Långtidsmätningar av töjningar. på Nya Årstabron till 2011

Transkript

1 Långtidsmätningar av töjningar på Nya stabron 2008 till 2011 Stefan Trillkott Teknisk Rapport 2012:3 Brobyggnad 2012 ISSN Brobyggnad KTH Byggvetenskap KTH, SE Stockholm

2 Nya stabron Innehåll 1 Introduktion Mätutrustning Presentation av mätresultat Töjningsdata från sektion A Töjningsdata från sektion B Töjningsdata från sektion C Töjningsdata från sensor AK Jämförelse av töjningsdata för sensor BK5 och LVDT Sammanfattning Referenser Copyright Institutionen för Byggvetenskap KTH Stockholm February 2012 i

3 Nya stabron 1 Introduktion I denna rapport presenteras en sammanställning av resultat från långtidsmätningarna av töjningarna på Nya stabron. I rapporten presenteras de resultat som uppmätts under perioden Instrumentering av bron och specifikationer för givare och mätsystem samt tidigare mätdata finns återgivna i rapporten Monitoring of the New sta Bridge av Wiberg J & Enckell M. (2008). I Figur 1.1 till Figur 1.5 illustreras skisser med givarnas positioner. Figur 1.1: Skiss över Nya stabron med sektionerna där sensorer placerats markerade med A, B, C och D. 1

4 Nya stabron Figur 1.2: KTH sensorer i sektion A Figur 1.3: KTH sensorer i sektion B. 2

5 Nya stabron. Figur 1.4: KTH sensorer i sektion C. Figur 1.5: KTH sensorer i sektion D. 1

6 Nya stabron 1.1 Mätutrustning Mätsystemet består av 2 st HBM MGC+ som samlar mätdata, 21 st KTH sensorer för töjningsmätning, 1 st LVDT HBM WA 2 för deformationsmätning, samt 6 st accelerometrar av märket Si-Flex SFI1500S:A/KTH. Kontakten med mätsystemet har skötts via en nätverksuppkoppling som tillhandahållits av dåvarande Banverket. För långtidsmätningarna har de två datainsamlingsenheternas interna hårddiskar använts men för de dynamiska mätningarna har vi använd en dator på KTH som kontaktat mätsystemet och styrt över mätprocessen. Mätdata i denna rapport redovisar långtidsmätningar som har gjorts med ett tidsintervall på 500 sekunder. I dagsläget fungerar 18 utav de ursprungliga 21 trådtöjningsmätarna. De 3 sensorer som inte fungerar är AK2, BK10 och CK3. LVDT:n kan fungera korrekt men överensstämmer inte helt resultatmässigt med sensor BK5, som är ingjuten i betongen där LVDT:n är monterad på betongytan. Alla 6 accelerometrar har fungerat utmärkt. Den ena datainsamlingsenheten som hanterar CK4-CK7, har på slutet fungerat dåligt. Trots den tagits bort ifrån bron och skickats på felsökning hos tillverkaren i Tyskland så vägrar den att klara av att använda sig av sin interna hårddisk. Men för de dynamiska mätningarna som skett via uppkoppling mot dator på KTH har den fungerat, eftersom data då samplats på den datorn. Trafikverket tog bort nätverksuppkopplingen vid årsskiftet så i nuläget har KTH ingen kontakt med mätutrustningen. En utredning om hur fortsatta mätningar ska kunna genomföras har påbörjats. 2

7 Nya stabron Figur 1.6: Mätskåp i brolådan mellan P8 och P9 med 2 st HBM MGC+. Figur 1.7: Montering av sensor för töjningsmätning. 3

8 Nya stabron Figur 1.8: Sensor för töjningsmätning monterad innan gjutning. Figur 1.9: LVDT monterad på betongvägg där sensor BK5 är ingjuten. 4

9 Nya stabron Figur 1.10: Vertikal accelerometer monterad i kantbalk. Figur 1.11: Vertikal och horisontell accelerometrar monterade i underkant spårplatta. 5

10 Nya stabron 2 Presentation av mätresultat Resultaten som presenteras nedan är grafer på de 18 fungerande töjningsgivare. Mätsystemet samplar ett mätvärde var 500:e sekund d.v.s. ungefär var 8:e minut. AK2, BK10 samt CK3 har kopplats bort ifrån mätsystemet tidigare eftersom de har slutat att fungera. 2.1 Töjningsdata från sektion A 100 AK AK AK

11 Nya stabron 2.2 Töjningsdata från sektion B BK BK BK

12 Nya stabron -800 BK BK BK

13 Nya stabron 0 BK BK BK

14 Nya stabron 2.3 Töjningsdata sektion C Töjningsgivare CK4 - CK7 är kopplade till den datalogger som har problem med sin interna hårddisk CK CK CK

15 Nya stabron CK CK CK

16 Nya stabron 2.4 Töjningsdata för sensor AK1 Här visas töjningsdata för en sensor under hela mättiden, under tiden samt under 30 dagar sommaren 2010 för att ge en liten överblick. 100 AK Datum Figur : Töjningsdata för sensor AK AK /7 1/8 15/8 Datum Figur : Töjningsdata för sensor AK

17 mm Nya stabron 2.5 Jämförelse av töjningsdata för sensor BK5 och LVDT Sensor BK5 och LVDT:n (Linear Variable Differential Transformer) är monterade i samma snitt fast LVDT:n på betongytan. De stämmer inte helt överens med varandra men tendensen är lika LVDT/BK5-0,0585-0,0586-0,0587-0,0588-0, ,059-0,0591-0,0592-0,0593 BK5 LVDT , : : : :00 Datum 13

18 Nya stabron 3 Sammanfattning Denna rapport har sammanställts med det primära målet att visa resultat för de KTH-sensorer (trådtöjningsgivare) som är installerade på Nya stabron. En viss tendens till förändrade töjningsnivåer i flänsarna kan iakttagas och en fortsatt studie av dessa är att rekommendera. Mätresultat ifrån hela mätsystemet kan till exempel användas för att identifiera brons egenfrekvenser, modformer, dämpkvoter, krympning, krypning, sprickbildning samt andra långtidseffekter. Detaljerad information om specifika tågkonfigurationer är också möjlig att erhålla, innefattande tågets fart, axellaster och axelavstånd. Stockholm Stefan Trillkott 14

19 Nya stabron 4 Referenser Enckell, M. and Wiberg, J. (2005). Monitoring of the New sta Railway Bridge. Instrumentation and preliminary results from the construction phase. Technical report 2005:8, Department of Civil and Architectural Engineering, Stockholm, Sweden. Enckell, M. (2006). Structural Health Monitoring using Modern Sensor Technology Longterm Monitoring of the New sta Railway Bridge. Licentiate thesis, Royal Institute of Technology (KTH). Wiberg, J. (2006). Bridge Monitoring to Allow for Reliable Dynamic FE Modelling. A Case Study of the New sta Railway Bridge. Licentiate thesis, Royal Institute of Technology (KTH). Enckell, M. and Wiberg, J. (2008). Monitoring of the New sta Railway Bridge. Presentation of measured data and report on the monitoring systems over the period Technical report 2008:14, Department of Civil and Architectural Engineering, Stockholm, Sweden. 15