu vet vi att den rör på sig. Hur långt kan det få gå, när kommer brottet? Finns det ett säkerhetsformat för bärförmåga baserad på en bedömning av tillståndet hos en skada? Vägverket 20 Vi behöver också lära oss att skapa rimliga larmrutiner med rätt aktörer: Någon ska fatta beslut, någon ska agera på plats och några kanske bör informeras men vem gör vad? Inom Vägverket Steb Regionala specialister Projektledare TIC Informatörer Etc. Utanför Vägverket Konsulter Räddningstjänst Polis Media Åkare och kollektivtrafik Etc. 10

75

76 Banverkets behov av kunskap om mätning och övervakning Lars Gustavsson Banverket Division Leverans KTH seminarium 31 maj 2007 Allmänna behov av mätning Samhället ställer krav på effektiv användning av tillgängliga resurser: Genom bättre utnyttjande av befintlig anläggning Högre kapacitet för nybyggda banor samtidigt som mindre resurser används vid byggskedet KTH seminarium 31 maj

77 Ökande konkurrens mellan olika transportslag (bil, buss, flyg, lastbil, tåg) medför att operatörer önskar snabbare och tyngre transporter, oavsett om det avser gods- eller persontransport. KTH seminarium 31 maj 2007 Mätningar bidrar till: Optimering av underhållsinsatser och reducerade driftkostnader för anläggningen Rätt underhåll vid rätt tidpunkt Möjligheter att tillhandahålla en anläggning som motsvarar krav och önskemål på t.ex. punktlighet och prestanda KTH seminarium 31 maj

78 Uppgradering Axellast Ökning av största tillåtna axellast (STAX) ? Kalibrera beräkningsmodeller Förstärka broar på rätt sätt Förbättrad kunskap om funktion för enskild bro - modellering Kontroll av förstärkt bro KTH seminarium 31 maj 2007 Uppgradering Livslängd Förlängning av livslängd Kalibrering av beräkningsmodeller Förbättrad kunskap om funktion för enskild bro - modellering Optimering av insats Insats vid rätt tidpunkt KTH seminarium 31 maj

79 Uppgradering Största tillåtna hastighet Metodik för uppgradering av broar till högre hastigheter Förbättrad grundkunskap om dynamisk respons för broar vid passage med hög hastighet Nyanserade acceptanskriterier Kalibrering av beräkningsmodeller KTH seminarium 31 maj 2007 Nya höghastighetsbanor Förbättrad kunskap för val av optimal brotyp Interaktion mellan fordon, bana och bro Övergångszon mellan bank och bro KTH seminarium 31 maj

80 Övervakning Speciella konstruktioner Stråk med höga tillgänglighetskrav Rätt underhållsinsatser Smarta system Prognosverktyg Tillståndsbaserat underhåll KTH seminarium 31 maj 2007 Förvaltning av mätdata Användning av mätdata Livslängd för mätdata kontra livslängd hos övervakat objekt Lagringsmedia KTH seminarium 31 maj

81 Utvecklingsbehov Enkelhet vid: Etablering Tolkning av resultat Tillämpning av resultat KTH seminarium 31 maj

82

83 Konstruktion och mekanik Uppdatering av strukturmodeller baserat på mätningar Mario Plos Chalmers Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Konstruktion och mekanik Uppdatering av strukturmodeller baserat på mätningar Varför uppdatering av strukturmodeller? Metodik för att uppdatera strukturmodeller Teknik för kalibrering och justering Erfarenheter och pågående forskning Framtida möjligheter och fortsatt forskning Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

84 Varför uppdatering av strukturmodeller? Konstruktion och mekanik Vi kan inte bestämma bärförmåga och verkningssätt bara genom att mäta Mätning och övervakning: Effekter av responsen i vissa punkter Förutsättningar för strukturanalyser Indikationer på hur hårt ansträngd bron är Indikationer av skador och nedbrytning Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Varför uppdatering av strukturmodeller? Konstruktion och mekanik Utvärdering och bärighetsbestämning av broar baseras på strukturmodeller d d ' A' s As x ε cu 3, = ε s' βr x α f cd F ' s cf Md ε s F s b Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

85 Varför uppdatering av strukturmodeller? Konstruktion och mekanik Utvärdering och bärighetsbestämning av broar baseras på strukturmodeller Utvärdering för: Förändrade krav (laster / normer / användning) Ombyggnader Nedbrytning Skador Utvärdering av: Säkerhet / Bärförmåga Funktion Tillstånd Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Konstruktion och mekanik Varför uppdatering av strukturmodeller? 3D-modellen av bron är framtidens bärare av information Förvaltning Proj. Konstr. Prod. Inspekt. Utvärdering Underh. & rep. Rivning Objektdatabas för individuell bro Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

86 Konstruktion och mekanik Varför uppdatering av strukturmodeller? Goda erfarenheter av avancerade strukturanalyser med FEM Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Konstruktion och mekanik Varför uppdatering av strukturmodeller? Goda erfarenheter av avancerade strukturanalyser med FEM God bild av verkningssättet Högre bärförmåga kan påvisas Osäkerheter vid modelleringen: Randvillkor Knutpunkter etc Materialegenskaper Skador och nedbrytning Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

87 Konstruktion och mekanik Varför uppdatering av strukturmodeller? Med uppdatering: Mätningarna kan utnyttjas till fullo Strukturmodellen återspeglar verklig respons Säkrare utvärderingar Bättre utnyttjande av bärförmågan Modellen kan användas för förvaltningen Även parametrar som inte är direkt mätbara kan bestämmas genom uppdatering Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Konstruktion och mekanik Begränsningar med uppdatering av strukturmodeller Mätningar och (ev) belastningsfall måste utformas rätt Strukturmodellen måste utformas så både uppmätt och sökt respons återspeglas väl Rätt respons endast för mätningarnas lastnivåer Uppdatering endast för brukslaster Bästa möjliga utgångspunkt även för utvärdering i brottgränstillstånd Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

88 Konstruktion och mekanik Metodik för uppdatering av strukturmodeller 1. Bestäm syftet med strukturmodellen 2. Ta fram initiell strukturmodell 3. Identifiera och värdera osäkerheter i modellen 4. Känslighetsanalyser: Inverkan av variation hos osäkra parametrar 5. Kritiska parametrar definieras Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Konstruktion och mekanik Metodik för uppdatering av strukturmodeller 6. Om möjligt, bestäm kritiska parametrar genom: Inmätning Ickeförstörande provning Lokala provtagningar (materialprov) 7. Förbättra den initiella strukturmodellen Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

89 Konstruktion och mekanik Metodik för uppdatering av strukturmodeller 8. Utformning av fältförsök och mätningar Typ av provning / mätning Vad skall mätas? Storhet / position Mätsystem och givare Variation hos kritiska parametrar skall ge tydliga utslag i mätdata 9. Val av belastning 10. Fältförsök och mätningar genomförs 11. Osäkerheter och fel i mätningar identifieras S1 S6 S25 N1 N1 Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Konstruktion och mekanik Metodik för uppdatering av strukturmodeller 12. Kalibrering och justering av kritiska parametrar Manuell justering Optimeringsmetoder Viktning av parametrar Få strukturmodellen att närma sig verkligheten: Överensstämmelse med mätningarna Realistiska värden på justerade parametrar 13. Uppdaterad strukturmodell verifieras med oberoende mätdata Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

90 Konstruktion och mekanik Erfarenheter och pågående forskning Forsmobron Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Konstruktion och mekanik Erfarenheter och pågående forskning Forskningsprojekt: Utvärdering och förvaltning av broar med hjälp av finit elementmodellering och fältmätningar - Praktisk tillämpning på Nya Svinesundsbron Finansiering: Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

91 Konstruktion och mekanik Erfarenheter och pågående forskning Målsättning: Utveckla metoder för förbättrad utvärdering och förvaltning genom uppdatering av FE-modeller State-of-the-art Utvärdera befintliga metoder Tillämpning på Nya Svinesundsbron Generella slutsatser och rekommendationer Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Konstruktion och mekanik Erfarenheter och pågående forskning Utvärdering av befintliga metoder Enkel konsol Förenklad 3D-modell av Svinesundsbron Konstruktörens modell av Svinesundsbron Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

92 Åkande last 1 kn x-koordinat [m] Konstruktion och mekanik Erfarenheter och pågående forskning Utvärdering av befintliga metoder Metoder för kalibrering och justering Manuell justering Optimering utan viktning Viktade metoder... Uppdatering med olika typer av mätdata Egenfrekvenser Deformationer Töjningar.. Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Böjande moment (krökning i bågens plan) [N] 5 6 Influenslinjer för bågen (i tvärsnitt med töjningsgivare) Mario Plos Konstruktion och mekanik Framtida möjligheter och fortsatt forskning Mycket att vinna där osäkerheten är stor Randvillkor Knutpunkter Skador Bruksgränskrav allt viktigare Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

93 Konstruktion och mekanik Framtida möjligheter och fortsatt forskning Mycket kvar att lära och utveckla Anpassa befintlig kunskap till broar Komplexa konstruktioner Utveckling av metodiken Utformning av provbelastning Metoder för kalibrering och justering Hänsyn till osäkerheter och möjliga variationer Kombinera övervakning med strukturmodell Larmgränser Värdering av händelser Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos Konstruktion och mekanik Tack för uppmärksamheten! Broutvärdering med FEM och fältmätningar Nya Svinesundsbron Mario Plos

94

95 Mätning av trafiklaster, lasters position och lastinverkan Raid Karoumi Avdelning för Brobyggnad, KTH Disposition Introduktion Mätning av trafiklaster med B-WIM Dynamisk förstoringsfaktor (från B-WIM) Mätning av sidopositioner Stockholm

96 Introduktion Trafiklasterna är svårbestämda, varierar i tid och rum. Varför behöver vi veta mer om de verkliga lasterna: Slitage och nedbrytning av vägar och broar Förbättra trafiksäkerhet & brosäkerhet Statistiska data för dimensionering mm. Miljöfrågor... Genom att behandla trafiklaster, sidopositioner, filfaktorer, dynamisk lastfaktor som stokastiska kan vi: Bygga billigare nya broar Klassa upp de befintliga broarna och slippa bygga nytt Stockholm Jämförelser med normlast Verklig sidoposition hos fordon används för att kunna minska dimensionerande lastinverkan Stockholm

97 Mätning av trafiklaster med B-WIM Stockholm Weigh-in-Motion (WIM) WIM är en metod för vägning av fordon i rörelse Multi-Sensor systems Vägbaserade system (tex. MS-WIM) Brobaserade system, B-WIM Fördelar med B-WIM Relativt enkelt/billigt att montera Ingen trafikstörning Portabel Syns inte från vägen Svårare att undvika Stockholm

98 B-WIM instrumentering KTH Brobyggnad Axeldetektorer Instrumenterad bro Signalinsamling & signalbehandling Redrawn from WAVE final report Stockholm B-WIM system SiWIM utvecklat av ZAG (Slovenian National Building & Civil Engineering Inst.) Delphi användarvänligt och fungerar i realtid, inga axeldetektorer på väg behövs (NOR system) kthwim utvecklat av KTH för vägtrafik Matlab fungerar ännu inte i realtid 2-D flerfordons B-WIM algoritm TWIM utvecklat av KTH för järnvägstrafik Matlab fungerar i realtid, inga axeldetektorer Stockholm

99 Analysmetod B-WIM algoritmen använder ekvationen: i ( t ) + A I ( t ) + A I ( t ) M = A I L i 2 2 i n n i KTH M i = böjmoment vid sensorn och för tiden t i A n = vikt av axel n I n (t i ) = influensvärde för böjmoment för axel n och tiden t i Enkelt exempel med 3 axlig fordon M = A I M M 1 R 1 1 = A I 1 1 ( t ) + A I ( t ) + A I ( t ) M 1 ( t ) + A I ( t ) + A I ( t ) R 2 2 M R Problemet löses i tex. Matlab med minstakvadratmetoden M 1 R ( R 1) ( t ) I ( t ) I ( t ) M1 I A1 M = M M M A2 M I1( t ) I ( t ) I3( t ) A R R R R { M I A ( R 3) (3 1) T I IA = I M A = T T ( I I) I M T 1 Stockholm Vad påverkar noggrannhet av B-WIM system Measured Static Time [s] Time [s] Töjningar för en 8 m long plattrambro (vänster) och en 32 m lång balkbro (höger) under passage av en 5-axlig lastbil Stockholm

100 Bron över Skidträskån Stockholm Bron över Skidträskån Stockholm

101 Vad påverkar noggrannhet av B-WIM system Inverkan av fyllning och farbanans tjockled Stockholm Val av bro för B-WIM Att beaktas vid val av bro för B-WIM: Ej nära korsning eller trafikljus, fordonen ska ha en konstant fart på bron Inga kraftiga lutningar och skevhet, helst ska bron ligga i en raksträcka Inga stora ojämnheter Helst en plattrambro (gynnsam influenslinje) Ej tjock platta eller överfyllning Bron ska helst ha ett spann och med spännvidd under m. Detta för att kunna urskilja de enskilda axlarna samt för att undvika fall med flera fordon på bron. Stockholm

102 Lämpligast för B-WIM Stockholm B-WIM töjningsmätare Töjningsmätare fixeras på undersidan av brobanan Stockholm

103 B-WIM töjningsmätare Stockholm Andra töjningsmätare KTH:s töjningsmätare Skyddshölje Φ10 Φ mm Fullbrygga Stockholm

104 Mätsystem HBM-Spider8 (cirka priser) Spider kr/8 kanaler Dator kr Stockholm BRAVE Datainsamling - Databehandling - Datalagring Stockholm

105 Resultat (T-WIM) Identified locomotive type Real/simulated total locomotive weight UA2X/UB2X X X UA2X/UB2X XT X4 (Rälsbuss) X XT X4 (Rälsbuss) XT X4 (Rälsbuss) XT X4 (Rälsbuss) XT X4 (Rälsbuss) XT X4 (Rälsbuss) X XT X4 (Rälsbuss) XT X4 (Rälsbuss) X XT X4 (Rälsbuss) UA2X/UB2X UA2X/UB2X X X X X XT X4 (Rälsbuss) UA2X/UB2X XT X4 (Rälsbuss) X X XT X4 (Rälsbuss) XT X4 (Rälsbuss) X Rc4/Rc Rc4/Rc Stockholm Bestämning av dynamisk förstoringsfaktor Den dynamiska förstoringsfaktorn kan bestämmas genom: Direkt mätning av statisk och dynamisk moment & nedböjning (filtrering kan behövas) krypkörning B-WIM ger oss statiska axellaster och axelavstånd från kalibrering av systemet har vi tidigare fått en statisk influenslinje vi kan av ovan få en statisk respons Den dynamiska förstoringsfaktorn kan vi nu lätt beräkna eftersom vi redan har mätt den dynamiska responsen Stockholm

106 Mätning av verkliga sidopositioner med SidoPos Stockholm Sidopositionsmätning E4 Järna 3.30meter 8.46meter Placering av gummislangar Slangarna sänder pulser till mätsystemet Stockholm

107 Sidopositionsmätning till Ölandsbron Stockholm Från pulser till fordon Slang A Slang B L Slang B Slang A t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9 t 10 Tid (t) Algoritmen kräver att fordonen inte kör med exakt samma hastighet eller två axlar träffar samtidigt en slang Stockholm

108 Från pulser till fordon 1. Bilda hastighetsvektorer 2. Sortera ut alla möjliga kombinationer som ger realistiska fordon och realistiska hastigheter 3. Para ihop axlar (vektorer med samma hastighet) till ett fordon Slang B Slang A t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9 t 10 Tid (t) Stockholm Från pulser till fordon Slang A Slang B L Slang B Slang A t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9 t 10 Tid (t) V 1 =L /(t 4 -t 1 ) S 11 = V 1 /(t 3 -t 1 ) och S 12 = V 1 /(t 8 t 3 ) V 2 =L /(t 7 t 2 ) S 21 = V 2 /(t 6 t 2 ) osv Stockholm

109 Typiska mätresultat T2 B T2 B T2 A T2 A T2 C T2 C T2 A T2 C T2 C T2 A T2 B T2 C T2 C T2 B T2 A T2 C T2 C T2 A T2 A T2 A T2 B T2 C T2 B T2 C T2 C Stockholm Kontinuerlig mätning av lagerkrafter på Höga Kusten-bron 15

110 Finns på Lager Nordväst (total) Högakustenbron - lagerlaster på Hornö sidan Lager Nordöst (total) 450 Lagerlast [ ton ] Lager Nordväst (exklusive egenvikt) Lager Nordöst (exklusive egenvikt) 200 Lagerlast [ ton ] Tid [ min ] 10 minuters rådata från kl 12:27 The Bridge Svinesundsbron Stockholm

111

112 Statistisk beskrivning av trafiklaster baserat på mätningar av verkliga fordon Fredrik Carlsson, LTH Structural Engineering - Lund University 1 Vad är nyttan med att beskriva trafiklaster statistik Vid probabilistiska analyser måste alla i brottekvationen ingående variables fördelningar vara definierade. Utifrån de statistiska fördelningarna är de enkelt att bestämma karakteristiska värden som kan användas i deterministiska normer. Möjligheten att utnyttja dessa statistiska fördelningar för att bestämma nationella anpassningsfaktorer, (Eurocode). Ger information om trafiklasternas spridning. Structural Engineering - Lund University 2 1